Dynamic modeling of the mold filling process in an injection molding machine

Abstract

This paper presents the development of a nonlinear mathematical model for the study of the mold filling process in an injection molding machine. The model is formulated by the Reynolds transport theorem which is applied to describe the polymer flow dynamics. The mold filling process can be approximated by the transient phenomenon of the non‐Newtonian fluids flowing through a closed conduit. The comparison between the experimental results and the theoretical simulation indicate that the nonlinear model is a reasonable representation of the mold filling dynamics when the acrylonitrile‐butadiene‐styrene (ABS) is injected into a disk shape mold. The actuation system dynamics of an injection molding machine are also investigated. The results indicate that the nonlinear model can also adequately predict the transient behavior of the actuation system.

Avaliação da orientação molecular de moldados de polipropileno utilizando figuras de pólo obtidas por difração de raios X

“…Estudos [8,[14][15][16] demonstraram que as variações de temperatura são maiores na região próxima à parede do molde, uma vez que, no interior da peça, o resfriamento ocorre mais lentamente devido ao efeito isolante da camada de polímero já solidificado. A taxa de cisalhamento é máxima próxima à camada congelada, na região correspondente a um dos má-ximos de orientação e, nessa zona, o calor gerado por dissipação viscosa será maior, alterando o perfil de temperatura local.…”

“…A pressão de empacotamento e a temperatura do molde são outros parâmetros que afetam a distribuição de orientação ao longo da espessura da peça: a altas temperaturas de molde, o material mantém-se fluido por mais tempo, o que exige uma maior pressão durante o empacotamento; a elevação dessa pressão, por sua vez, provoca uma redução no volume livre do polímero e, conseqüentemente, faz com que a taxa de relaxação do material orientado seja drasticamente reduzida [9,16] . Por fim, os efeitos dos campos de deformação, de pressão e as altas taxas de resfriamento estabelecem condições termomecânicas complexas durante a solidificação: é observado um gradiente de temperaturas ao longo da espessura do moldado, que leva a um padrão de orientação que varia da parede do molde ao centro da peça.…”

“…Por fim, os efeitos dos campos de deformação, de pressão e as altas taxas de resfriamento estabelecem condições termomecânicas complexas durante a solidificação: é observado um gradiente de temperaturas ao longo da espessura do moldado, que leva a um padrão de orientação que varia da parede do molde ao centro da peça. Dessa forma, a orientação desenvolvida em peças moldadas por injeção pode ser atribuída ao deslocamento da frente de fluxo e ao fluxo cisalhante que se desenvolve, após a sua passagem, até que o fluxo do material cesse [5,8,16] . A orientação molecular induzida por fluxo afeta o período de indução para a cristalização, havendo uma aceleração do processo pela redução do tempo de indução, dependendo da temperatura e do fator de deformação molecular [17] .…”

Optical monitoring of polypropylene crystallization during injection molding

“…During processing, a polymer is subjected to high gradients of temperature, pressure, and deformation rates. Therefore, its morphology and crystallization kinetics under quiescent conditions will be different from that under processing conditions [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10].…”

Hybrid neural models for pressure control in injection molding

“…The approximation using the surface response plotted on simulation data might not be able to provide the correct comparison results, because the equations that describe the type of the surface (first order, second order) are not known. It must be noted, moreover, that several works have described the use 12,17,18 of simulation in improving molded part quality. Qualitatively, the simulation has been found to provide valuable information relevant to the nature of the molding process.…”