par Sarra Zoghlami
Pour les concepteurs de moules qui souhaitent utiliser SimForm afin d’exécuter une analyse thermique de leurs moules avec canaux de refroidissement.
Introduction
Cet article est un guide étape par étape expliquant comment utiliser SimForm pour effectuer une analyse thermique d’un moule avec canaux de refroidissement. Cette procédure peut servir à effectuer des simulations thermiques pour les moules avec circuits de refroidissement percés classiques ou conformes. Les résultats de l’analyse vous permettent de prendre des décisions éclairées quant à l’emplacement des canaux de refroidissement et évaluer si votre stratégie de refroidissement est efficace pour le moule que vous concevez.
Dans l’exemple suivant, le modèle est basé sur un refroidissement classique avec des canaux de refroidissement droits, qui sont normalement percés directement dans le moule. Ces canaux de refroidissement sont percés au centre de la partie fixe et de la partie mobile du moule, et ne dépendent pas de la forme de la pièce plastique.
SimForm vous permet de :
- tester la performance thermique de vos canaux de refroidissement;
- estimer un temps d’éjection fiable;
- analyser les effets de la position, de la profondeur et de l’inclinaison des canaux de refroidissement sur le temps de refroidissement de la pièce;
- évaluer l’efficacité du refroidissement classique pour votre moule.
Contenu
Modèle
Le modèle est un moule de calandre de véhicule tout-terrain (VTT) qui contient une pièce plastique, la partie fixe et la partie mobile du moule avec des canaux de refroidissement droits et parallèles percés dans les deux parties.
Configurer une nouvelle analyse
Dans SimForm, vous utilisez un projet pour tester différents concepts de pièce plastique et de moule pour votre application. Pour créer un nouveau projet, suivre la procédure décrite dans l’article « Analyse thermique de planificateur de canaux » où vous verrez comment définir un nouveau projet, créer une nouvelle tâche pour l’analyse de refroidissement classique, et catégoriser et sélectionner les matériaux du moule et des composants de la pièce plastique.
Si vous avez déjà réalisé l’analyse de planification des canaux de refroidissement
-
Allez directement dans le projet que vous avez créé pour cette analyse et cliquez sur + pour ajouter une nouvelle tâche.
-
Dans la boîte de dialogue Ajouter une analyse entrez le nom de la tâche, par exemple refroidissement simple.
Vous pouvez choisir de conserver le même fichier CAO que pour l’analyse précédente, ou de téléverser un nouveau fichier CAO si, par exemple, le précédent n’avait pas de canaux de refroidissement. -
Cliquez sur l’icône Supprimer pour effacer le fichier CAO précédent
- Cliquez sur Sélectionner un fichier, puis choisissez le fichier CAO que vous souhaitez analyser puis cliquez sur Ajouter.
Lorsque vous téléversez un fichier CAO qui utilise la même arborescence de modèle que le fichier précédemment analysé, SimForm conserve la catégorisation, les matériaux et les températures initiales des composants du même nom que la tâche précédente. Dans ce cas, vous pouvez passer directement à la section Catégoriser et définir les canaux de refroidissement.
Si l’arborescence du modèle dans le fichier CAO est différente de celle de la tâche précédente, suivez la procédure décrite dans l’article « Analyse thermique de planificateur de canaux » pour catégoriser et définir les matériaux du moule et des composants de la pièce plastique avant de poursuivre.
Catégoriser et définir les canaux de refroidissement
Vous devez tout d’abord catégoriser tous les canaux de refroidissement, puis identifier les composants, l’entrée et la sortie de chaque canal catégorisé.
Voici les étapes à suivre pour définir les canaux de refroidissement de votre modèle :
- En appuyant sur la touche Ctrl sélectionnez dans l’interface graphique tous les canaux de refroidissement de votre modèle. Si un canal de refroidissement est constitué de plusieurs corps, vous devez d’abord sélectionner un premier corps du canal, puis ajouter les autres corps ultérieurement.
- Dans le panneau Canaux, cliquez sur + pour catégoriser en tant que canal de refroidissement tous les corps sélectionnés.
- Cliquez sur Ajouter un corps pour définir les canaux de refroidissement constitués de plusieurs composants.
- Dans le panneau Canaux activez le mode de sélection Entrée/Sortie pour définir les entrées et les sorties des canaux.
- Pour chaque canal de refroidissement, cliquez sur la surface d’entrée pour la définir comme entrée.
- Pour définir la sortie du canal, maintenez la touche Shift enfoncée tout en cliquant sur la surface correspondante.
SimForm permet d’utiliser des canaux avec une entrée et plusieurs sorties.
La surface définie comme une entrée devient bleue, tandis que la (ou les) surface(s) de sortie devien(nen)t verte. Les canaux avec des entrées et des sorties correctement définies sont affichés en bleu.
Les composants du canal de refroidissement, incluant l’entrée et la sortie sont affichés dans la liste des canaux.
SimForm définit automatiquement un débit qui garantit un écoulement turbulent dans les canaux de refroidissement. L’application se sert du diamètre du canal de refroidissement pour calculer le débit du liquide avec un nombre de Reynolds de 10 000. La température par défaut du liquide de refroidissement est de 25 °C. Vous pouvez la modifier au besoin.
Analyser le modèle et interpréter les résultats
Une fois que vous avez préparé le modèle en catégorisant ses composants et en définissant les matériaux et les températures initiales, vous pouvez lancer l’analyse en cliquant sur Exécuter l’analyse. Lorsque la simulation est terminée, cliquez sur Résultats pour ouvrir la page des résultats.
Tel décrit dans l’article « Analyse thermique de planificateur de canaux », il est possible, à la page des résultats, d’afficher la distribution de températures dans la masse et à la surface du moule et de la pièce plastique. Vous pouvez ainsi évaluer l’efficacité du circuit de refroidissement et identifier les zones nécessitant un refroidissement plus important. Vous pouvez également analyser le temps d’éjection sûr et le comparer au temps de refroidissement attendu afin de vérifier si votre moule respecte les exigences du mouleur.
Le tableau suivant compare les résultats obtenus avec et sans les canaux de refroidissement pour quantifier l’impact des canaux de refroidissement simples sur la distribution de la température dans le moule ainsi que sur le temps de cycle de moulage.
| Résultats du planificateur de canaux de refroidissement | Résultats du refroidissement de base | |
|---|---|---|
Temps de gel global | 120 s | 82 s |
Temps de solidification local |  |  |
Température de la pièce plastique |  |  |
| Distribution de la température dans le moule |  |  |
La distribution de températures indique que les canaux de refroidissement simples réduisent considérablement la température dans les deux parties du moule. Toutefois, la température et le temps de solidification local demeurent élevés à l’intérieur des poches de la pièce plastique. Il n’est donc pas nécessaire d’ajouter un refroidissement diffus à l’intérieur des composants du moule. Il serait plus efficace d’ajouter des lames pour diriger le liquide de refroidissement spécifiquement vers les zones chaudes, ou d’ajouter des canaux de refroidissement conformes qui épousent la géométrie de la pièce en plastique afin d’évacuer davantage de chaleur près de la calandre.
Conclusion
Dans cet article, SimForm a été utilisé pour analyser un moule pourvu de canaux de refroidissement simples. Les résultats de cette analyse vous permettent d’évaluer la performance d’une stratégie de refroidissement simple et de cerner les zones nécessitant davantage de refroidissement afin que vous puissiez y remédier en ajoutant des lames ou des circuits de refroidissement complexes seulement là où il est nécessaire de le faire. Réaliser une analyse des canaux de refroidissement simples réduit le temps conception des canaux de refroidissement dans les zones où un simple refroidissement est suffisant et limite le nombre de lames devant être ajoutées au circuit de refroidissement. Le coût de conception et de fabrication du moule s’en trouve ainsi réduit.
Vous pouvez vous appuyer sur les résultats de l’analyse du refroidissement de base pour améliorer le circuit de refroidissement : utilisez SimForm pour exécuter de multiples analyses sur différentes variations de la pièce et du moule pour arriver une conception optimale. Dans « Utilisation de SimForm pour évaluer différentes conceptions de canaux de refroidissement », SimForm est utilisé pour comparer deux concepts de moule. Le premier utilise des canaux de refroidissement classiques avec des lames pour canaliser l’écoulement vers les zones à température élevée, tandis que le second utilise des canaux de refroidissement conformes qui épousent la géométrie de la pièce en plastique. Comparer les résultats aide à évaluer l’efficacité des deux conceptions de moule en ce qui a trait au refroidissement et au temps d’éjection sûr.