応用機械工学ジャーナル

概要

射出成形プロセスにおける空間分解溶融温度測定のための超音波トモグラフィー

ホップマン C とウィッパーフュルト J

射出成形プロセスでは、温度分布の測定は、成形部品の収縮と反りに大きな影響を与えるため、シミュレーション部品設計に使用されるモデルの検証に非常に重要ですが、測定も非常に困難です。射出成形プロセス中は、高い金型圧力が発生し、キャビティに簡単にアクセスできません。そのため、接触型センサーは使用できません。接触型センサーは溶融物にせん断応力を誘導し、溶融物の流動挙動と温度場を変化させるためです。この研究では、超音波トモグラフィーを使用して、射出成形中に成形部品の温度分布を非接触で測定する方法を紹介します。さまざまな方向からの飛行時間型超音波測定により、成形部品の断面における超音波速度の分布を再構築できます。この分布を使用して、追加の材料特性を使用して温度場を計算できます。このコンセプトに基づいて、円筒形のキャビティの周りに放射状に配置された20個の超音波トランスデューサーを使用して超音波トモグラフィーを実行できる射出成形金型が設計されました。これにより、3.5 mm2 の空間分解能で実際のプロセス条件下で温度を測定できます。高度に並列化された測定装置により、成形部品の収縮により信号が検出されなくなる前に、複数の完全なデータセットを記録できます。数回の射出成形サイクル中、すべてのセンサー位置で顕著な信号を検出できました。測定装置の内部信号処理のため、超音波信号の到着時間を計算することはまだできませんが、振幅スキャンにより、射出成形中の超音波トモグラフィーの一般的な実現可能性が示されています。