Journal of Applied Mechanical Engineering

Abstrait

Tomographie par ultrasons pour les mesures de température de fusion résolues spatialement dans les processus de moulage par injection

Hopmann C et Wipperfürth J

Dans les procédés de moulage par injection, la mesure de la distribution de température est très importante pour la validation des modèles utilisés pour la conception de pièces simulées en raison de l'influence élevée sur le retrait et le gauchissement de la pièce moulée, mais elle est également très difficile à mesurer. Pendant le processus de moulage par injection, des pressions élevées se produisent dans le moule et la cavité n'est pas facilement accessible. Par conséquent, les capteurs de contact ne peuvent pas être utilisés car ils induisent une contrainte de cisaillement dans la masse fondue, ce qui modifie le comportement d'écoulement de la masse fondue et donc le champ de température. Dans ce travail, nous présentons une méthode de détermination sans contact de la distribution de température d'une pièce moulée pendant le moulage par injection à l'aide de la tomographie par ultrasons. Grâce à des mesures ultrasonores à temps de vol dans différentes directions, il est possible de reconstruire la distribution de la vitesse des ultrasons dans la section transversale d'une pièce moulée. Avec cette distribution, le champ de température peut être calculé à l'aide de propriétés caractéristiques supplémentaires du matériau. Sur la base de ce concept, un moule d'injection a été conçu, qui permet d'effectuer une tomographie par ultrasons avec 20 transducteurs à ultrasons disposés radialement autour d'une cavité de forme cylindrique. Cela permet la détermination de la température dans des conditions de processus réelles avec une résolution spatiale de 3,5 mm2. Un dispositif de mesure hautement parallélisé permet d'enregistrer plusieurs jeux de données complets avant qu'aucun signal ne soit plus détecté en raison du retrait de la pièce moulée. Au cours de plusieurs cycles de moulage par injection, toutes les positions des capteurs ont pu détecter des signaux perceptibles. En raison du traitement interne du signal du dispositif de mesure, il n'est pas encore possible de calculer les temps d'arrivée du signal ultrasonore, mais les analyses d'amplitude montrent la faisabilité générale de la tomographie par ultrasons pendant le moulage par injection.