Конечно-элементное моделирование и исследование технологического процесса получения рельефных изображений на бумажных материалах методом тиснения (2008 г.)
 |
Область компетенции:
Отрасли промышленности:
|
| Ключевые слова | Конгревное тиснение, бумага, картон, полиуретан, штамп, прессовка |
| Программное обеспечение | LS-DYNA, SolidWorks |
| Период проведения | 2008 г. |
Описание метода тиснения:
Элементы, используемые при тиснении: металлический штамп с выгравированным рисунком, бумажный материал или картон, полиуретановая пластина. Методом вдавливания штампом в полиуретан картона получаем на нем рельефное изображение.
Рис. 1 Технологическая схема процесса тиснения
Рис. 2 Фотография штампа с набором тестовых выгравированных изображений
Процесс тиснения сопровождается побочным явлением – растяжением бумажного материала (рис. 3). Кроме того эластичный материал в результате создаваемого давления «перетекает» за пределы площади штампа и прорывает картон по периметру этого штампа (рис.4).
Рис. 3. Результат растяжения картона по сторонам в процессе тиснения
Рис. 4. Результат растяжения и прорыва по контуру штампа
Моделирование процесса тиснение проведено для двух различных металлических штампов (рис.5). Большой штамп, с тремя столбцами наборных элементов: квадратный, прямоугольный и полусферический. Малый штамп - один столбец наборных элементов (прямоугольные).
Рис.5 Профиль штампов
Малый штамп. Поле перемещений
|
Лист бумаги. |
|
|
|
|
Анимация. Поле перемещений
Малый штамп. Поле эквивалентных напряжений по Мизесу
В процессе тиснения происходит утоньшение перфорируемого листа, что может приводить к разрыву бумаги. Утоньшение бумаги, характерное для исследованного процесса приведено на рис.6. Исходная толщина составляет 0.1 мм. В зонах сопряжения листа бумаги с боковыми поверхностями находятся зоны наиболее вероятные для разрыва.
Рис.6 Изменение толщины бумаги (мм)
Большой штамп. Поле перемещений (м). Лист бумаги
Большой штамп. Поле перемещений (м). Полиуретановая подложка
Малый штамп:
Лист бумаги. Поле перемещений в направлении оси oz.
Полиуретановая подложка. Поле перемещений в направлении оси oz.
Большой штамп:
Лист бумаги. Поле перемещений в направлении оси oz.
Лист бумаги и полиуретановая подложка. Поле перемещений в направлении оси oz.
Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® на основе работы, выполненной в 2008 г.