Revista de Ingeniería Mecánica Aplicada

Abstracto

Tomografía ultrasónica para mediciones de temperatura de fusión con resolución espacial en procesos de moldeo por inyección

Hopmann C y Wipperfürth J

En los procesos de moldeo por inyección, la medición de la distribución de temperatura es muy importante para la validación de los modelos utilizados para el diseño de piezas simuladas debido a la gran influencia en la contracción y la deformación de la pieza moldeada, pero también es muy difícil de medir. Durante el proceso de moldeo por inyección se producen altas presiones en el molde y la cavidad no es fácilmente accesible. Por lo tanto, no se pueden utilizar sensores de contacto, ya que inducen una tensión de corte en la masa fundida, lo que cambia el comportamiento del flujo de la masa fundida y, por lo tanto, el campo de temperatura. En este trabajo, presentamos un método para la determinación sin contacto de la distribución de temperatura de una pieza moldeada durante el moldeo por inyección utilizando tomografía por ultrasonidos. Con mediciones de ultrasonidos de tiempo de vuelo desde diferentes direcciones, es posible reconstruir la distribución de la velocidad de los ultrasonidos en la sección transversal de una pieza moldeada. Con esta distribución, el campo de temperatura se puede calcular utilizando propiedades características adicionales del material. Con base en este concepto, se diseñó un molde de inyección que permite realizar tomografías por ultrasonidos con 20 transductores de ultrasonidos dispuestos radialmente alrededor de una cavidad con forma cilíndrica. Esto permite determinar la temperatura en condiciones de proceso reales con una resolución espacial de 3,5 mm2. Un dispositivo de medición altamente paralelizado permite registrar varios conjuntos de datos completos antes de que no se puedan detectar más señales debido a la contracción de la pieza moldeada. Durante varios ciclos de moldeo por inyección, todas las posiciones de los sensores pudieron detectar señales perceptibles. Debido al procesamiento interno de señales del dispositivo de medición, aún no es posible calcular los tiempos de llegada de la señal de ultrasonidos, pero los escaneos de amplitud muestran la viabilidad general de la tomografía por ultrasonidos durante el moldeo por inyección.