常見注塑成型缺陷在Moldflow的表征

2016-11-23 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

0、引言:

Moldflow是專業(yè)的注射成型CAE軟件,目前廣泛應(yīng)用于塑膠行業(yè)中。其原理是通過理想的數(shù)學(xué)模型來模擬塑料在模具中的流動(dòng)行為,從而可以在實(shí)際制品生產(chǎn)之前,即產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)階段,提前預(yù)知成型缺陷,克服經(jīng)驗(yàn)帶來的不足,從而縮短開發(fā)周期和成本。

Moldflow的核心價(jià)值就在于使用者可以根據(jù)其輸出結(jié)果,對(duì)產(chǎn)品的成型狀況進(jìn)行預(yù)先認(rèn)知。在實(shí)際的注塑生產(chǎn)中,注塑缺陷的表現(xiàn)形式多種多樣,而Moldflow的分析結(jié)果大部分是基于溫度、速度、壓力、位置等物理參數(shù)的分布和變化。但是歸根到底,實(shí)際成型缺陷的發(fā)生均是與內(nèi)在的物理量相關(guān)聯(lián)的。因此,找出成型缺陷所對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果并準(zhǔn)確理解,就顯得尤為重要。

1、注塑成型缺陷與Moldflow分析結(jié)果的關(guān)聯(lián)

注塑成型缺陷種類繁多,很多缺陷成因類似,只是表現(xiàn)形式不同。本文著重闡述短射、熔接線、水波紋、縮痕等缺陷在Moldflow的分析結(jié)果的表征。

1.1短射

Moldflow分析結(jié)果中和短射相關(guān)的結(jié)果有3種:Temperature at flow front(流動(dòng)前沿溫度), Pressure at injection location XY plot(主進(jìn)料處的壓力,XY圖), Air traps(氣穴)。

Temperature at flow front---熔體波前溫度必須高于材料的轉(zhuǎn)化溫度,否則產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)短射。

Pressure at injection location XY plot---最大注射壓力加上15Mpa(螺桿前端熔體的壓力損失)需小于注塑機(jī)的額定注塑壓力。

Air traps---在困氣的位置,容易出現(xiàn)短射。

這三個(gè)結(jié)果中,Temperature at flow front最能反映產(chǎn)品出現(xiàn)短射的可能性。

1.2熔接線

熔接線位置

Weld lines(熔接線)---Moldflow的熔接線結(jié)果是網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)間連線。因此不同的網(wǎng)格質(zhì)量,熔接線位置會(huì)出現(xiàn)差異。

熔接線質(zhì)量

熔接線的質(zhì)量和兩股料流相匯時(shí)/相匯后的角度,溫度,壓力有關(guān)。

角度---Weld lines和Fill time contour(填充時(shí)間等值線)的疊加---熔接痕匯合角度越大,其質(zhì)量越好。

溫度---Weld lines和Temperature at flow front的疊加---形成熔接線的兩股料流前沿溫度溫差應(yīng)小于10度。熔接痕形成時(shí)的溫度和設(shè)置的熔體溫度相差越小越好,一般不超過20度。

溫度---Frozen layer fraction(凍結(jié)層因子)雙層面;Weld lines和Temperature(溫度)的疊加3D---匯合時(shí),熔接線附近的凍結(jié)層因子越小,則熔接線質(zhì)量越高。匯合后,熔接線的凍結(jié)得越慢,則熔接線質(zhì)量越高。

壓力---Pressure,熔接線各節(jié)點(diǎn)的壓力變化,需要手動(dòng)創(chuàng)建---熔接線各點(diǎn)處的受到的壓力越大,時(shí)間越大,則熔接線的強(qiáng)度越高。

氣穴---Air traps---熔合時(shí)困氣,則熔接線質(zhì)量較差。

1.3燒焦痕/發(fā)脆

燒焦痕,發(fā)脆以及其它一些由材料降解引起的缺陷在Moldflow分析結(jié)果中有Shear rate bulk(剪切速率),Bulk temperature(體積溫度),Air traps等與之相關(guān)。

Temperature at flow front;Bulk temperature---體積溫度和流動(dòng)前沿溫度不可超過材料的最高許可溫度。

Shear rate, bulk---最大剪切速率不可超過材料的最高許可剪切速率。

存膠量---分析日志的Volume filled initially,見圖1---Volume filled initially是指熱流道中熔體的體積, Volume to be filled是指產(chǎn)品加上冷流道的體積。熱流道內(nèi)熔體的體積相對(duì)于產(chǎn)品和冷流道的體積和必須在合理的范圍內(nèi)。

圖1

氣穴---Air traps---在困氣位置,材料容易過熱降解。

1.4水波紋/光澤差

Moldflow分析結(jié)果中與水波紋,光澤差相關(guān)的結(jié)果主要有:Fill time contour(填充時(shí)間等值線), Velocity(流速), Temperature at flow front, Bulk temperature at the end of fill(填充結(jié)束時(shí)的體積溫度)。

Fill time contour;Velocity---流動(dòng)前沿流速加速度太大,導(dǎo)致熔體在型腔內(nèi)不穩(wěn)定流動(dòng),出現(xiàn)流痕。

Temperature at flow front;Bulk temperature at the end of fill---產(chǎn)品表面前沿溫度或體積溫度的差異,導(dǎo)致光澤差。

1.5噴射痕

噴射痕可在3D網(wǎng)格的Fill time(填充時(shí)間)中直接讀出。見圖2---澆口與型腔尺寸差異大,容易出現(xiàn)噴射痕。

圖2

1.6縮痕

Moldflow評(píng)價(jià)縮痕的結(jié)果有:Volumetric shrinkage(體積收縮率), Sink mark estimate(縮痕估計(jì)), Sink mark index(縮痕指數(shù))。

Volumetric shrinkage, Volumetric shrinkage at ejection(頂出時(shí)的體積收縮率)---區(qū)域內(nèi)體積收縮率差異越大,則產(chǎn)生縮痕的可能性越大。

Sink mark index---縮痕指數(shù)的值越大,則縮痕發(fā)生的可能性越大。

Sink mark estimate;Sink mark depth(縮痕深度)---縮痕深度的值越大,則縮痕發(fā)生的可能性越大。

1.7變形

Moldflow分析結(jié)果有原始產(chǎn)品和變形后的產(chǎn)品的全部坐標(biāo)值?？赏ㄟ^查看Deflection, all effects(所有因素引起的變形),Deflection, all effects:X/Y/Z component了解產(chǎn)品變形情況。

Moldflow的變形分析不僅提供了變形趨勢(shì),而且能分析變形產(chǎn)生的原因,Deflection, differential cooling(不均勻冷卻引起的變形);Deflection, differential shrinkage(不均勻收縮引起的變形);Deflection, orientation effect(取向引起的變形),從而為使用者改善變形提供了方向。

2、結(jié)束語

Moldflow主要作用是項(xiàng)目周期和成本的優(yōu)化,要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),首先要做的就是對(duì)Moldflow分析結(jié)果進(jìn)行基準(zhǔn)化。體積收縮率差值在多少產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生縮痕,熔接痕匯合角及溫度在多少熔接痕會(huì)不可見,這些具體的數(shù)值與所用的塑膠品種,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。比如ABS材料,我們可以把縮痕標(biāo)準(zhǔn)放到3%(體積收縮率),但是如果是PP材料,3%的標(biāo)準(zhǔn)就過于嚴(yán)格了,實(shí)際上PP材料5%以下都不會(huì)出現(xiàn)明顯的縮痕。因此我們要結(jié)合材料,Moldflow分析結(jié)果,實(shí)際成型狀況,建立屬于各類產(chǎn)品的Moldflow分析評(píng)判基準(zhǔn),只有這樣,才能發(fā)揮Moldflow的最大作用。

參考文獻(xiàn):

[1]Moldflow標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用手冊(cè)(MFS2008版).

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