Moldflow成型缺陷解釋和解決方法

2016-11-08 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一、概述

日益激烈的市場(chǎng)竟?fàn)幰咽构I(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)廠家越來(lái)越清楚地意識(shí)到,能比別人更快地推出優(yōu)秀的新產(chǎn)品,就能占領(lǐng)更多的市場(chǎng)。為此,CAE作為能縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的得力工具,被越來(lái)越頻繁地引入了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),以提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力.

Moldfolw模流分析是利用計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)(CAE)研究塑料在注射模具中的流動(dòng)成型狀況。分析預(yù)測(cè)產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)缺陷,通過(guò)模流分析的方式可以輔助流道設(shè)計(jì),使產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間縮短,并且能提前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的潛在性問(wèn)題,以達(dá)到提升產(chǎn)品質(zhì)量以及降低成本的目的。

下面解釋幾種常見的現(xiàn)象和解決方法:

二、跑道效應(yīng)

如果在填充完較薄部位之前,流體快速通過(guò)型腔的較厚部位,便會(huì)發(fā)生跑道效應(yīng)。

注意:較厚部位對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生的阻力小于較薄部位。

跑道效應(yīng)表明存在不非平衡流動(dòng)路徑,并常常產(chǎn)生不必要的熔接線和氣穴。

下圖顯示了具有厚邊緣的零件。

Moldflow成型缺陷解釋和解決方法moldflow圖片1

塑料流體(紅色箭頭)沿邊緣快速流動(dòng),困住一團(tuán)氣泡(藍(lán)色圓圈)。

解決方法:

整個(gè)零件的壁厚差異過(guò)大會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題,但有時(shí)從設(shè)計(jì)角度來(lái)講,這又是必要的。然而,在前一個(gè)示例中,厚區(qū)域的跑道效應(yīng)實(shí)際上不是問(wèn)題所在,問(wèn)題是非平衡流動(dòng)導(dǎo)致了跑道效應(yīng)的產(chǎn)生,如果塑料同時(shí)到達(dá)厚邊緣的所有部位,便不會(huì)產(chǎn)生跑道效應(yīng)。

Moldflow成型缺陷解釋和解決方法moldflow圖片2

流動(dòng)路徑:1 短于流動(dòng)路徑 2 但是,稍微加厚流動(dòng)路徑 2 或減薄流動(dòng)路徑 1,就可以迫使塑料同時(shí)到達(dá)厚邊緣的所有部分,這會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)平衡。

三、遲滯

熔體在某一特定的流動(dòng)路徑上流速減慢或停止流動(dòng)時(shí)即發(fā)生遲滯,可導(dǎo)致不均勻和無(wú)法預(yù)見的流動(dòng)模式。

進(jìn)入型腔的熔體填充較薄部位和較厚部位時(shí),它會(huì)先填充較厚部位,因?yàn)檩^厚部位的路徑對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生的阻力小。這會(huì)導(dǎo)致熔體在較薄部位中的流動(dòng)停止或明顯減速,遲滯會(huì)降低零件質(zhì)量,體現(xiàn)為表面外觀發(fā)生變化、保壓差、應(yīng)力高和塑料分子的取向不均。如果遲滯使得流動(dòng)前沿完全凍結(jié),那么部分型腔可能保持未填充狀態(tài),從而導(dǎo)致短射。

熔體一旦開始減速,便會(huì)快速冷卻,粘度也會(huì)因此加大。高粘度轉(zhuǎn)而又會(huì)進(jìn)一步抑制流動(dòng),導(dǎo)致冷卻速度更快,因而此問(wèn)題可自我擴(kuò)展。遲滯會(huì)在加強(qiáng)筋中和壁厚變化明顯的零件的較薄部位產(chǎn)生。

下圖中,加強(qiáng)筋以紅圈圈出,由于此處比零件的其余部分薄得多,因此對(duì)于流動(dòng)的阻力較大。

Moldflow成型缺陷解釋和解決方法moldflow圖片3

由于優(yōu)先材料流經(jīng)模具型腔的其他限制較少區(qū)域,流動(dòng)前沿速度減緩。

在包含多個(gè)流動(dòng)路徑的零件中,流體會(huì)緩慢流動(dòng)或停滯在窄小區(qū)域。這會(huì)導(dǎo)致熔體冷卻,并且在某些情況下還未填充完全就凍結(jié),從而導(dǎo)致短射,在包含小孔加強(qiáng)筋和鉸鏈的零件中,流動(dòng)極易停滯。

Moldflow成型缺陷解釋和解決方法moldflow仿真分析圖片4

解決方法:

查看填充時(shí)間和溫度結(jié)果有助于解釋遲滯發(fā)生的原因,填充時(shí)間圖將通過(guò)填充時(shí)間等值線的狹窄間距來(lái)表示遲滯,而溫度圖將通過(guò)低溫和較大的溫度梯度來(lái)表示遲滯。

采取以下步驟也可減少遲滯:

移動(dòng)聚合物注射位置,使其遠(yuǎn)離遲滯區(qū)域,這樣便會(huì)在熔體到達(dá)薄區(qū)域之前先填充型腔的主體,沒(méi)有其他的可選流動(dòng)路徑,留給聚合物遲滯的時(shí)間就會(huì)減少。

將聚合物注射位置移至將因此而使用較大壓力的遲滯發(fā)生處,將薄加強(qiáng)筋/定位柱作為最后的填充點(diǎn)是很有用的,這樣便可使所有的注射壓力均施加于此點(diǎn)。

1)增大遲滯發(fā)生處的壁厚可減少流動(dòng)阻力。

2)使用粘性較小的材料(即,熔體流動(dòng)指數(shù)較高的材料)。

3)加快注射速度可減少潛在的遲滯時(shí)間。

4)提高熔體溫度,以使熔體更容易地流入薄區(qū)域。

當(dāng)熔體優(yōu)先選擇流入較厚區(qū)域,而鄰近薄區(qū)域中的熔體不流動(dòng)時(shí),在各種壁厚的零件中會(huì)產(chǎn)生遲滯,在較厚區(qū)域繼續(xù)填充時(shí),不流動(dòng)的熔體卻在失去熱量。

通常,可使用多個(gè)注射位置和一個(gè)平衡流道系統(tǒng)來(lái)避免遲滯,下圖中顯示的零件由于設(shè)計(jì)中包括兩個(gè)薄的加強(qiáng)筋而需要多個(gè)澆口,如果澆口的位置如圖所示,則將在澆口附近的薄加強(qiáng)筋中產(chǎn)生遲滯,填充厚區(qū)域時(shí),加強(qiáng)筋中的塑料將會(huì)凍結(jié)。遲滯(請(qǐng)參見紅色箭頭)便因流動(dòng)受限而引起。

Moldflow成型缺陷解釋和解決方法moldflow仿真分析圖片5

下圖所示的澆口稍好一些,因?yàn)榫酆衔镌谳^厚部分的流動(dòng)比在較薄部分的流動(dòng)更暢通,這仍將在紅色箭頭所示的較薄部分產(chǎn)生遲滯。

Moldflow成型缺陷解釋和解決方法moldflow仿真分析圖片6

解決此問(wèn)題的方法是使用兩個(gè)澆口和一個(gè)人工平衡流道系統(tǒng),如下圖所示。定位澆口位置使得薄加強(qiáng)筋位于流動(dòng)路徑末端,這樣便防止出現(xiàn)遲滯。

四、潛流

流動(dòng)前沿反向時(shí)會(huì)發(fā)生潛流。

如果來(lái)自兩個(gè)方向的流動(dòng)前沿相遇,從而瞬間停滯,然后其中一個(gè)流動(dòng)會(huì)反向,并在外部?jī)鼋Y(jié)層之間回流,這時(shí)會(huì)發(fā)生潛流,當(dāng)流動(dòng)反向時(shí),凍結(jié)層會(huì)因?yàn)榧羟袩岫糠种匦氯刍?/span>

解決方法:

檢查填充模式以評(píng)估是否有可能發(fā)生潛流,顯示填充時(shí)間結(jié)果為 100% 說(shuō)明未出現(xiàn)潛流,從頭到尾播放填充時(shí)間動(dòng)畫,觀察所有流動(dòng)前沿的相遇,然后考慮此點(diǎn)周圍的幾何。

五、流痕

流痕或暈環(huán),是在澆口附近出現(xiàn)的一種圓形波紋或漣漪狀表面缺陷。

波紋是一種類似于流痕的缺陷,在邊緣附近或流動(dòng)末端出現(xiàn)指紋狀小起伏。

Moldflow成型缺陷解釋和解決方法moldflow仿真分析圖片7

原因:

材料在澆口附近凍結(jié),低熔體或模具溫度,以及低螺桿速度會(huì)導(dǎo)致冷料進(jìn)入型腔,這會(huì)導(dǎo)致未完全固化的材料呈現(xiàn)出流動(dòng)模式的形態(tài)。

5.1 低溫導(dǎo)致的波紋

Moldflow成型缺陷解釋和解決方法moldflow注塑分析圖片8

1)沒(méi)有波紋的正常噴泉流

2)導(dǎo)致出現(xiàn)波紋 (R) 的流動(dòng)

材料補(bǔ)償不足、澆口凍結(jié)過(guò)早或保壓壓力過(guò)低可能會(huì)使型腔無(wú)法正常保壓、澆口附近的材料隨后凍結(jié),保持了流動(dòng)模式的形態(tài)。

解決方法:

優(yōu)化冷料井,在流道系統(tǒng)中設(shè)計(jì)冷料井,以在填充階段存住冷料,冷料井的適合長(zhǎng)度通常等于流道直徑的長(zhǎng)度。
優(yōu)化流道系統(tǒng)設(shè)計(jì),限流流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致澆口過(guò)早凍結(jié),但這可以增加剪切熱,以便使熔體更好地流動(dòng)。
提高模具和熔體溫度。
優(yōu)化保壓壓力。