常見注塑成型缺陷在Moldflow的表征

2016-11-23 by:CAE仿真在線來源:互聯網

0、引言:

Moldflow是專業的注射成型CAE軟件,目前廣泛應用于塑膠行業中。其原理是通過理想的數學模型來模擬塑料在模具中的流動行為,從而可以在實際制品生產之前,即產品設計和模具設計階段,提前預知成型缺陷,克服經驗帶來的不足,從而縮短開發周期和成本。

Moldflow的核心價值就在于使用者可以根據其輸出結果,對產品的成型狀況進行預先認知。在實際的注塑生產中,注塑缺陷的表現形式多種多樣,而Moldflow的分析結果大部分是基于溫度、速度、壓力、位置等物理參數的分布和變化。但是歸根到底,實際成型缺陷的發生均是與內在的物理量相關聯的。因此,找出成型缺陷所對應的分析結果并準確理解,就顯得尤為重要。

1、注塑成型缺陷與Moldflow分析結果的關聯

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

1.1短射

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

Temperature at flow front---熔體波前溫度必須高于材料的轉化溫度,否則產品就會出現短射。

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)需小于注塑機的額定注塑壓力。

Air traps---在困氣的位置,容易出現短射。

這三個結果中,Temperature at flow front最能反映產品出現短射的可能性。

1.2熔接線

熔接線位置

Weld lines(熔接線)---Moldflow的熔接線結果是網格節點間連線。因此不同的網格質量,熔接線位置會出現差異。

熔接線質量

熔接線的質量和兩股料流相匯時/相匯后的角度,溫度,壓力有關。

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

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小于10度。熔接痕形成時的溫度和設置的熔體溫度相差越小越好,一般不超過20度。

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

壓力---Pressure,熔接線各節點的壓力變化,需要手動創建---熔接線各點處的受到的壓力越大,時間越大,則熔接線的強度越高。

氣穴---Air traps---熔合時困氣,則熔接線質量較差。

1.3燒焦痕/發脆

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

Temperature at flow front;Bulk temperature---體積溫度和流動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是指產品加上冷流道的體積。熱流道內熔體的體積相對于產品和冷流道的體積和必須在合理的范圍內。

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

Fill time contour;Velocity---流動前沿流速加速度太大,導致熔體在型腔內不穩定流動,出現流痕。

Temperature at flow front;Bulk temperature at the end of fill---產品表面前沿溫度或體積溫度的差異,導致光澤差。

1.5噴射痕

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

圖2

1.6縮痕

Moldflow評價縮痕的結果有:Volumetric shrinkage(體積收縮率), Sink mark estimate(縮痕估計), Sink mark index(縮痕指數)。

Volumetric shrinkage, Volumetric shrinkage at ejection(頂出時的體積收縮率)---區域內體積收縮率差異越大,則產生縮痕的可能性越大。

Sink mark index---縮痕指數的值越大,則縮痕發生的可能性越大。

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

1.7變形

Moldflow分析結果有原始產品和變形后的產品的全部坐標值。可通過查看Deflection, all effects(所有因素引起的變形),Deflection, all effects:X/Y/Z component了解產品變形情況。

Moldflow的變形分析不僅提供了變形趨勢,而且能分析變形產生的原因,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、結束語

Moldflow主要作用是項目周期和成本的優化,要實現這一目標,首先要做的就是對Moldflow分析結果進行基準化。體積收縮率差值在多少產品會產生縮痕,熔接痕匯合角及溫度在多少熔接痕會不可見,這些具體的數值與所用的塑膠品種,產品結構息息相關。比如ABS材料,我們可以把縮痕標準放到3%(體積收縮率),但是如果是PP材料,3%的標準就過于嚴格了,實際上PP材料5%以下都不會出現明顯的縮痕。因此我們要結合材料,Moldflow分析結果,實際成型狀況,建立屬于各類產品的Moldflow分析評判基準,只有這樣,才能發揮Moldflow的最大作用。

參考文獻:

[1]Moldflow標準化應用手冊(MFS2008版).

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