Moldflow成型缺陷解釋和解決方法

2016-11-08  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

一、概述

日益激烈的市場竟爭已使工業產品的設計與生產廠家越來越清楚地意識到,能比別人更快地推出優秀的新產品,就能占領更多的市場。為此,CAE作為能縮短產品開發周期的得力工具,被越來越頻繁地引入了產品的設計與生產的各個環節,以提高產品的競爭力.

Moldfolw模流分析是利用計算機輔助分析技術(CAE)研究塑料在注射模具中的流動成型狀況。分析預測產品和模具的設計缺陷,通過模流分析的方式可以輔助流道設計,使產品開發時間縮短,并且能提前發現產品的潛在性問題,以達到提升產品質量以及降低成本的目的。

下面解釋幾種常見的現象和解決方法:

二、跑道效應

如果在填充完較薄部位之前,流體快速通過型腔的較厚部位,便會發生跑道效應。

注意:較厚部位對流動產生的阻力小于較薄部位。

跑道效應表明存在不非平衡流動路徑,并常常產生不必要的熔接線和氣穴。

下圖顯示了具有厚邊緣的零件。

塑料流體(紅色箭頭)沿邊緣快速流動,困住一團氣泡(藍色圓圈)。

解決方法:

整個零件的壁厚差異過大會產生問題,但有時從設計角度來講,這又是必要的。然而,在前一個示例中,厚區域的跑道效應實際上不是問題所在,問題是非平衡流動導致了跑道效應的產生,如果塑料同時到達厚邊緣的所有部位,便不會產生跑道效應。

流動路徑:1 短于流動路徑 2 但是,稍微加厚流動路徑 2 或減薄流動路徑 1,就可以迫使塑料同時到達厚邊緣的所有部分,這會產生流動平衡。

三、遲滯

熔體在某一特定的流動路徑上流速減慢或停止流動時即發生遲滯,可導致不均勻和無法預見的流動模式。

進入型腔的熔體填充較薄部位和較厚部位時,它會先填充較厚部位,因為較厚部位的路徑對流動產生的阻力小。這會導致熔體在較薄部位中的流動停止或明顯減速,遲滯會降低零件質量,體現為表面外觀發生變化、保壓差、應力高和塑料分子的取向不均。如果遲滯使得流動前沿完全凍結,那么部分型腔可能保持未填充狀態,從而導致短射。

熔體一旦開始減速,便會快速冷卻,粘度也會因此加大。高粘度轉而又會進一步抑制流動,導致冷卻速度更快,因而此問題可自我擴展。遲滯會在加強筋中和壁厚變化明顯的零件的較薄部位產生。

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

由于優先材料流經模具型腔的其他限制較少區域,流動前沿速度減緩。

在包含多個流動路徑的零件中,流體會緩慢流動或停滯在窄小區域。這會導致熔體冷卻,并且在某些情況下還未填充完全就凍結,從而導致短射,在包含小孔加強筋和鉸鏈的零件中,流動極易停滯。

解決方法:

查看填充時間和溫度結果有助于解釋遲滯發生的原因,填充時間圖將通過填充時間等值線的狹窄間距來表示遲滯,而溫度圖將通過低溫和較大的溫度梯度來表示遲滯。

采取以下步驟也可減少遲滯:

移動聚合物注射位置,使其遠離遲滯區域,這樣便會在熔體到達薄區域之前先填充型腔的主體,沒有其他的可選流動路徑,留給聚合物遲滯的時間就會減少。

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

1)增大遲滯發生處的壁厚可減少流動阻力。

2)使用粘性較小的材料(即,熔體流動指數較高的材料)。

3)加快注射速度可減少潛在的遲滯時間。

4)提高熔體溫度,以使熔體更容易地流入薄區域。

當熔體優先選擇流入較厚區域,而鄰近薄區域中的熔體不流動時,在各種壁厚的零件中會產生遲滯,在較厚區域繼續填充時,不流動的熔體卻在失去熱量。

通常,可使用多個注射位置和一個平衡流道系統來避免遲滯,下圖中顯示的零件由于設計中包括兩個薄的加強筋而需要多個澆口,如果澆口的位置如圖所示,則將在澆口附近的薄加強筋中產生遲滯,填充厚區域時,加強筋中的塑料將會凍結。遲滯(請參見紅色箭頭)便因流動受限而引起。

下圖所示的澆口稍好一些,因為聚合物在較厚部分的流動比在較薄部分的流動更暢通,這仍將在紅色箭頭所示的較薄部分產生遲滯。

解決此問題的方法是使用兩個澆口和一個人工平衡流道系統,如下圖所示。定位澆口位置使得薄加強筋位于流動路徑末端,這樣便防止出現遲滯。

四、潛流

流動前沿反向時會發生潛流。

如果來自兩個方向的流動前沿相遇,從而瞬間停滯,然后其中一個流動會反向,并在外部凍結層之間回流,這時會發生潛流,當流動反向時,凍結層會因為剪切熱而部分重新熔化

解決方法:

檢查填充模式以評估是否有可能發生潛流,顯示填充時間結果為 100% 說明未出現潛流,從頭到尾播放填充時間動畫,觀察所有流動前沿的相遇,然后考慮此點周圍的幾何。

五、流痕

流痕或暈環,是在澆口附近出現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,在邊緣附近或流動末端出現指紋狀小起伏。

原因:

材料在澆口附近凍結,低熔體或模具溫度,以及低螺桿速度會導致冷料進入型腔,這會導致未完全固化的材料呈現出流動模式的形態。

5.1 低溫導致的波紋

1)沒有波紋的正常噴泉流

2)導致出現波紋 (R) 的流動

材料補償不足、澆口凍結過早或保壓壓力過低可能會使型腔無法正常保壓、澆口附近的材料隨后凍結,保持了流動模式的形態。

解決方法:

• 優化冷料井,在流道系統中設計冷料井,以在填充階段存住冷料,冷料井的適合長度通常等于流道直徑的長度。

• 優化流道系統設計,限流流道系統設計會導致澆口過早凍結,但這可以增加剪切熱,以便使熔體更好地流動。

• 提高模具和熔體溫度。

• 優化保壓壓力。

解決注射成型過程中的一個問題后,常常可能又會帶來其他問題,因此,選擇每種方法都需考慮模具設計規范的所有相關方面。

六、總結

綜上所述,在Autodesk Simulation Moldflow技術不斷創新下,可預知的產品缺陷會越來越多,可以模擬的注塑技術新工藝范圍也會更加廣闊,Moldflow應用也越來越廣泛。

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