什么是模流分析?

发布日期:[08-12-28 01:10:09] 浏览人次:[]


成型使用的塑料物性﹐可由CAE软件内建数据库提供﹐或是建立个人数据库功能。

在模流分析计算中的标准数据库中﹐收录了4000种以上不同等级塑料之物性数据﹐并提供个人数据库编辑及检索搜寻功能。数据项目包含

热物性 Thermal data: 密度/比热/热传导系数/非流动温度/顶出温度

流变性(rheological)﹐Flow data:黏度:为温度与剪率(shear rate)的函数﹐且为非线性。

温度-压力-体积 P-V-T data:温度-体积-压力

收缩性(shrinkage) Shrinkage data:收缩性数据

机械物性(mechanical)等。

黏度数据图

PVT数据图

流动与保压

流动过程(射出充填)是成型最基本的阶段。塑料在高温高压下受推挤﹐以高速度沿喷嘴注入模具内;流动的过程﹐是塑料质量的流动﹐伴随力量(动量)与热量的传递﹐而可以物理科学来做计算。

流动分析是最基本模块﹐包含下列程序:

程序名称

功 能

前后处理

建图﹐图形显示结果

程序管理员

档案管理

2D流动分析

简易寻找最佳成型范围

3D流动/保压分析

计算流动充填/保压型态﹐可设定多段射出/保压行程﹐及自动流道平衡。

物性数据库

提供物性数据

流动计算结果﹐可以得到成型过程发生在模具内的相关物理量﹐例如知道:

时间:什么时间﹐流到什么位置。

温度:塑料流动时的温度变化情形。

压力:充填满整组模具﹐需要多少压力。

剪力:流动过程所产生的磨擦力﹐是否超过材料容许值。

冷却时间:肉厚多少﹐需要多少时间才能冷却。

....等等各种数据﹐

用以判断成型性与产品质量。当能充份了解模穴内部各种相关物理量后,掌握并控制成品设计与质量,便不再是那么困难了。

保压

保压过程﹐是以二次高压来补偿塑料的可压缩性﹐以及固化收缩所减少的体积﹐以避免成品产生凹陷及变型﹔最适当的结果是整体成品各处都有均匀的收缩值。

我们可以下边的图形来解释塑料的可压缩性:

当以活塞推动密闭容器内的塑料流动﹐充填前方空模穴时﹐

a. 活塞开始前进﹐但塑料尚未填入模穴。

b. 活塞前进一半行程﹐塑料开始流入模穴。

c. 活塞到达底部﹐塑料尚未填满。

d. 活塞无法前进﹐但塑料自行膨胀填满全部模穴空间。

实验证明﹐不同的保压行程﹐会造成不同的体积收缩率﹐所以保压并不是愈大愈好﹔保压不足﹐体积收缩率会很大﹐容易产生凹陷及缩减尺寸﹐但过大保压却也易造成毛边﹐以及形成产品翘曲。

一般来说﹐保压压力高﹐收缩会较小﹐但收缩率范围会较大(2.34~2.91%)-路径最末端收缩最大而浇口处为最小﹔若能调整行程呈逐渐衰减﹐确保由外围至浇口处为均匀收缩(2.97~3.07%)﹐反而有助于减少翘曲。

有效调整保压行程﹐控制产品收缩性的关系﹐可以简单以下图表示:

a. 调整产品末端:在固定压力时﹐缩短保压持续时间﹐收缩会较大﹔但延长则可以减少收缩。

b. 调整浇口区:改变压力衰减速率﹐速率慢则可以降低收缩量﹐速率快则收缩大。

c. 调整中央区:控制保压衰减速率与位置如图﹐当速率增加时﹐可以降低收缩率﹐反之减少则增大收缩值。

保压结果﹐最重要的数据是保压压力分布、持续的有效时间以及根据P-V-T数据所算出的体积收缩率

举前述马达外壳为例﹐当设定一保压压力与保压持续时间后﹐计算得到成品内保压压力分布如下图﹐浇

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