Moldflow分析结果解释及熔接痕解决方案Word文档下载推荐.docx
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体积/压力控制转换时的压力属于单组数据,该压力图同样是观察制件的压力分布是否平衡的有效工具。
通常,体积/压力控制转换时的压力在整个注塑成型周期中是最高的,此时压力的大小和分布可通过该压力图进行观察。
同时,你也可以看到在控制转换时制件填充了多少,未填充部分以灰色表示。
注射位置压力:
XY图(Pressureatinjectionlocation:
XYPlot)
注射节点是观察2维XY图的常用节点。
通过注射位置压力的XY图可以容易地看到压力的变化情况。
当聚合物熔体被注入型腔后,压力持续增高。
假如压力出现尖峰(通常出现在充模快结束时),表明制件没有很好达到平衡充模,或者是由于流动前沿物料体积的明显减少使流动前沿的速度提高。
体积温度(Bulktemperatures)
体积温度是速度加权平均温度,有两种体积温度图,以下将分别给出其定义。
模具中的聚合物温度在整个注塑成型周期中是不断变化的,它不仅随时间变化,而且沿壁厚也是变化的。
体积温度反映了聚合物内部能量的传递。
当没有聚合物流动时,体积温度就是截面上温度的简单平均值;
当有聚合物流动时,截面上流速越快的部分,将给予越大的权重。
体积温度反映了制件内部所产生的剪切热。
如果制件内部有强烈的剪切作用,制件的温度将升高。
在充模阶段,体积温度图应非常均匀,其变化以不超过5°
C(~10°
F)为宜。
实际应用时允许有较大的温度降,通常高至20°
C(~35°
F)的温降都是可以接受的。
假如有区域产生了过保压,体积温度将显著下降。
这表明过保压已成为一个问题,在可能的情况下应加以改进。
当体积温度范围过大时,通常缩短注射时间是减小其范围的最佳手段。
体积温度(Bulktemperature)
体积温度是中间数据结果,通过它可以看到温度随时间变化的情况。
假如进行的是流动分析,由于绘图比例非常大,使充模时发生的情况很难看清。
这时可以对每一帧分别设置比例,观察每一帧充填时由最小比例到最大比例变化的情况,再手工设置比例的最大值和最小值。
然后再播放充填时的动画。
体积温度(充模结束时)(Bulktemperature(endoffilling))
充模结束时的体积温度是单组数据结果,它很好地反映了充模时温度变化情况。
如果温度分布范围窄,表明结果好,这时就没有必要播放动画。
流动前沿温度(Temperatureatflowfront)
流动前沿温度是聚合物熔体充填一个节点时的中间流温度。
因为它代表的是截面中心的温度,因此其变化不大。
流动前沿温度图可与熔接线图结合使用。
熔接线形成时熔体的温度高,则熔接线的质量就好。
而在一个截面内熔接线首先形成的地方是截面的中心,因此,如果流动前沿的温度高,熔接线强度通常都高。
温度(Temperature)
温度图是中间剖面结果。
使用温度图,可以观察截面内任意位置的温度随时间变化的情况,或者观察特定时刻整个截面内温度的变化。
很多时候,使用特定位置的XY图来观察截面内温度的变化,温度的变化可能是由于大量剪切热的产生而引起的。
通常,截面内的最高温度不应高于数据库中所列出的熔体最高温度。
型腔壁处的剪切应力(Shearstressatwall)
型腔壁处的剪切应力是中间数据结果。
型腔壁意味着冻结层和熔体层界面,在截面内这里的剪切应力最高。
制件内的剪切应力应低于数据库中规定的材料极限值。
因为型腔壁处的剪切应力是中间数据结果,你不知道什么时候剪切应力将超过极限值。
为了帮助我们解释结果,应改变绘图属性:
调整绘图比例,并把最小值设为材料极限。
在这种情况下,绘出的将仅仅是那些高于极限值的单元。
把制件设为透明,默认的透明值是0.1,根据计算机的图形卡的不同,可能需要把该透明值增大。
同时,为了有助于显示出有问题的小单元,应关掉节点平均值。
这样你就可以手工播放剪切应力随时间变化的动画,从而发现什么时间、哪里出现了高的剪切应力。
熔接线(Weldlines)
当两股聚合物熔体的流动前沿汇集到一起,或一股流动前沿分开后又合到一起时,就会产生熔接线,如聚合物熔体沿一个孔流动。
有时,当有明显的流速差时,也会形成熔接线。
厚壁处的材料流得快,薄壁处流得慢,在厚薄交界处就可能形成熔接线。
熔接线对网格密度非常敏感。
由于网格划分的原因,有时熔接线可能显现在并不存在的地方,或有时在真正有熔接线的地方没有显示。
为确定熔接线是否存在,可与充模时间一起显示。
同时熔接线也可与温度图和压力图一起显示,以判断它们的相对质量。
减少浇口的数量可以消除掉一些熔接线,改变浇口位置或改变制件的壁厚可以改变熔接线的位置。
气穴(Airtraps)
气穴定义在节点位置,当材料从各个方向流向同一个节点时就会形成气穴。
气穴将显示在其真正出现的位置,但当气穴位于分型面时,气体可以排出。
与熔接线一样,气穴对网格密度很敏感。
制件上的气穴应该消除。
可使用几种方法做到这一点,如改变制件的壁厚、浇口位置和注射时间都有助于消除气穴。
冻结时间(TimetoFreeze)
冻结时间是指充模结束到型腔中的聚合物降至顶出温度所需的时间。
冻结时间可用来估计制件的成型周期,并作为确定保压时间的初始值,同时可用于观察制件壁厚变化的影响。
冻结层厚度(Frozenlayerfraction)
冻结层厚度有两个概念,它定义了制件冻结层的厚度。
如果冻结层厚度的值为1,则表示截面已完全冻结。
确定聚合物熔体是否冻结的参考温度是转变温度。
冻结层厚度(Frozenlayerfraction)
冻结层厚度是中间数据结果。
要观察制件和浇口冻结的时间,该结果非常有用。
如果制件上*近浇口的一些区域冻结得早,就会使远离浇口的区域具有高的收缩率。
通常,在关键位置(如浇口)创建XY图来观察冻结层厚度变化的情况。
冻结层厚度(充模结束时)(Frozenlayerfraction(endoffilling))
充模结束时的冻结层厚度是单组数据结果,此时,冻结层厚度不能太厚。
如果制件某些区域的冻结层厚度超过0.20到0.25,可能就意味着保压困难,并需要缩短注射时间来加以改善。
这还需要与温度图结合起来进行判断。
体积收缩率(Volumetricshrinkage)
体积收缩率是以百分率表示的、由于保压而引起的制件体积的减少。
在确定体积收缩率时,聚合物材料的PVT特性起了重要作用。
保压压力越高,体积收缩率越小。
体积收缩率有两种情况。
体积收缩率(Volumetricshrinkage)
体积收缩率是中间数据结果,它显示制件在保压和冷却过程中收缩率的变化。
通常不使用这个结果,因为顶出时的收缩率才是制件最终的体积收缩率。
体积收缩率(顶出时)(Volumetricshrinkage(atejection))
顶出时的体积收缩率是单组数据结果。
整个型腔的收缩率应该均匀,但通常难以实现。
可通过调整保压曲线使收缩率均匀一些。
平均速度(Averagevelocity)
平均速度表示的是每个单元在不同时刻熔体流动的方向与大小。
平均速度图非常适合于观察料流方向的变化和制件内哪个地方的料流速度较高。
在多数情况下,应设置绘图比例。
通常,浇口或*近浇口的单元的流速最大。
调整绘图比例的一个简单方法如下,播放动画结果时,在绘图属性对话框中选择绘图比例,改变最大值并点击应用(Apply),观察速度的显示是否更合理。
因为选择的是应用(Apply),对话框将仍然保持打开,如有必要可继续调整最大值,直到得到满意的颜色为止。
体积剪切速率(Shearrate,bulk)
体积剪切速率代表的是整个截面的剪切速率,由截面内材料的流速和剪切应力计算所得,可以把它直接与材料数据库中的材料极限值进行比较。
在显示该结果图时,最好关掉节点平均值。
通常,可能有一些小单元具有很高的剪切速率,因此,关掉节点平均值可以使我们看得更清楚。
制件内的剪切速率很少过高。
通常,剪切速率过高的地方都是浇注系统,特别是浇口。
有些材料含有多种添加剂,从纤维、着色剂到稳定剂,这时应尽量把剪切速率控制在材料的极限值以内。
当剪切速率保持在20,0001/sec以内时,结果就很好。
通常实际使用的浇口尺寸都可以保证这一点。
剪切速率(Shearrate)
剪切速率是中间剖面结果。
在大多数情况下,使用XY图观察其结果。
通常是绘制那些具有高体积剪切速率的单元的结果,这将表示某时刻、特定位置的截面的最大剪切速率。
假如剪切速率明显高于材料的极限,可能意味着由于高剪切而产生了一些相关问题,如浇口变色,或引起制件的机械性能降低。
推荐的注射速度:
XY图(Recommendedramspeed:
XYPlot)
推荐的注射速度是以使流动前沿的速度更加均匀为原则而建立的,它将有助于消除压力尖峰,同时可以改善制件的表面光洁度。
推荐的注射速度的图形显示可用作后续研究。
充模起点(Growfrom)
当制件上有多个浇口时,该图将显示哪个三角形单元是由哪个浇口填充的。
这将有助于浇口的设置和多浇口制件的平衡充模。
锁模力:
XY图(Clampforce:
该XY图表示锁模力随时间而变化的情况。
计算锁模力时把XY平面作为分型面,锁模力根据每个单元在XY平面上的投影面积和单元内的压力进行计算。
当使用表面模型时,考虑的是相互匹配的单元组,因此锁模力没有重复计算。
但是,如果制品的几何结构在XY平面上的投影有重叠,锁模力的预测将会偏大。
可以设置属性,将投影发生重叠的单元排除在锁模力的计算之外,从而解决该问题。
锁模力对充模是否平衡、保压压力和体积/压力控制转换时间等非常敏感。
对这些参数稍加调整,就会使锁模力发生较大的变化。
锁模力中心(ClampforceCentroid)
当锁模力达到其最大值时,锁模力中心将指出锁模力中心的位置。
如果成型制件所用的模具很小或锁模力接近极限锁模力时,该结果非常有用。
假如锁模力中心没有在模具中心,就可能使注塑机的锁模力能力得不到充分的利用。
例如,如果注塑机的最大锁模力为1000吨,注塑机的4根拉杆每根将承受250吨的力。
当锁模力中心严重偏向其中的1根或2根时,机器实际能得到的锁模力将降低。
该结果可用来检查模具的总体受力平衡,当锁模力中心不在机器的中心时,应加以修正。
缩痕指数(SinkIndex)
缩痕指数给出了制件上产生缩痕的相对可能性,其值越高,表明缩痕或缩孔出现的可能性越大。
计算缩痕指数时将同时使用体积收缩率和制件壁厚的值。
在比较不同的方案时,缩痕指数图是非常有用的相对工具。
速度(Velocity)
速度表示的是不同的壁厚和不同的时间熔体流速的变化情况,它是一个中间剖面结果。
通常,使用XY图来表示截面内速度的变化。
注射量百分比:
XY图(%Shotweight:
注射量百分比是根据制件体积,并使用材料在室温时的密度计算的。
该图用来显示制件体积随注射、保压时间而变化的情况。
冷却分析结果解释
冷却分析有很多结果,下面是经常用到的:
制件顶面温度(Temperature(Top),part)
这里所指的顶面(Top)是三角形单元的顶面,在显示时为兰色。
这个结果描述了和制件单元相接触的、顶面一侧的制件和模具的界面,也叫模具表面,在一个成型周期内的平均温度。
这个温度和成型周期末段的模具温度很接近,但从技术的角度看,它是一个平均温度。
制件底面温度(Temperature(Bottom),part)
这里所指的底面(Bottom)是三角形单元的底面,在显示时为红色。
同前面一个结果一样,它所描述的也是模具表面在一个成型周期内的平均温度,只是接触的方向是单元的底面。
制件两侧温差(Temperaturedifference,part)
这个结果描述了制件顶面温度与底面温度的差异,其值为顶面温度减去底面温度的差值。
所以,正值表示顶面比底面温度高,反之则相反。
只有中层面模型才有这个结果,因为FUSION模型没有制件底面温度这个结果。
冻结时间(TimetoFreeze)
这个结果显示了从注射开始每个单元所需要的冻结时间,即冷却到整个单元的截面温度都低于材料数据库中所定义的顶出温度的时间。
最高温度(MaximumTemperature)
冷却结束时制件截面上的最高温度,根据模具表面的平均温度计算。
冷却液流动速率(CircuitFlowRate)
在一个回路中冷却液流经某一单元时的流动速率。
当使用并联回路时,这是一个很有用的结果,因为在一般情况下,并联回路中管道的流动速率不均匀。
冷却液雷诺数(CircuitReynoldsnumber)
这是回路中某一单元中冷却液的雷诺数。
雷诺数是用来表征流体流动状态的一个纯数。
流动状态为湍流时传热效率高。
当雷诺数大于2200时,流体开始处于过渡流状态,大于4000时处于湍流状态。
冷却分析时的缺省值是10,000。
与流动速率一样,当各条管道流动速率不一致或采用并联管道时,这个结果很有用。
冷却液温度(CircuitCoolantTemperature)
这个结果显示了冷却液流经冷却管道时的温度变化。
一般情况下,冷却液温度的升高不要超过3º
C。
管道表面金属温度(CircuitMetalTemperature)
这个结果显示了冷却管道表面。
即冷却液和金属的界面的温度。
这个温度应该不能比冷却液温度高5º
C以上。
通过这个结果我们可以看到回路中热量传递最高的部位。
如果这个温度太高,则表明该部位需要加强冷却。
熔接痕的解决方案
熔接痕的角度:
熔接痕的汇流角度小于135°
时产生的是缝合线,大于135°
时产生熔合线。
可以注意到的是汇角度在120°
~150°
时,缝合线的表面痕迹将会消失。
一般认为缝合线的质量比熔合线差,因为在缝合线形成后,较少分子跨越缝合线相互融合。
提高缝合线和熔合线区域的温度和压力可以改善其强度。
考虑塑料强度与外观时,一般都不容许产生缝合线,添加纤维的强化塑料更是如此,因为纤维通常平行于缝合线配合;
而无法跨越缝合线。
熔接痕的解决:
一.温度方面
1.料温
(1)提高注塑机料筒的温度
如果料温在合理的范围内,尽量先不要提升料温。
(2)提高流道中的温度
流道温度主要受模温,流道形式,水路排布,射速等因素影响,是其他因素作用的结果。
(3)减小剪切力所产生的温度.
剪切热会提升熔体前沿温度,此与淡化熔接痕不矛盾,且剪切热通常与射速,gate形式,流道截面,材料,模具表面加工等因素关系密切,此因素难以准确控制。
2.模温
(1)提高模具的原始温度
此为改善熔接痕的主要方式之一,但需注意是否有可选用的油温机,需考虑导柱,斜销等机构间隙是否因钢料热膨胀而导致烧死或不顺;
需考虑模具表面是否热处理,模具寿命,成型周期,冷却效率等等因素。
(2)保持工作点的温度.
二.速度
1.注射速度提高注塑机的注射速度.
提升注射速度有利改善熔接痕,甚至可用高速电动机来提升,但同时需考虑表面要求如喷痕等外观因素,是否造成剪切过热材料裂解,产品是否会因射速提高产生毛边(flash),是否有应力痕,导致射压太高等等。
2.流道中的速度
(1)缩小流道截面积尺寸
原本合理的流道如果缩小截面尺寸可能导致缩水和尺寸偏小,压力升高,成型强撑会产生变形,毛边等问题。
(2)减小流道长度(不包括热流道)
在产品品质满足的条件下用较短的流道长度和较小的截面尺寸,得到最佳浇注系统这是每个cae工程师必须考虑的问题,如果你的流道已经设计合理,再减短流道长度,通常空间不大。
且此因素对熔接痕改善似乎不是太明显。
3.型腔里的速度
(1)提高型腔的光洁度.
(2)增加或减小产品的壁厚以改变材料的流动规律.
改善熔接痕的因素之一,改变肉厚的前提是经过客户或相关单位的同意。
三.压力
1.减小注射压力
注射压力小了,注射速度上不去,此与提高注射速率不一致。
2.增大短时的保压压力
若熔接痕在充填末端,此方式有较明显作用,可增强结合处强度。
四.排气
1.充分利用流塑机的排气能力(当注塑机有此功能时)
2.加大模具的排气槽.
此为改善因素之一,如果在结合线区域加排气入子(insert)或排气块效果会更直接,结合线区域可由Moldflow分析可知,此结果非常准确。
3.局部增加溢料穴.
很好的方式,有时候非常有效。
可以将结合线处的冷料引到溢料穴,后期修剪掉。
需注意的是很多地方的结合线尤其是表面,难以加溢料穴。
且要考虑修剪是否方便,修剪成本,修剪后品质等。
五.浇口
1.改变浇口的位置
2.改变浇口的尺寸
3.改变浇口的形状
浇口因素为最直接的因素,前期需导入moldflow优化,将结合线引至非外观面或改善结合处品质,若试模后再改善其难度很大,而且模具可能越改越烂,甚至有一处问题解决另一问题又产生的可能。
且会影响交期,增加试模次数,提高试模成本(每次试模成本不低)等。
六.其它
1.采用顺序式注塑
很好的方式,用moldflow做浇口位置及结合线位置优化设计,选择合理的延迟时间,能很好地改善结合线。
此在TV面框等镜面处理8000以上外观要求严格的产品上常见。
需考虑的是时序控制要采用热流道阀浇口,其个数比常规的多,热流道成本很高,如果产量不大时成本是主要考虑因素。
且即使采用该方式依然会有一到两条结合线。
需考虑其熔接痕存在位置和淡化处理方式。
还需注意的是时序控制成型调机与传统成型有差异,并不是通常的先慢再快再慢的过程。
2.使用真空注塑
还有一些方式,补充一下:
1.在前期使用moldflow优化设计进胶位置,尽量避免结合线在明显外观处或结构薄弱处,且使熔体前沿结合处有较大的夹角。
2.使结合线产生在充填过程的前期,如注射时间2秒,熔体前沿结合时间在1秒。
3.不影响充填品质的情况下,尝试减少gate个数。
4.公模面(型芯)做咬花处理(较粗花纹颗粒改变熔体汇合时高分子链的取向方向,使其杂乱汇合)
.
5.
若熔体结合前沿多为冷料,可尝试加长流道冷料穴。
6.试模后若结合线恰在结构薄弱处,可考虑做引流(flowleader)或切肉挡料的方式,改变熔体前沿流动速度从而改变结合位置。
7.加做电热棒,其原理也是升高结合处温度提高分子链的紊乱程度。
8.变模温技术,如急冷急热,高温氮气,红外,电磁表面瞬间加热等方式。
Moldflow6.2有急冷急热分析模块。
此方式也是提升结合处温度,效果很好。
但成本不低,设备,技术,钢材材质等要求较高,且涉及一些专利问题,应用起来有难度。
9.Imd技术(包括IMR,IMF)直接将表面覆盖,在Notebook等电子产品上应用较多。
其成本及技术要求都较高。
应用范围受限.
10.对于一定存在结合线且确实很难改善的产品可建议客户或相关部门采用喷漆或改变塑料颜色的方式,此是无奈之举,为下下策(但有时确实会存在此情形)。
熔接痕,缩水,变形等是成型中最常见的品质异常。
影响其结果的因素很多,涉及到产品结构设计,模具结构,成型设备,成型工艺,高分子材料性能等方面,各因素影响程度轻重不一,且又相互影响,从而使每个产品的问题解决方式都不同,即法无定法。
我们需要具体问题具体分析,寻找问题产生的原因,思考主要的影响因素,有的放矢,找出最直接的解决策略。
从而用较短的时间解决问题。
更重要的是防患于未然,产品设计阶段就导入Moldflow优化设计,使软件与实际结合起来,将可能出现的问题在设计前期就处理掉,后续的问题也就少了许多。
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