基于Moldflow的注塑模熱流道技術(shù)應(yīng)用

2016-07-13 09:03:48李彬震德塑料機(jī)械有限公司廣東佛山528300

橡塑技術(shù)與裝備 2016年12期

李彬（震德塑料機(jī)械有限公司，廣東佛山 528300）

李彬
（震德塑料機(jī)械有限公司，廣東佛山 528300）

摘要：借助模流分析軟件Moldflow，以冰箱過(guò)濾器面板的注射成型為例，模擬仿真對(duì)比分析在制品成型時(shí)采用冷流道與熱流道對(duì)注射工藝參數(shù)的影響。結(jié)果表明，采用熱流道技術(shù)可縮短填充時(shí)間，方便實(shí)現(xiàn)填充平衡；可減小產(chǎn)品成型注射壓力，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；同時(shí)能縮短凍結(jié)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。為熱流道技術(shù)在注塑模中的推廣應(yīng)用進(jìn)一步提供理論支持。

關(guān)鍵詞：Moldflow; 熱流道; 注射成型；塑料模

熱流道技術(shù)是指塑料制品成型過(guò)程從注塑機(jī)射嘴一直到澆口的流道中塑料始終保持熔融狀態(tài)，開(kāi)模時(shí)澆注系統(tǒng)不會(huì)固化為廢料取出，留在流道中的熔料可在下一次注射時(shí)加熱直接注入型腔。因此采用熱流道時(shí)，澆口和澆注系統(tǒng)凝料不再屬于工藝廢料，這樣可節(jié)省約30%～50%的總材料；熱流道技術(shù)可縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率；同時(shí)熱流道多采用點(diǎn)澆口，可改善產(chǎn)品表面質(zhì)量；采用熱流道技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的充填平衡，降低注射壓力和鎖模力；因此在原材料較貴、大批量生產(chǎn)塑件及產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下熱流道技術(shù)尤為實(shí)用，是塑料模技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[1～2]。

本文借助Moldflow軟件平臺(tái)，以冰箱過(guò)濾器面板的注射成型為例，模擬仿真對(duì)比分析在制品成型時(shí)采用冷流道與熱流道對(duì)注射工藝參數(shù)的影響，為熱流道技術(shù)在注塑模中的推廣應(yīng)用進(jìn)一步提供理論支持。

1　產(chǎn)品三維造型及前處理

冰箱過(guò)濾器面板主要尺寸為長(zhǎng)138 mm，寬118 mm，厚為2 mm，弧面R為240 mm。進(jìn)行3D網(wǎng)格劃分得到10 500個(gè)單元。采用圓錐形點(diǎn)澆口，始端直徑為1 mm，末端為4.3 mm，熱流道直徑為4.3 mm[3]。其產(chǎn)品模型如圖1，澆注和冷卻系統(tǒng)的網(wǎng)格模型如圖2。

制品材料采用ABS，其他參數(shù)采用默認(rèn)設(shè)置：模具溫度范圍為40～90℃，熔體溫度范圍為230～280℃，充填的V/P切換為填充體積的99%，保壓時(shí)間10 s，保壓壓力為80 MPa等[3]。

圖1　產(chǎn)品模型

圖2　澆注和冷卻系統(tǒng)網(wǎng)格型

2　基于Moldflow的冷、熱流道注射工藝參數(shù)對(duì)比分析

2.1填充時(shí)間

圖3可見(jiàn)，熱流道技術(shù)中產(chǎn)品所需的充填時(shí)間最多為0.54 s，而冷流道所需的充填時(shí)間為1.7 s，采用熱流道技術(shù)機(jī)器的工作效率提高了3倍多。熱流道中模具型腔與型腔之間以及型腔內(nèi)部的填充流程相對(duì)均勻些，熔體填充更加容易達(dá)到流動(dòng)平衡，沒(méi)有分流道的冷卻阻力，充填所用的時(shí)間會(huì)短很多。

圖3　填充時(shí)間對(duì)比

2.2注射壓力

圖4可見(jiàn)，使用熱流道技術(shù)時(shí)速度/壓力切換時(shí)的壓力值最大可達(dá)到52.09 MPa，而采用冷流道技術(shù)時(shí)該值上升為92.54 MPa。由此可見(jiàn)熱流道中所需的切換壓力幾乎只是冷流道的1/2，同樣在這個(gè)階段上所耗的能耗也大概只是冷流道的一半，因此采用熱流道技術(shù)對(duì)節(jié)能降耗具有一定的意[4]。

圖4　速度/壓力切換時(shí)的壓力對(duì)比

圖5　壁上剪切應(yīng)力對(duì)比

壁上剪切應(yīng)力值直接關(guān)系到制品的成型質(zhì)量，是制品沖墨與起皺問(wèn)題出現(xiàn)的最主要影響因素，剪切應(yīng)力值越大制品出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題的概率越高。從圖5的分析結(jié)果可知，使用熱流道技術(shù)時(shí)制品壁上的最大剪切應(yīng)力只是冷流道技術(shù)的1/6左右。因此采用熱流道技術(shù)能減少制品出現(xiàn)起皺與沖墨現(xiàn)象，達(dá)到改善制品表面質(zhì)量的目的，這也是熱流道技術(shù)得到更廣泛應(yīng)用的原因之一。

圖6顯示的是在制品注射位置處的壓力值隨時(shí)間的變化。圖中可見(jiàn)，采用熱流道技術(shù)時(shí)該值最大保持在45 MPa左右，而冷流道中制品注射位置處的壓力不斷攀升，最高點(diǎn)將近達(dá)到100 MPa，導(dǎo)致制品更容易出現(xiàn)飛邊等缺陷。因此采用熱流道技術(shù)可有效減小注射壓力和鎖模力，降低注射機(jī)規(guī)格與成本。

圖6　注射處的壓力對(duì)比

2.3凍結(jié)時(shí)

圖7顯示的是產(chǎn)品的凍結(jié)時(shí)間，圖中可以看出采用熱流道時(shí)制品的凍結(jié)時(shí)間最長(zhǎng)為7.5 s，而采用冷流道時(shí)凍結(jié)時(shí)間卻長(zhǎng)達(dá)38.5 s。熱流道凍結(jié)時(shí)間最長(zhǎng)的部位在制品內(nèi)部，而冷流道最長(zhǎng)的凍結(jié)時(shí)間部位是在流道的凝料中，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)熱流道所用時(shí)間只是冷流道的1/5，這說(shuō)明采用熱流道技術(shù)可縮短產(chǎn)品成型周期，使生產(chǎn)效率得到很大的提高。

3　結(jié)論

采用熱流道技術(shù)雖然使模具成本有所增加，但是通過(guò)以上的模擬仿真對(duì)比分析，不難發(fā)現(xiàn)使用熱流道技術(shù)，容易實(shí)現(xiàn)型腔流動(dòng)平衡，縮短填充時(shí)間；可降低注射壓力和鎖模力，節(jié)能降耗，提升產(chǎn)品質(zhì)量；同時(shí)能縮短凍結(jié)時(shí)間提高生產(chǎn)效率且不需工人剪澆口，節(jié)約人工費(fèi)用，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的快速生產(chǎn)。綜合分析，采用熱流道技術(shù)可以降低產(chǎn)品成本，使得它在模具行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳進(jìn)武，曹軼杰，蘇慶勇. Moldflow在塑料模流道技術(shù)中的應(yīng)用[J]. 塑料工業(yè)，2014,42(4):31～34.

[2] 文德林. 熱流道模具技術(shù)應(yīng)用與推廣[J]. 金屬加工(冷加工)，2013,(2):25～27.

[3] 羅家勝，杜思瑩，杜遙雪. 冰箱過(guò)濾器面板模內(nèi)裝飾注射工藝優(yōu)化分析[J]. 模具制造，2014,14(5):64～68.

[4] 陳崇輝. 全自動(dòng)注射成型模內(nèi)貼標(biāo)復(fù)合系統(tǒng)研究[D]. 江門(mén)：五邑大學(xué)，2013:1～15.