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薄壁塑件注塑成型和注塑壓縮成型工藝對(duì)比分析
  瀏覽次數(shù):8593  發(fā)布時(shí)間:2020年01月06日 10:22:13
[導(dǎo)讀] 基于Moldflflow 2018軟件對(duì)薄壁塑件進(jìn)行注塑成型和注塑壓縮成型模擬,分別從V/P切換時(shí)的壓力、填充末端壓力、流動(dòng)前沿溫度、平均體積收縮率、氣穴、熔接線和翹曲變形等方面進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:采用注塑壓縮成型工藝加工的薄壁塑件質(zhì)量?jī)?yōu)于由注塑成型工藝得到的薄壁塑件,該對(duì)比分析結(jié)果對(duì)薄壁塑件的實(shí)際加工具有一定的指導(dǎo)意義。
黃永程,楊 斌(1),伍先明(2),楊晶晶,王鵬程,李 俏,黎志勇,劉順彭,孫慶輝
廣東理工學(xué)院,廣東 肇慶 526100


摘 要:
基于Moldflflow 2018軟件對(duì)薄壁塑件進(jìn)行注塑成型和注塑壓縮成型模擬,分別從V/P切換時(shí)的壓力、填充末端壓力、流動(dòng)前沿溫度、平均體積收縮率、氣穴、熔接線和翹曲變形等方面進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:采用注塑壓縮成型工藝加工的薄壁塑件質(zhì)量?jī)?yōu)于由注塑成型工藝得到的薄壁塑件,該對(duì)比分析結(jié)果對(duì)薄壁塑件的實(shí)際加工具有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞: 薄壁塑件;注塑成型;注塑壓縮成型;翹曲變形 

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展,塑料制件在家電、汽車、 高鐵、航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中薄壁塑件因自身剛度較差,易出現(xiàn)較嚴(yán)重的翹曲變形,致使塑件的形狀和尺寸偏離原始設(shè)計(jì)要求,進(jìn)而導(dǎo)致外觀質(zhì)量變差、裝配性能下降。采用傳統(tǒng)加工方法很難得到高質(zhì)量的薄壁塑件,為此諸多研究者對(duì)注塑成型工藝進(jìn)行了大量的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析。例如,肖民等[1]模擬分析了保壓工藝對(duì)薄壁塑件成型的影響,并通過注塑實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明,保壓工藝對(duì)塑件翹曲變形具有顯著影響。殷筱依[2]采用正交試驗(yàn)法分析了工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)對(duì)薄壁塑件翹曲變形的影響,從而確定了影響塑件翹曲的主要因素,同時(shí)優(yōu)化了模具結(jié)構(gòu),最終得到一組最優(yōu)成型工藝參數(shù)(該工藝條件下得到的塑件翹曲變形量最小)。江青松等[3]采用耦合有限元分析方法對(duì)薄壁塑件應(yīng)力分布和翹曲變形進(jìn)行分析。結(jié)果表明,隨著翹曲變形的產(chǎn)生,塑件內(nèi)的殘余應(yīng)力相應(yīng)減??;壁厚是影響翹曲變形的主要因素,而工藝參數(shù)的影響相對(duì)較小。此外,為提高薄 壁塑件的質(zhì)量,還可采用特殊的成型方法,如注塑壓縮成型。注塑壓縮成型是一種注塑和壓縮模塑的組合成型技術(shù),其是將塑料熔體注入稍微開啟的模具內(nèi),待注塑完畢,在熔體固化前通過外力進(jìn)行二次合模,從而使塑件均勻受力以減少殘余應(yīng)力、提高塑件性能。諸多研究表明,與傳統(tǒng)注塑成型相比,注塑壓縮成型工藝具有很大的優(yōu)越性。例如,J Y Ho等[4]采用有限元法對(duì)厚1.5 mm、半徑70 mm的圓盤注塑壓縮成型進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn),并對(duì)比分析了模擬及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),研究發(fā)現(xiàn),與注塑成型相比,注塑壓縮成型的剪切速率更低,剪切應(yīng)力分布更均勻。本研究對(duì)薄壁塑件的注塑成型和注塑壓縮成型工藝進(jìn)行了對(duì)比分析,為薄壁塑件的實(shí)際生產(chǎn)提供參考。

1 薄壁塑件前處理
1.模型建立
薄壁塑件是指流長(zhǎng)厚度比,即熔體從進(jìn)入模具到型腔最遠(yuǎn)點(diǎn)的流動(dòng)長(zhǎng)度與塑件平均壁厚之比在 100或150以上的塑件(或厚度小于1 mm,同時(shí)投影面積在50 cm2 以上的塑件)。本研究以某品牌筆記本電腦顯示器外殼作為分析模型(如圖1所示),其外尺寸為340 mm×230 mm×1.5 mm,內(nèi)尺寸為310 mm×175 mm×1.5 mm,屬于薄壁塑件。在Pro/E 中建立該顯示器外殼三維模型(圖1(a)),然后導(dǎo)入CAD Doctor對(duì)其進(jìn)行修復(fù),再把修復(fù)后的模型導(dǎo)入Moldflflow中進(jìn)行3D網(wǎng)格劃分(圖1(b))。該模型的四面體數(shù)為57 628,節(jié)點(diǎn)數(shù)為10 752,最大縱橫比為28.26%,在允許范圍內(nèi)。



1.2 材料選取 
考慮到筆記本電腦顯示器外殼對(duì)機(jī)械強(qiáng)度、散熱效果、質(zhì)量和光澤度等的要求,選用工程塑料 PC+ABS(聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的共混物),由該材料制備的顯示器外殼具有壁薄、質(zhì)輕、強(qiáng)度高、散熱快、屏蔽好等突出優(yōu)點(diǎn)[5]。本實(shí)驗(yàn)選用牌號(hào)為Baybtend FR3001的PC+ABS材料,該材料的推薦模具表面溫度為70℃、熔體溫度為260℃,材料流動(dòng)性較好,其黏度曲線如圖2所示。


1.3 流道及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 
顯示器外殼塑件較薄且面積較大,故采用一 模一腔,4個(gè)澆口進(jìn)料。通過Moldflflow 2018軟件進(jìn)行分析,最終確定的最佳澆口位置為N392、N293、N1096、N1157,如圖3所示。


 
此外,為不影響塑件外觀,采用潛伏式澆口,進(jìn)膠點(diǎn)位于殼體背面。澆口始端直徑為1.2 mm,末端直徑為6 mm;分流道直徑為6 mm;主流道始端直徑為8 mm,末端直徑為6 mm;冷卻水道直徑為8 mm,水道中心距為30 mm。整個(gè)系統(tǒng)如圖4所示。

4-14-2

2 工藝分析 
采用Moldflflow對(duì)塑件模型進(jìn)行模流分析,結(jié)果顯示,在塑件成型過程中能夠?qū)崿F(xiàn)充填平衡和均勻冷卻,進(jìn)而驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的合理性和有效性。根據(jù)材料自動(dòng)匹配成型條件,成型條件均采用默認(rèn)值。

2.1 V/P切換時(shí)的壓力和填充末端壓力 
V/P切換時(shí)的壓力顯示了從速度控制切換到壓力控制時(shí),模具內(nèi)整個(gè)流動(dòng)路徑的壓力分布,壓力越大說明熔體流動(dòng)阻力也越大。本實(shí)驗(yàn)的最大(V/P切換時(shí))壓力發(fā)生在熔體注射位置附近(如圖5所示),其中注塑壓縮成型的最大壓力為23.45 MPa,而注塑成型的最大壓力達(dá)到180 MPa,且出現(xiàn)短射現(xiàn)象。 


填充末端壓力顯示了在填充結(jié)束時(shí)壓力在模具中沿熔體流動(dòng)路徑的分布情況。與普通注塑成 
型相比,注塑壓縮成型型腔可以自動(dòng)調(diào)整,在注塑過程中所需壓力較小。圖6為上述兩種成型工藝的填充末端壓力模流分析結(jié)果。從圖6可以看出,注塑壓縮成型的填充末端壓力最大值為23.02 MPa,其制品在低壓狀態(tài)下完成充填,而注塑成型的填充末端壓力最高達(dá)到144 MPa。

 

2.2 流動(dòng)前沿溫度 
流動(dòng)前沿溫度是熔體充填一個(gè)節(jié)點(diǎn)的中間流溫度,代表截面中心的溫度。流動(dòng)前沿溫度過高會(huì)導(dǎo)致材料降解、制品產(chǎn)生表面缺陷,溫度過低則會(huì)發(fā)生滯流或短射。圖7為普通注塑成型與注塑壓縮成型的流動(dòng)前沿溫度模流分析結(jié)果。由圖7可知,注塑壓縮成型的溫度變化范圍小于注塑成型,前者的溫度變化比較均勻。

7-17-2

2.3 平均體積收縮率 
體積收縮率顯示了每個(gè)單元(在頂出時(shí))相對(duì)于自身原始體積的收縮率,體積收縮必須均勻分布在整個(gè)塑件上才能減小翹曲變形。圖8為普通注塑成型與注塑壓縮成型的平均體積收縮率模流分析結(jié)果。從圖8可以看出,注塑壓縮成型工藝的平均體積收縮率變化較小,而注塑成型工藝的體積收縮率變化較大,且出現(xiàn)反向收縮。


2.4 氣穴 
氣穴通常出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)位置,當(dāng)熔體從各個(gè)方向流向同一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)就會(huì)形成氣穴,氣穴過多會(huì)影響塑件的質(zhì)量。由圖9可以看出,注塑成型塑件產(chǎn)生了3處氣穴。


2.5 熔接線 
充模過程中,兩股相向或平行的熔體前沿相遇,就會(huì)形成熔接線。通常兩股匯合熔體前端的夾 角(匯合角)越小,產(chǎn)生的熔接線越明顯。熔接線是 常見的塑件缺陷,其存在不僅影響制品外觀質(zhì)量,而且對(duì)制品的力學(xué)性能影響很大。從圖10可以看出,注塑壓縮成型產(chǎn)生的熔接線明顯少于注塑成型。



2.6 翹曲分析
翹曲變形是指塑件的形狀偏離模具型腔的形狀所規(guī)定的范圍,是塑件常見的缺陷之一。對(duì)于薄壁塑件,其更易發(fā)生翹曲變形。從圖11可以看出,注塑壓縮成型的最大變形量為1.802 mm,注塑成型最大翹曲變形量為2.632 mm,注塑壓縮成型產(chǎn)生的翹曲變形明顯小于注塑成型。



3 結(jié)論 
(1)與普通注塑成型工藝相比,注塑壓縮成型在V/P切換時(shí)的壓力減小了87
.0%,填充末端壓力減小了84.1%,制品翹曲變形量減小了31.5%。
(2)與注塑壓縮成型工藝相比,普通注塑成型的流動(dòng)前沿溫度變化不均勻,平均體積收縮率變化較大,且出現(xiàn)反向收縮,同時(shí)產(chǎn)生較多的氣穴和熔接線,嚴(yán)重影響了塑件的質(zhì)量。


參考文獻(xiàn):
[1] 肖民,阮育煌,威巍. 薄壁注塑件保壓工藝的CAE分析及優(yōu)化 [J]. 機(jī)電工程技術(shù), 2012, 41(11): 12-16.
[2] 殷筱依. 薄壁塑件注塑成型翹曲變形控制研究[D]. 重慶: 重慶交通大學(xué), 2017.
[3] 江青松,柳和生,熊愛華,等. 纖維增強(qiáng)薄壁注塑件翹曲變形耦合有限元分析[J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2017, 44(2): 103-107.
[4] J Y Ho, J M Park, T G Kang. Three-dimensional numerical analysis of injection-compression molding process[J]. Polymer Engineering and Science, 2012, 52(4): 901-911. [5] 丁清國(guó). RHCM成型數(shù)值模擬分析及工藝參數(shù)優(yōu)化[D]. 昆明: 昆明理工大學(xué), 2013.
[6] 黃成,黃建峰,等. Moldflow 2018模流分析從入門到精通[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2018.