劉友成

（邵陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 邵陽422004）

0 引 言

塑料的流動性是指在一定的溫度與壓力作用下塑料熔體充滿模具型腔的能力，塑料的流動性對成型工藝制品尺寸、結(jié)構(gòu)有很大的影響。熱塑性塑料流動性的測定方法有熔體指數(shù)測定法和螺旋線長度實(shí)驗(yàn)法，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)法操作起來比較復(fù)雜，并且需要相應(yīng)的儀器設(shè)備。所以在教學(xué)過程中一般采用教師演示或者結(jié)合實(shí)驗(yàn)圖片進(jìn)行講解。本文運(yùn)用Pro/E 軟件與模流分析軟件來實(shí)現(xiàn)熱塑性塑料流動性測定螺旋線長度實(shí)驗(yàn)法的仿真。

1 螺旋線長度實(shí)驗(yàn)法

螺旋線長度實(shí)驗(yàn)法是將被測塑料熔體在一定溫度與壓力作用下，注入圖1 所示的標(biāo)準(zhǔn)阿基米德螺旋線模具內(nèi)，用熔體的流動長度來表示該塑料的流動性，流動長度越長，塑料的流動性越好。

2 螺旋線管道建模

在這里采用Pro/E 繪圖軟件進(jìn)行實(shí)體建模，首先運(yùn)用曲線方程繪制螺旋線，采用笛卡爾坐標(biāo)系，輸入以下參數(shù)方程：

接下來運(yùn)用掃描命令構(gòu)建螺旋線管道模型，用拉伸命令創(chuàng)建直流道部位，最后將文件導(dǎo)出為stl 格式。

3 模流仿真分析

將stl 格式文件導(dǎo)入到模流分析軟件中，劃分網(wǎng)格，設(shè)置注入點(diǎn)位置為直流道的頂端，選用被測塑料，這里選用PMMA 塑料作為實(shí)驗(yàn)材料。設(shè)定工藝參數(shù)（模具溫度，熔體溫度，注射壓力），分別調(diào)整模具溫度，熔體溫度，注射壓力，分析以上參數(shù)的變化對PMMA 塑料流動性的影響。具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)與仿真結(jié)果如表1 所示。

表1 不同工藝參數(shù)的流動性仿真結(jié)果

4 結(jié)果分析

從圖3 與圖4 的對比分析可以看出，當(dāng)模具溫度從40 ℃調(diào)到60 ℃時，塑料的流動性變化不明顯，從圖3 與圖5 的對比分析可以看出，當(dāng)熔體溫度從220 ℃調(diào)到240 ℃時，塑料的流動性顯著增加，從圖3 與圖6 的對比分析可以看出，當(dāng)注射壓力從110 MPa 調(diào)到130 MPa 時，塑料的流動性顯著增加。分析結(jié)果表明，熔體溫度與注射壓力的變化對PMMA 塑料流動性有很大的影響，而模具溫度的變化對PMMA 塑料流動性影響不大。

圖3

圖4

圖5

圖6

5 結(jié) 語

本文運(yùn)用3D 造型軟件與模流分析軟件構(gòu)建了熱塑性塑料流動性測定仿真平臺，分析了模具溫度、熔體溫度、注射壓力的變化對PMMA 塑料流動性影響，結(jié)果表明，熔體溫度與注射壓力的變化對PMMA 塑料流動性有很大的影響，而模具溫度的變化對PMMA 塑料流動性影響不大。同樣，運(yùn)用以上方法可以對其他塑料的流動性進(jìn)行仿真分析，如在螺旋線管道旁邊增加刻度標(biāo)尺，即可對塑料的流程比進(jìn)行精確地測定。