陳國平

Moldflow在實際中的應用

陳國平

（廈門瑞爾特衛(wèi)浴科技股份有限公司，福建 廈門 361000）

隨著工業(yè)化進程不斷推進，塑料產品在社會生活中占有越來越大的比例，且這個數值還在不斷地增長，給注塑成型和模具行業(yè)也帶來更多的挑戰(zhàn)和機遇。要發(fā)展，就必須領先別人，必須要有競爭力。模流分析軟件的使用能提升公司競爭力，如今模流分析軟件的使用水平已經是公司發(fā)展水平的重要標志。Moldflow軟件經過多年的發(fā)展已經成為CAE領域的佼佼者，應用已經越來越廣，設計期間，該軟件應用可實現對模具設計、成品設計以及形成條件的直接體現，協助工程師發(fā)現產品設計疏漏因素。得益于模流分析技術的實施，可實現產品設計成本的降低與效率的提升，并顯著提升產品設計的品質與合格率。目前，Moldflow軟件在CAE領域中的應用已經獲得顯著的成效，通過對解決方案的優(yōu)化進一步完善注塑成型，結合筆者在公司中做的一些改善案例來詳細闡述Moldflow軟件在解決實際問題的應用。

Moldflow軟件；充填形式；熔接線；翹曲變形

針對模流分析軟件的應用，分析其開發(fā)原理，主要體現為以能量、動量以及質量守恒為依據，以高分子材料數值求解法及其流變理論的應用為基準，進行熱力歷程與充填的構建，達到塑料射出成形的有效描述，保壓行為模式，利用人性化接口全面顯示模內的塑料速度、壓力、應力等參數，幫助人員得知塑件翹曲變形行為的發(fā)生，明確塑件冷卻凝固的具體情況，并關聯注塑成型參數與其他參數數值。

流動方式控制是所有注塑成型模具中塑料控制的關鍵所在，模具中樹脂的流動與制品氣穴、短射等缺陷的形成存在直接關聯，并與制品冷卻、變形時間聯系較大。針對熔體流動方式的分析，可充分利用Moldflow軟件模擬分析模具中會發(fā)生的行為，此時熔體相關流動方式可以得到直觀顯示并進行合理預測，具體流動形式包括流動前沿的推進方式、氣穴與熔接痕位置、填充期間具體溫度、壓力參數變化等，據此相關人員精準預測缺陷，實現在試模前進行缺陷成因的發(fā)現，通過對產品結構與模具設計的優(yōu)化與改進，達到顯著提升試模成功率的目的。

填充形式的優(yōu)化：充填方式的控制對于注塑成型而言有著至關重要的作用和影響，充填方式控制好了，產品品質自然也就高了。下面結合筆者在公司中做的一些改善案例來詳細闡述Moldflow軟件在解決實際問題中的應用。

1 Moldflow

Autodesk Moldflow仿真軟件具備注塑成型功能，具體應用期間合理應用該仿真工具，可實現對注塑模具、塑料零件以及注塑成型流程的有效優(yōu)化與驗證。將其軟件融合應用于制品設計中，可以為工程師、設計人員等人員提供指導與參考，借助仿真設置進行壁厚、材料、澆口位置以及形態(tài)變化情況的直觀呈現，并通過結果闡明上述因素對可制造性產生的影響。Autodesk Moldflow無論是在堅固、壁厚零件中，還是在壁薄零件中，均能得到有效應用，在用戶設計決策前對假定方案依據幾何圖形進行有效試驗與分析。

2 困氣現象

以前沒有軟件分析時，產品設計和模具設計在進行溝通時都是憑經驗，感覺哪里有困氣，進行澆口設置時特別注意避免困氣的產生?？咳藶椴聹y是很不靠譜的，存在很大的不確定性，往往顧此失彼，到了模具加工試模階段發(fā)現困氣時，嚴重的會導致燒焦、熔接線深等問題。這時要解決困氣所要花的時間和成本極高，且不一定就能解決。應用Moldflow軟件后，就能提前預知困氣問題。所謂困氣現象，是指模內空氣在溶膠波前被全面包裹，具體發(fā)生原因是空氣無法借助鑲件縫隙與排氣孔進行逃逸，并從不同方向在溶膠波前匯流。而充填的最后區(qū)域則是困氣現象的常發(fā)區(qū)域，如果區(qū)域內的排氣孔徑未達到實際排氣要求，或者是區(qū)域內未設置排氣孔，會增大困氣現象發(fā)生概率，促使塑件內外部出現氣泡、瑕疵等問題。

3 遲滯效應

所謂遲滯痕跡，是指存在于塑件表面的一種瑕疵，分析該效應的形成成因，主要是溶膠流經突變區(qū)域時，會發(fā)生流動停滯的現象。如果厚度變化區(qū)域內有溶膠射入，溶膠會自動在阻力小、厚區(qū)內進行填充，導致薄區(qū)內的溶膠流動發(fā)生阻滯現象，而停止溶膠后想繼續(xù)流動，則需等到薄區(qū)外溶膠全部完成填充后才能流動，但是在停滯期間極易出現溶膠凝固現象。如果在流動期間發(fā)生凝固溶膠流動至塑件表面的情況，就會形成遲滯痕跡。詳看下述實際中應用moldflow成功分析遲滯效應的案例。

原始澆口位置設置會導致膠流到狹窄區(qū)域后，流速明顯減慢，導致流動前沿溫度降低，等到另一股料流動到匯合位置后，兩股料前沿溫差較大，導致模面的附著程度不一，熔接處光澤度不一，嚴重影響外觀。通過模流分析后，決定更改澆口位置，使得兩股料到達熔接位置時料流不會停滯，從而解決由于遲滯效應導致的外觀問題。

4 噴射流

針對噴射流的形成，主要是在噴嘴、澆口、流道等狹口區(qū)域流經溶膠時，如果溶膠未與模壁接觸，并且是經狹口區(qū)域流動至寬厚區(qū)域時，產生的噴射現象即為噴射流。通常情況下，噴射流呈現蛇狀，此時溶膠會因噴射流而相互接觸，進而形成小規(guī)模的縫合線。如果溶膠流動期間產生噴射流，極易導致塑件表面形成瑕疵，并對塑件內部造成影響，降低塑件強度。

5 熔接線

分析熔接線形成因素，主要在于溶膠從不同方向匯集而產生的接合線。如果流動期間塑件存在多種澆口、鑲件等情況，就會造成溶膠流動形成競流效應，導致熔接線的產生。如果流動過程中熔接線現象的發(fā)生不可避免，則需視情況調整與優(yōu)化澆口位置、尺寸，降低熔接線現象的發(fā)生概率，避免在明顯區(qū)域或者是高應力區(qū)域形成熔接線。

以往針對熔接線的區(qū)分，主要是以匯流角度的不同為依據，以匯流角度135°為分界線，如角度超過135°，代表熔合線的生成；如果角度低于135°時，表明縫合線的生成。如果想消除縫合線表面痕跡，需將匯角角度控制在120°～150°之間。需要注意的是，這一環(huán)節(jié)的熔接線區(qū)域相較于其他區(qū)域而言，其力學性能相對較低，所以該區(qū)域屬于薄弱環(huán)節(jié)。此外，塑料制品的強度在某些方面可體現為熔接痕強度。因此，解決這一問題非常關鍵。

6 Moldflow軟件對于注塑工藝的指導意義

6.1 料流填充型腔最大原則

料流填充型腔最大原則是使料流在型腔內走膠速度保持勻速，這樣會使得注塑壓力最小。由于大部分的產品都相當復雜，溶膠前沿推進速度的固定需求難以被螺桿固定速度所滿足。區(qū)域內充填速度因型腔截面積的轉變而發(fā)生不同程度的改變，在一定速度下，其推進速度極易在入子兩側發(fā)生速度突然加快的現象，致使兩側受到影響產生較大的剪切應力，導致成品出現翹曲變形現象。

6.2 螺桿的多段控制速度

合理地應用螺桿的多段控制，能夠有效降低注射壓力，從而減小鎖模力，尤其是能夠有效地改善產品外觀，如遲滯紋、亞光痕，這些操作能很大程度上減小產品剪切速率不一樣引起的殘留應力不一樣問題，達到控制產品變形量的效果。正常情況下，注塑工程師設定的螺桿速度可能與模流推薦的螺桿速度相差甚遠，會導致很多注塑工藝問題，如注射壓力過大、鎖模力要求大、外觀問題等。

在完成了螺桿速度優(yōu)化后，要進行注射時間的優(yōu)化。這一環(huán)節(jié)，在模流工藝界面里輸入優(yōu)化的工藝曲線后，需要根據優(yōu)化的需求設定不同的名義注射時間，從而得到不同的射出壓力值。形成不同的射出壓力VS射出時間的曲線，就能得出最佳注射時間和最小注射壓力。

需要注意的是，這一環(huán)節(jié)應適當采取多段保壓策略，以此來減小收縮的不均，改善產品變形。根據大量的數據實驗可以發(fā)現，當螺桿進行三段保壓時其變形量都會獲得一定程度的改善，尤其是當由低到高進行保壓時，這一改善更加明顯。

7 結語

Moldflow分析能夠為產品問題預測、解決實際問題提供數據上的依據，從理論上為模具改善提供依據，減少對經驗的依賴，使做模有理有據。所以，設計期間合理應用該軟件，可幫助技術人員進行注射壓力、模具溫度、鎖模力、熔體溫度等參數的精準界定與合理優(yōu)化，確保塑料制品的注塑效果符合預期要求。

［1］《塑料模具技術手冊》編委會.塑料模具技術手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2016.

［2］古特·孟尼格.模具制造手冊［M］.北京：北京工業(yè)出版社，2017.

TQ320.52

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.13.064

2095－6835（2020）13－0153－02

陳國平（1982—），男，福建廈門人，本科，中級工程師，主要研究方向為模流分。

〔編輯：王霞〕