注塑製品的成型是一個非常複雜的多因素耦合作用的動態加工過程, 成型過程的每個因素都對製品的成型質量產生重要影響, 其中成型收縮是影響製品質量的關鍵因素之一。
影響注塑製品收縮的因素很多, 成型材料( 包括高聚物的分子鏈結構、結晶度、力學性能、流變性能等) 、製品結構( 包括製品厚度、嵌件結構等) 、工藝條件( 包括注射速度、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間等) 和模具設計( 包括澆口位置和數量、冷卻迴路分佈等) 等都影響其收縮行為。
本文采用CAE的方法來研究製品厚度的變化對注射成型橫向收縮率( 沿著流動的方向) 和縱向收縮率( 垂直流動方向) 的影響。
模擬實驗條件
一|實驗製品結構與尺寸
模擬實驗採用的製品結構如圖1所示, 製品為36mm×36mm 的方形制品, 為了研究清楚厚度對注射成型收縮率的影響規律, 在厚度範圍0.8～4.0mm 內,厚度每增加0.5mm 得到一個製品, 測定其橫向收縮率Sh( 測Sh1、Sh2、Sh3 等3 處收縮率的平均值)與縱向收縮率Sz( Sz1、Sz2、Sz3 等3 處收縮率的平均值) 。
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二|模擬實驗的工藝條件與方法
實驗針對不同厚度的製品, 分別採用2種材料進行研究, 結晶型材料PP 和非結晶型材料ABS進行模擬。每種材料均按常用的工藝條件進行“填充+翹曲”模擬, 工藝條件如表1所示。同一材料的工藝條件用於不同厚度的製品, 澆口位置如圖1 所示。分別對每一種厚度的製品進行“填充+翹曲”分析, 然後測得如圖1 所示的Sh1、Sh2、Sh3、Sz1、Sz2、Sz3 等6 個位置的收縮率, 取Sh1、Sh2、Sh3 等3 個的平均值即為製品的橫向收縮率Sh, 而Sz1、Sz2、Sz3 等3 個位置的收縮率即為製品的縱向收縮率Sz。
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模擬結果及數據處理
採用圖1所示的製品和表1中的工藝條件, 應用MoldFlow軟件的“Flow+Warp”功能模擬製品收縮的情況, 如圖2所示, 圖2中顯示為用PP 塑料, 厚度為1.4mm製品的翹曲情況。
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在模擬的結果中利用MoldFlow的結果查詢功能, 對圖1所示的6個位置的收縮率進行測量, 得到Sh1、Sh2、Sh3、Sz1、Sz2、Sz3 等6個位置的收縮率, 記錄於表2表3。
根據以上不同厚度的製件的模擬結果, 利用MATAB軟件進行樣條曲線擬合的方法對製品收縮率的結果數據進行擬合處理, 可得如圖3( 結晶型材料PP) 和圖4( 非結晶型材料ABS) 所示的不同厚度製品的收縮率變化曲線。
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結束語
由圖3和圖4曲線可以看出, 不論是結晶型塑料還是非結晶型塑料的製品, 製品的厚度不同時, 製品的收縮率是有很大的差別, 隨著製品厚度的增大, 製品的縱向收縮率和橫向收縮率都在增大。
但是這種增大的趨勢是非線性的, 而是隨著厚度的增加而逐漸減緩, 且縱向收縮率略小於橫向收縮率。
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