Moldex3D模流分析之SYNC for SOLIDWORKS的冷却分析

发布时间:2024-10-18 09:22:45   来源:LDSports综合体育    阅读:1 次

  在射出成型中冷却系统的设计很重要。理想的冷却系统能冷却和固化塑件,避免在脱模过程中发生不必要的变形。冷却阶段在整个成型周期占70-80%的时间。一个设计良好的冷却系统能缩短成型时间,提高产量;相反地,冷却系统和冷却设计不当则是导致翘曲、收缩不均匀和变形的根本原因之一。

  经由模具的热传导以及水路中冷却液的热对流,模具的逐渐热释放使得温度下降。这一过程将持续到整个产品完全顶出。在这之后,被顶出的产品继续消散其热能到空气中直到其温度降低至室温,如下图所示。

  从加工的角度来看,熔胶在充填阶段时充填模穴。充填过程会提高模具的温度,因为熔胶的热量经由热传导传递到模具壁。一个典型的模具的温度变化周期与稳定的冷却剂作用如下图所示。在常规的模具冷却过程中,冷却剂流动会稳定地将热熔胶的热量除去。模具的温度呈动态地变化,温度在头几次注塑中周期中显著地升高,反复数个周期后,到达一个稳定状态,在这样一个时间段模具的温度的周期性变化并不会偏离平均值太大。在正常的情况下,这个偏差值小于 5℃;因此,通常在仿真中采用周期的平均温度 (Cycle-average temperature) 作为模具的温度。然而,当涉及到一个复杂非常规的模具的温度控制管理系统,例如有加热棒和变温 (Variotherm) 处理的模具,由于显著气温变化非常容易就上升到100℃以上,以瞬时冷却的方法(Transient cool approach) 将更适合来模拟模具的冷却行为。

  此外,射出成型的周期时间包括合模时间、充填时间、保压时间、冷却时间和顶出时间。冷却时间在周期中占最大部分,通常会直接影响整个周期和生产力。当塑件冷却到顶出阶段时,其温度应低于材料热变形的温度 (deflection temperature),如此才能够尽可能的防止变形的发生,否则,有可能因为脱模时的外力而发生残留应力的释放,或翘曲变形等严重的问题。冷却过程无论是周期平均(cycle-average)方法或是全瞬时冷却(full transient cool)都很复杂,使用 Moldex3D 的冷却分析来模拟这样的一个过程能够在一定程度上帮助了解和解决相关问题。

  如前所述,当传统的冷却系统不再只有冷却功能时,周期平均(cycle-average)方法则不再适用。更具体地说,当系统的周期时间非常长时,例如:光学透镜的开发 或 variotherm 模具的温度控制机制,必要时使用 全瞬时冷却分析(fully transient cool) 来分析整个周期的行为。

  用户可以评估周期平均(cycle-average)方法和全瞬时冷却(full transient cool)方法之间的不同。下图为从一个周期到下一个周期,塑件平均温度会发生改变并逐渐达到稳定状态。若用户使用周期平均(cycle-average)方法,则会低估真实的塑件温度。

  我们能更加进一步研究变温制程(Variotherm process)怎么样影响射出塑件的开发。如下图为具有微小特征的射出塑件。若使用传统的射出成型,很难制造出具有尖锐微小特征的塑件。

  经过全瞬时冷却(full transient cool)分析后,我们大家可以跟着时间检查模座内部的温度行为。在充填过程中,变温制程(Variotherm process)会从蒸汽中引入大量热量。如下图所示,内部温度可高达150°C。而这将有利于射出成型达到尖锐的微小特征。

  此外,当我们用历程曲线来追踪温度的瞬时行为时,可以明显地看见变温制程(Variotherm process)将热效应引入系统中。具体来说,使用传统方式,塑件的平均温度约为 25 ~ 30°C,而使用变温制程(Variotherm process)温度则变为 25 ~ 163°C。

  透过历程曲线观看,用户都能够了解变温制程(Variotherm process)的显著影响

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