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气体辅助注射成型,气辅注塑是什么,气辅注塑怎么设置
2019/3/7    来源:    作者:佚名
moldflow模流分析-气体辅助注射成型,气辅注塑是什么,气辅注塑怎么设置
气体辅助注射成型
气体辅助注射成型是一个在聚合物注射阶段结束时通过压力将惰性气体引入聚合物熔体流的过程。
气体注射可将气体前方的熔化聚合物型芯推动到模具中尚未填充的部分,并可补偿体积收缩率的影响,从而完成周期中的填充和保压阶段,生产出空心零件。
过去,注射成型组件的设计是,整个组件中的壁厚保持相对一致。此设计准则有助于避免产生重大瑕疵或缺陷,如缩痕和翘曲。但是,除非零件及其简单,否则不可能设计出所有部分的厚度均相同的组件。此类壁厚差异将导致零件不同部分的保压不同,而保压不同反过来又意味着在整个成型过程中收缩率将会不同,从而又会导致常发生在此类情况下的变形和下沉。
通过移除熔体中心,气体注射成型会将保压作用力(补偿收缩率的不同)直接传递到那些需要注意的成型区域。这会显著降低收缩率的差异,从而使下沉几率也随之降低。此外,内部应力将保持在最小值,否则便无法显著减少形变。
在成型周期中的保压阶段,锁模压力通常需要达到最大值。这是因为在聚合物浇口处施加的力可将熔体推入模具型腔的各个末端,以试图补偿固化熔体的体积收缩率。与紧凑的注射成型相比,气体注射成型通常会由于气体型芯的存在而显著缩短固化的熔体需要推进的距离。这意味着达到相同效果所需的保压压力将适当降低,而反过来,所需的机器锁模力也会随之降低。
气体注射可通过以下途径生产出经济实惠的组件:
·各部分的几何较厚。
·无缩痕。
·内部应力降至最低。
·减少翘曲。
·锁模压力较低。
气体辅助填充+保压分析的好处
气体辅助填充+保压分析可用于研究零件模型中聚合物和气体流动行为以及检查设计修改对聚合物和气体流动路径两者产生的影响。
通过该信息,设计工程师便可优化产品设计并确定出聚合物和气体注射点的精确位置。并且,利用气体注射成型工艺的完整功能还可以确保产品规格得到遵守。昂贵的工具修改、漫长的研制周期以及反复试验等问题也可维持在最低水平。
工艺工程师将得益于本程序检查不同的工艺条件对组件所产生的影响并在模具投产之前建立最佳工艺条件的能力。
为气体通道建模
与为传统注射成型建模相比,为气体辅助填充+保压分析建模更需要注意气体预计要穿过的区域的网格细节。
这需要特定的建模和网格划分技术。
气体辅助工艺的主要目标是在使气体渗透达到最大程度的同时保证气体不泄露到型腔壁内,从而不会吹穿到周围环境中。这需要通过分析准确预测气体流动路径及其渗透情况。预测的精确度取决于流动路径的几何与网格质量。
气体通道通常为较厚的加强筋,表示气体通过聚合物的首选路径。如何通过外壳单元或柱体单元为该路径建模和划分网格取决于通道的宽度与厚度之比。
宽度与厚度之比大于 4:1 的气体通道
含加强筋的气体辅助注射成型的零件设计的宽度与厚度之比通常大于 4:1,如下图所示。
 
这些加强筋特征 (a) 应根据加强筋轮廓建模为厚度值呈阶梯状的区域 (b)。如果要建立阶梯状轮廓的最佳模型,厚度过渡的区域也应建模,如下图所示。为避免解不稳定,流动求解器会在过渡边上节点的任一侧留出一个单元的距离以使厚度阶梯过渡平滑。通过添加过渡区域,可以更好地表示加强筋轮廓。
 
在上图中,下方的两个图片呈现的是分析解释出的几何。通过为过渡区域 (R) 建模,所定义的几何形状将更加精确。
宽度与厚度之比小于 4:1 的气体通道
此处,气体通道横截面宽度与厚度(W T)之比小于 4(如下图所示),应将气体通道建模为横截面尺寸合适的“零件柱体”型曲线。柱体更好的说明了通过宽度与厚度之比小于 4:1 的厚加强筋边缘的热传导效应。此传导对冷却和冻结层预测有重要影响,因此是定义气体渗透路径的重要因素。
 
下图展现的是应建模为柱体的气体通道的详细示例。
横截面不规则的柱体可以指定为“其他”横截面形状,直径和形状因子可按照关于横截面形状和形状因子中的说明进行计算。
 
网格密度
气体渗透预测的精度应落在最终气体流动前沿任意一点处网格的一个单元范围内。因此,气体通道以及气体有可能渗透的邻近区域应该具有纵横比尽可能低的小单元。这样做的目的是将壳状类型表面的网格划分为:
·每个区域至少包含 2 个单元。
·气体通道中至少包含 3 个单元。
·气体通道纵横比为 4,其他所有比值均为 6
将全局网格边长值设为较小的值或调整关注区域的局部网格密度即可生成较小单元。
气体入口
气体入口是将压缩气体注射到模具型腔中的位置。
本软件的气体注射阶段是填充阶段的有机组成部分,使您得以指定单个或多个直接通往型腔或通过聚合物注射位置(即注塑机喷嘴或内流道)的气体入口。
气体入口的考虑事项
气体和熔化的聚合物一样,总是流向压力最小的点。因此,选择气体入口的位置时应确保气体可停留在气体通道中,并且压力最低的区域靠近气体通道的末端。
在模具上设置气体入口时需要考虑的更重要的问题如下所示:
·聚合物注射位置。
·气体的流动路线。
·气体的渗透程度。
·气体是否会渗透到薄壁部分中。
·通道厚度和壁厚分别是多少。
·是否可达到最佳零件重量。
·是否可以避免缩痕。
与所有聚合物熔体流动分析相同,某区域的几何变化会影响到另一部分的流动特性。由于存在受压气体会寻找并流经阻力最小的路线直到熔体的累加阻力超过气体压力这样一种敏感特性,因此这对于气体辅助注射成型来说便显得更加重要。
基于这一原因,决不可孤立地检查零部件几何的更改。由于此问题非常复杂,因此只能借助基于计算机的模拟工艺才能实现。
 
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