虚拟成型模拟为选择模具材料提供帮助

作者:本刊编译(原文来自SIGMA) 发布时间:2019-11-26
SIGMA塑料服务公司,与CAVAFORM和Crafts Technology两家公司合作,模拟了一个有趣的项目:对由不同材料制成的芯针在型腔填充过程中的变形进行了评估,他们研究了一副16腔的注塑模具,该模具被用于生产离心管。

SIGMASOFT®虚拟成型软件为预测塑料部件的收缩和翘曲提供各种方法,此外,还可模拟填充过程中镶件或芯针的变形。在等同工艺条件下,SIGMA工程公司对由两种不同的模具材料制成的芯针的变形进行了模拟比较,并基于型腔内不平衡的熔体流动以及两种材料的力学性能进行了计算。

注塑成型厂商每天都要面对许多有关“市场上可供选择的各种模具材料”方面的问题:模具的哪一部分应使用哪种类型的钢?这种钢的导热性是否适合型腔镶件?顶出针(ejector pin)的直径甚至(或)芯针(core pins)的力学稳定性是否适宜?针对所有这些问题,利用SIGMASOFT® 虚拟成型软件,能够引导设计人员作出正确的决定。

在利用SIGMASOFT®软件进行模拟的过程中,针对每种模具材料,如钢、隔离材料等,都要考虑其热性能和力学性能。比如,可以利用所有模具材料的导热系数和比热容来模拟几个注塑循环过程的升温阶段和热点发展过程。除了预测塑料部件的收缩和翘曲外,SIGMASOFT® 还能模拟镶件和芯针(core pins)在填充过程中的变形。所有的计算,都是基于型腔填充中可能出现的不平衡,当然还有钢的力学性能。

SIGMA 工程公司的美国子公司——SIGMA塑料服务公司,与CAVAFORM和Crafts Technology两家公司合作,模拟了一个有趣的项目。在此项目中,对由不同材料制成的芯针(core pins)在型腔填充过程中的变形进行了评估,他们研究了一副16腔的注塑模具,该模具被用于生产离心管。在其中的8个型腔中,由碳化钨制成的芯针(core pins)被集成起来用以成型管的内部。420 不锈钢被用于制造其他8个芯针(core pins)。填充阶段的模拟分析显示出不平衡,这种不平衡是在大约85%的填充物通过后才开始出现的,而且在填充结束时变得更加明显(如图1所示)。这种不平衡是由螺杆的不对称几何结构在管盖区域引起的,并产生了一种引起芯针(core pins)在型腔填充过程中发生变形的力。由于420不锈钢的弹性模量较低,由这种钢制成的芯针(core pins)与碳化钨制成的芯针(core pins)相比,其变形量大约是后者的3倍多(如图2所示)。


图1  采用碳化钨芯针(core pins,左)和采用420不锈钢芯针(core pins,右)的两个型腔中的熔体压力 ——上图显示了第一次看到不平衡的填充点,填充结束时(下图),这种不平衡现象可以看得很清楚


图2 在型腔填充结束时,模拟比较了碳化钨制成的芯针(core pins,左)和420不锈钢制成的芯针(core pins,右)的变形情况,在恒定工艺条件下,拥有较低弹性模量的材料变形超过3倍

上述情况只是一副注塑成型模具许多细节中的一个例子,它可能在模具设计阶段导致失误。SIGMASOFT® 虚拟成型软件甚至能够帮助最有经验的模具制造商详细了解注塑成型过程。只需基于热物理现象和力学现象,用极小的努力,甚至在订购模具之前,他们就可以检查和评估模具变化的效果。因此,模拟为决策提供了可靠的基础,从一开始就为模具设计提供支持。

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