解決多模穴流動(dòng)不平衡問題之流道翻轉(zhuǎn)技術(shù)

如何用模流分析準(zhǔn)確地模擬產(chǎn)品的流動(dòng)不平衡問題

——詳細(xì)“解剖”剪切熱與流道翻轉(zhuǎn)技術(shù)前言如今在塑料制品的研發(fā)與生產(chǎn)中，模流分析的應(yīng)用越來越普及，尤其對于產(chǎn)品和模具前期的開發(fā)過程中，人們對于模流分析的結(jié)果也是越來越具有依賴性，那么如何提高模流分析的準(zhǔn)確性，以及如何有效的利用模流分析指導(dǎo)生產(chǎn)，也是同行業(yè)人員越來越關(guān)注的話題。本期對如何用模流分析準(zhǔn)確地模擬產(chǎn)品的流動(dòng)問題，我們將會通過以下幾個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)的闡述與驗(yàn)證：剪切熱引起的流動(dòng)不平衡有哪些現(xiàn)象？導(dǎo)致流動(dòng)不平衡的原因？——剪切熱如何解決剪切熱導(dǎo)致的流動(dòng)不平衡的現(xiàn)象？——詳細(xì)介紹流道翻轉(zhuǎn)技術(shù)：①流道搭接法；②單軸流變控制法；③雙軸流變控制法案例說明剪切熱引起的流動(dòng)不平衡有哪些現(xiàn)象？1.單一模穴的流動(dòng)不平衡現(xiàn)象產(chǎn)品兩側(cè)流動(dòng)過快，形成“凹形”流動(dòng)，導(dǎo)致中間困氣和結(jié)合線。2.多模穴流動(dòng)不平衡問題在完全對稱的流道設(shè)計(jì)上，出現(xiàn)流動(dòng)不平衡問題：內(nèi)側(cè)4穴先充填，外側(cè)4穴后充填。4剪切熱引起的流動(dòng)不平衡有哪些現(xiàn)象？3.齒輪的不對稱流動(dòng)—齒輪圓度與跳動(dòng)的控制流道雖然是平衡對稱排布的；但是對于單個(gè)齒輪產(chǎn)品的流動(dòng)而言，3個(gè)點(diǎn)澆口的進(jìn)膠快慢不一致，導(dǎo)致齒輪的圓度很差。4.圓筒形狀產(chǎn)品的不對稱流動(dòng)流動(dòng)慢流動(dòng)快困氣對于單穴產(chǎn)品而言，內(nèi)側(cè)流動(dòng)慢，外側(cè)流動(dòng)快，流動(dòng)不平衡導(dǎo)致最終產(chǎn)品上出現(xiàn)困氣。剪切熱引起的流動(dòng)不平衡有哪些現(xiàn)象？5.熱流道也同樣存在由于剪切熱導(dǎo)致流動(dòng)不平衡的現(xiàn)象后半段流動(dòng)不平衡前半段流動(dòng)平衡熱冷熱冷2.導(dǎo)致流動(dòng)不平衡的原因？——剪切熱導(dǎo)致流動(dòng)不平衡的原因：剪切率不均勻

熱量不均勻

粘度不均

流速不均低溫塑料高溫塑料根據(jù)熔融塑料的流變特性可知，溶膠存在剪切層，流動(dòng)存在剪切行為，所以剪切層的溶膠溫度偏高；從主流道流向分流道時(shí)：主流道外環(huán)溫度較高的溶膠流向左側(cè)，溫度高粘度小，流速快；主流道中間溫度較低的溶膠流向右側(cè)，溫度低，粘度大，流速慢。這種情況會很明顯的導(dǎo)致流道流動(dòng)不平衡的現(xiàn)象。低溫塑料高溫塑料主流道分流道3.如何解決剪切熱導(dǎo)致的流動(dòng)不平衡的現(xiàn)象？詳細(xì)介紹流道翻轉(zhuǎn)技術(shù)：②單軸流變控制法；③雙軸流變控制法；①流道搭接法；流道搭接法之應(yīng)用原理；流道搭接法；設(shè)計(jì)重點(diǎn)：將左右不平衡+上下平衡的剪切熱轉(zhuǎn)換為上下不平衡而左右平衡的剪切熱初始的設(shè)計(jì)：剪切熱在流道的B-B截面內(nèi)為左右不平衡。AABBAABB流道搭接法之應(yīng)用原理；流道搭接法；設(shè)計(jì)重點(diǎn)：將左右不平衡+上下平衡的剪切熱轉(zhuǎn)換為上下不平衡而左右平衡的剪切熱流道翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)：剪切熱在流道內(nèi)轉(zhuǎn)換B-B截面的上下不平衡，但左右2側(cè)仍然平衡！AABBAABB10流道搭接法之應(yīng)用原理；溫度高(快)溫度低(慢)溫度高(快)溫度低(慢)初始的設(shè)計(jì)：剪切熱在流道內(nèi)為左右不平衡注:從以上兩個(gè)溫度分布結(jié)果剖析可以得出，由于料流在充填時(shí)剪切生熱導(dǎo)致靠近凝固層的剪切層溫度最高，而拐彎時(shí)熱的料流沿著管壁流，而另一側(cè)溫度低，高溫即高流動(dòng)性所以導(dǎo)致料流到達(dá)型腔速度不一樣，這樣就形成流動(dòng)不平衡現(xiàn)象。11流道搭接法之應(yīng)用原理；流道翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)：剪切熱在流道內(nèi)從左右不平衡轉(zhuǎn)換上下不平衡，從而實(shí)現(xiàn)左右2邊的平衡！單軸流變控制法的應(yīng)用原理0度搭接控制方式1控制方式2順著旋轉(zhuǎn)角度的不同，能夠明顯改變產(chǎn)品兩側(cè)的流動(dòng)快慢慢快慢快單軸流變控制法的應(yīng)用原理之示例模擬產(chǎn)品尺寸140*50*2.5mmPC材料1出26種流道鏈接方式直連0度搭接30度搭接45度搭接70度搭接90度搭接通過類似案例模擬單軸流變控制法：直連時(shí)的剪切熱分布情況內(nèi)部剪切明顯產(chǎn)品靠近流道一側(cè)與不靠近流道一側(cè)溫度相差6度左右；產(chǎn)品中間與外側(cè)溫度最大相差22.5度左右不同流道連接時(shí)的剪切熱分布情況0度搭接30度搭接70度搭接90度搭接從上圖可以明顯看出，不同流道連接方式溫度的分布情況有很大的不同；0度搭接時(shí)靠近流道一側(cè)溫度分布偏高；而通過30度到90度不同的搭接時(shí)，不靠近流道的一側(cè)溫度分布偏高。產(chǎn)品澆口附近溫差曲線30度搭接溫差6.2度直連溫差22.5℃由上圖溫差曲線說明，直連22.5℃30度搭接6.2℃，30度搭接時(shí)的溫差小其中3種方案的溫度分布對比直連30度搭接90度搭接同比3種方案的溫度對比情況可知：30度搭接的溫度分布更理想，其次時(shí)90度搭接方案，直連的效果最差。充填對比內(nèi)側(cè)快外側(cè)快更均勻直連30度搭接90度搭接同比3種方案的充填對比情況可知：30度搭接的等值線分布更均勻，90度搭接方案外側(cè)流動(dòng)快，直連的方案內(nèi)測流動(dòng)快；說明：不同的軸控制方式，能夠明顯改變產(chǎn)品兩側(cè)的流動(dòng)快慢增加的流道特征對壓力影響直連30度搭接90度搭接6.8MPa9.1MPa11.1MPa同比3種方案的壓力對比情況可知：搭接的角度越大，流道壓力損失越大。翻轉(zhuǎn)前后流道內(nèi)溫差前溫差40度后溫差9度30度搭接翻轉(zhuǎn)前后流道內(nèi)的溫差有明顯改善溶體在流道內(nèi)的翻轉(zhuǎn)流線圖直連

角度1

角度2

角度3雙軸流變控制法的應(yīng)用原理直連

角度1

角度2雙軸流變控制法對圓形產(chǎn)品的流動(dòng)影響效果：雙軸流變控制法的應(yīng)用原理雙軸流變控制法的應(yīng)用原理之示例模擬通過類似案例模擬雙軸流變控制法：直連雙軸壓力對比直連96.8MPa流道損失19Mpa

雙軸120MPa流道損失31.6Mpa

雙軸連接方案的流道壓力損失更大，增加此結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致壓力升高15Mpa左右高溫溶體的內(nèi)外轉(zhuǎn)換顯示從雙軸流道溫度的切片結(jié)果，看顏色差異能夠很明顯的看到高溫熔體的內(nèi)外轉(zhuǎn)換過程。外熱內(nèi)熱實(shí)現(xiàn)溫度分布互換直連高溫在外側(cè),溫差14℃雙軸

高溫在內(nèi)側(cè)溫差-3.4℃雙軸連接能夠改變產(chǎn)品的溫度分布情況：直連高溫在外側(cè),雙軸

高溫在內(nèi)側(cè)；雙軸連接能夠有效的降低溫差：直連溫差14℃，雙軸溫差3.4℃。充填等值線輕微內(nèi)凹輕微外凸綜和上述分析的結(jié)果：直連時(shí)，高溫在外側(cè)，中間溫度低，中心粘度大，故直連的流動(dòng)形態(tài)“輕微內(nèi)凹”；雙軸時(shí)，高溫在內(nèi)側(cè)，中間溫度高，中心粘度小，故雙軸的流動(dòng)形態(tài)“輕微外凸”；分析異常點(diǎn)傳統(tǒng)流道有溫度差！粘度的表現(xiàn)不明顯，導(dǎo)致流速的差異不能很好體現(xiàn)WHY速度差很?。慨惓?：溫度差異降低材料粘度的敏感度不足？異常2：剪切率對降低材料粘度的敏感度不足？傳統(tǒng)流道有剪切率差異！如何改善此問題？正向反饋，指標(biāo)強(qiáng)反饋不足，指標(biāo)弱暫行辦法：以溫度差異為流動(dòng)平衡與否的判定標(biāo)準(zhǔn)。長久辦法：需增強(qiáng)粘度的敏感度算法求解。為什么分析出來的溶體溫度差異如此大，而流動(dòng)模式卻沒有實(shí)際那么明顯呢？關(guān)鍵問題在于軟件對溶體粘度變化的模擬不夠明顯，模流軟件采用的剪切粘度模型（WLF-cross模型）難以表達(dá)實(shí)際材料分子斷裂或降解引起的粘度變化，且無法更好的模擬拉伸粘度，側(cè)壁滑移等一些列問題。暫行辦法：以溫度差