第 38 招、流道设计之温度篇 ~【剪切生热对流动的影响】

■ Moldex3D / 林秀春协理

【内容说明】

模具的流道在高速注塑下会有高摩擦剪切生热,造成模穴内流动的变化。应用模流软件发现注塑质量不稳定的状况,以找出造成流动不平衡的问题。塑料在流道内摩擦剪切生热产生不同性质之温度对流动的影响,熔胶流动截面的流变特性变异 (Rheological Variations) 如下:

1. 剪切生热 (Shear Heating)

2. 剪切稀薄 (Shear Thinning)

3. 热变异 (Thermal Variation)

然而掌握精确的网格(如图1)就能掌握正确的分析结果。在图2中,我们可以透过模流分析发现在主流道有剪切生热温度环,分流后成为C型环不同温度的分布情况。而图3则是现场实际开模注塑的短射物品案例,从图中可以发现几何完全对称,但是注塑成品却有明显大小差异,如流道长短脚、相同模穴却体积不同,或左右对称面积有差异。

图 1:精确的分析网格
图 2:模流分析在主流道有剪切生热温度环,分流后成为 C型环不同温度的分布情况
图 3:图为现场实际开模注塑的短射物品案例,几何对称,但是注塑后却有明显差异,如流道长短脚、相同模穴却体积不同,或对称左右面积有差异
图 4:流道剪切生热温度分布
图 5:由模流的传感器了解产品流率差异分布
图 6:流道剪切生热温度分布影响模穴内流动有偏一边情况

案例说明与分析:

流道属壁薄区域因为成本考虑,所以为省料设计之情况下,往往设计得又细又长,因热传快速、温度下降快速、流动阻力较大,流道内摩擦剪切生热产生不同性质之温度影响流动。流道本身的摩擦生热可以高达30~60°C,随流动长度增加形成高温圆环,并在次流道分流时,导致出现C型环不同温度的分布现象,C型环温度差异越大,流动的差异越明显。

如图 6 为光学镜片精密产品的一模四穴重点四模穴模具,它的优点如下:

• 几何平衡设计;

• 模具结构良好;

• 冷却水路设计良好。

但是却也有下列几项问题:

• 内侧模穴充填仍然较快 ,结合线偏一边;

• 内侧模穴成品比外侧模穴成品重,质量水平落差大, 无法四穴成品全部合格。

结果与讨论:

因为流道剪切生热所造成的温度影响流动,进而影响整体保压的进行,通常高温区保压效果好成品较重,而分配低温则成品重量轻,所以会导致成品品质不稳的问题。流动不平衡对产品、制程、生产力的影响重大。业界针对以上问题都有自己的一套经验法则,但改善效果却是十分有限,这时便可以透过专业团队进行技术讨论与模具设计制作,以找到好的设计方案可以确保模具注塑成型的质量,以及稳度的生产。对于上述讨论到的问题,这边提供各位读者一个专利设计参考「熔胶翻转(B.T.I)」,至于详细内容就留待下次再为各位详细说明!■

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