解决多模穴流动不平衡问题之流道翻转技术

如何用模流分析准确地模拟产品的流动不平衡问题

——详细“解剖”剪切热与流道翻转技术前言如今在塑料制品的研发与生产中，模流分析的应用越来越普及，尤其对于产品和模具前期的开发过程中，人们对于模流分析的结果也是越来越具有依赖性，那么如何提高模流分析的准确性，以及如何有效的利用模流分析指导生产，也是同行业人员越来越关注的话题。本期对如何用模流分析准确地模拟产品的流动问题，我们将会通过以下几个方面进行系统的阐述与验证：剪切热引起的流动不平衡有哪些现象？导致流动不平衡的原因？——剪切热如何解决剪切热导致的流动不平衡的现象？——详细介绍流道翻转技术：①流道搭接法；②单轴流变控制法；③双轴流变控制法案例说明剪切热引起的流动不平衡有哪些现象？1.单一模穴的流动不平衡现象产品两侧流动过快，形成“凹形”流动，导致中间困气和结合线。2.多模穴流动不平衡问题在完全对称的流道设计上，出现流动不平衡问题：内侧4穴先充填，外侧4穴后充填。4剪切热引起的流动不平衡有哪些现象？3.齿轮的不对称流动—齿轮圆度与跳动的控制流道虽然是平衡对称排布的；但是对于单个齿轮产品的流动而言，3个点浇口的进胶快慢不一致，导致齿轮的圆度很差。4.圆筒形状产品的不对称流动流动慢流动快困气对于单穴产品而言，内侧流动慢，外侧流动快，流动不平衡导致最终产品上出现困气。剪切热引起的流动不平衡有哪些现象？5.热流道也同样存在由于剪切热导致流动不平衡的现象后半段流动不平衡前半段流动平衡热冷热冷2.导致流动不平衡的原因？——剪切热导致流动不平衡的原因：剪切率不均匀

热量不均匀

粘度不均

流速不均低温塑料高温塑料根据熔融塑料的流变特性可知，溶胶存在剪切层，流动存在剪切行为，所以剪切层的溶胶温度偏高；从主流道流向分流道时：主流道外环温度较高的溶胶流向左侧，温度高粘度小，流速快；主流道中间温度较低的溶胶流向右侧，温度低，粘度大，流速慢。这种情况会很明显的导致流道流动不平衡的现象。低温塑料高温塑料主流道分流道3.如何解决剪切热导致的流动不平衡的现象？详细介绍流道翻转技术：②单轴流变控制法；③双轴流变控制法；①流道搭接法；流道搭接法之应用原理；流道搭接法；设计重点：将左右不平衡+上下平衡的剪切热转换为上下不平衡而左右平衡的剪切热初始的设计：剪切热在流道的B-B截面内为左右不平衡。AABBAABB流道搭接法之应用原理；流道搭接法；设计重点：将左右不平衡+上下平衡的剪切热转换为上下不平衡而左右平衡的剪切热流道翻转设计：剪切热在流道内转换B-B截面的上下不平衡，但左右2侧仍然平衡！AABBAABB10流道搭接法之应用原理；温度高(快)温度低(慢)温度高(快)温度低(慢)初始的设计：剪切热在流道内为左右不平衡注:从以上两个温度分布结果剖析可以得出，由于料流在充填时剪切生热导致靠近凝固层的剪切层温度最高，而拐弯时热的料流沿着管壁流，而另一侧温度低，高温即高流动性所以导致料流到达型腔速度不一样，这样就形成流动不平衡现象。11流道搭接法之应用原理；流道翻转设计：剪切热在流道内从左右不平衡转换上下不平衡，从而实现左右2边的平衡！单轴流变控制法的应用原理0度搭接控制方式1控制方式2顺着旋转角度的不同，能够明显改变产品两侧的流动快慢慢快慢快单轴流变控制法的应用原理之示例模拟产品尺寸140*50*2.5mmPC材料1出26种流道链接方式直连0度搭接30度搭接45度搭接70度搭接90度搭接通过类似案例模拟单轴流变控制法：直连时的剪切热分布情况内部剪切明显产品靠近流道一侧与不靠近流道一侧温度相差6度左右；产品中间与外侧温度最大相差22.5度左右不同流道连接时的剪切热分布情况0度搭接30度搭接70度搭接90度搭接从上图可以明显看出，不同流道连接方式温度的分布情况有很大的不同；0度搭接时靠近流道一侧温度分布偏高；而通过30度到90度不同的搭接时，不靠近流道的一侧温度分布偏高。产品浇口附近温差曲线30度搭接温差6.2度直连温差22.5℃由上图温差曲线说明，直连22.5℃30度搭接6.2℃，30度搭接时的温差小其中3种方案的温度分布对比直连30度搭接90度搭接同比3种方案的温度对比情况可知：30度搭接的温度分布更理想，其次时90度搭接方案，直连的效果最差。充填对比内侧快外侧快更均匀直连30度搭接90度搭接同比3种方案的充填对比情况可知：30度搭接的等值线分布更均匀，90度搭接方案外侧流动快，直连的方案内测流动快；说明：不同的轴控制方式，能够明显改变产品两侧的流动快慢增加的流道特征对压力影响直连30度搭接90度搭接6.8MPa9.1MPa11.1MPa同比3种方案的压力对比情况可知：搭接的角度越大，流道压力损失越大。翻转前后流道内温差前温差40度后温差9度30度搭接翻转前后流道内的温差有明显改善溶体在流道内的翻转流线图直连

角度1

角度2

角度3双轴流变控制法的应用原理直连

角度1

角度2双轴流变控制法对圆形产品的流动影响效果：双轴流变控制法的应用原理双轴流变控制法的应用原理之示例模拟通过类似案例模拟双轴流变控制法：直连双轴压力对比直连96.8MPa流道损失19Mpa

双轴120MPa流道损失31.6Mpa

双轴连接方案的流道压力损失更大，增加此结构会导致压力升高15Mpa左右高温溶体的内外转换显示从双轴流道温度的切片结果，看颜色差异能够很明显的看到高温熔体的内外转换过程。外热内热实现温度分布互换直连高温在外侧,温差14℃双轴

高温在内侧温差-3.4℃双轴连接能够改变产品的温度分布情况：直连高温在外侧,双轴

高温在内侧；双轴连接能够有效的降低温差：直连温差14℃，双轴温差3.4℃。充填等值线轻微内凹轻微外凸综和上述分析的结果：直连时，高温在外侧，中间温度低，中心粘度大，故直连的流动形态“轻微内凹”；双轴时，高温在内侧，中间温度高，中心粘度小，故双轴的流动形态“轻微外凸”；分析异常点传统流道有温度差！粘度的表现不明显，导致流速的差异不能很好体现WHY速度差很小？异常1：温度差异降低材料粘度的敏感度不足？异常2：剪切率对降低材料粘度的敏感度不足？传统流道有剪切率差异！如何改善此问题？正向反馈，指标强反馈不足，指标弱暂行办法：以温度差异为流动平衡与否的判定标准。长久办法：需增强粘度的敏感度算法求解。为什么分析出来的溶体温度差异如此大，而流动模式却没有实际那么明显呢？关键问题在于软件对溶体粘度变化的模拟不够明显，模流软件采用的剪切粘度模型（WLF-cross模型）难以表达实际材料分子断裂或降解引起的粘度变化，且无法更好的模拟拉伸粘度，侧壁滑移等一些列问题。暂行办法：以温度差