Wie kann der Formfluss von Spritzgussteilen analysiert und optimiert werden?

Ein Satz hochwertiger Spritzgussformen ist untrennbar mit vernünftigem Design und exquisiter Verarbeitung verbunden. Der traditionelle Formenbau stützt sich hauptsächlich auf die Erfahrung der Designer. Nachdem die Form entworfen und verarbeitet wurde, muss sie häufig wiederholt debuggt und geändert werden, bevor sie offiziell in Produktion genommen werden kann. Der Wirkungsgrad ist zu gering, kann nicht mehr genutzt werden und kann sogar den Produktionsbedarf decken. Selbst erfahrene Ingenieure können Wochen oder sogar Monate brauchen, um eine neue Form zu entwerfen, und die Genauigkeit lässt sich nur schwer garantieren.

Durch die kontinuierliche Verbesserung professioneller Software kann der Einsatz der Technologie zur Analyse des Spritzgussflusses die Rationalität des Formendesigns im Voraus analysieren, die Anzahl der Formenversuche reduzieren, die Produktentwicklung beschleunigen und somit die Unternehmenseffizienz steigern. Während der Einsatz hochwertiger CAD/CAE/CAM-Konstruktionssoftware für die Fertigung die Effizienz des Formenbaus erheblich steigern und die Fertigungszeit verkürzen kann, geht er Probleme ausschließlich aus der Konstruktionsperspektive an und geht bestimmte Herausforderungen in der tatsächlichen Spritzgussproduktion möglicherweise nicht angemessen an.

Moldflow ist eine professionelle Software zum Entwerfen und Herstellen von Kunststoffprodukten und -formen. Es kann das Ganze simulieren Spritzgussprozess und seine Auswirkungen auf Spritzgussprodukte, bewerten und optimieren den gesamten Prozess und analysieren Kunststoffe vor der Formenherstellung. Diese Optimierung umfasst Produktdesign, Produktion und Qualität und bietet eine umfassende Lösung zur Verbesserung des Produktdesigns und der Fertigung in Unternehmen. Es unterstützt Techniker bei der Optimierung verschiedener Schlüsselpunkte im gesamten Prozess.

Wie funktioniert es also? Nehmen wir ein praktisches Beispiel, um zu veranschaulichen, wie es Designern effiziente ausgehandelte Lösungen bieten kann.

Wie in Abbildung 1 dargestellt, handelt es sich bei dem Spritzgussteil um eine kleine Platte. Wenn die Formkonstruktion fehlerhaft ist, die Materialauswahl ungeeignet ist oder die Prozessparameter beim Spritzgießen nicht richtig eingestellt sind, können die resultierenden Spritzgussteile Qualitätsmängel wie Verformungen, Grate, Schweißspuren und verlängerte Formzyklen aufweisen.

Um die Effizienz der Formenentwicklung zu steigern, den Entwicklungszyklus zu verkürzen, die Anzahl der Formenversuche zu minimieren und die Produktqualifizierungsrate zu verbessern, wird die Moldflow-Software eingesetzt, um vor der Formenentwicklung eine Formflussanalyse des Spritzgussprozesses dieser Teile durchzuführen. Zunächst wird die optimale Angussposition ermittelt und mit Spritzgussteilen gefüllt.

Anschließend werden Formanalyseberechnungen, einschließlich Füllanalyse, Haltedruckanalyse und Verzugsanalyse, verwendet, um potenzielle Qualitätsprobleme der Spritzgussteile vorherzusagen.

Schließlich werden durch die Analyse von Optimierungsplänen die besten Materialien für Spritzgussteile ausgewählt, um die Produktqualität, die Produktionseffizienz und die Qualifikationsrate von Spritzgussteilen zu verbessern und gleichzeitig die Effizienz zu verbessern, den Produktentwicklungszyklus zu verkürzen und die Formentwicklungskosten zu senken.

Formflussanalyse von Spritzgussteilen

1. Modellierung und Vorverarbeitung

Das dreidimensionale Modell des Spritzgussteils ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Gesamtabmessungen betragen 140 mm × 85 mm × 3 mm, die Wandstärke beträgt 1.5 mm. Zur Unterteilung des Finite-Elemente-Netzes wird ein 3D-Volumennetzmodell verwendet. Die globale Netzseitenlänge beträgt 1.3 mm. Es wurde ein CAD-Netzmodell der kleinen Platte mit insgesamt 822,409 Netzeinheiten erstellt. Das Netzmodell wurde mit einem durchschnittlichen Seitenverhältnis von 7.38 diagnostiziert und repariert, wie in Abbildung 2 dargestellt.

2. Analyse der optimalen Torposition

Die Positionierung des Angusses wirkt sich direkt auf den Fluss der Schmelze im Formhohlraum aus und beeinflusst somit die Ausrichtung der Polymermoleküle und den Produktverzug nach dem Formen. Daher ist die Auswahl einer geeigneten Angussposition bei der Gestaltung von Formprodukten von größter Bedeutung.

In der Formkonstruktionsphase können die leistungsstarken Analysefunktionen von Moldflow genutzt werden, um den Strömungswiderstand und das Strömungsgleichgewicht umfassend zu bewerten und die optimale Anschnittposition zu bestimmen, um ein Strömungsgleichgewicht sicherzustellen. Dies ermöglicht ein rationelles Design des Formsystems und der Anschnittposition, verringert potenzielle Probleme und erhöht die Erfolgsquote erster Formversuche. Dadurch wird der Produktdesign- und Einführungszyklus verkürzt, die Produktionskosten erheblich gesenkt und die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens gestärkt.

Die Ergebnisse der Torpositionsanalyse dienen als wichtige Überlegungen zur Einstellung der Torposition. Diese Einstellung sollte Faktoren wie den Schmelzfluss, die Erscheinungsqualität von Spritzgussprodukten, die mechanischen Eigenschaften von Formprodukten sowie die Formenkonstruktion und -herstellung umfassend berücksichtigen. Das Modul zur Angusspositionsanalyse von Moldflow hilft bei der Ermittlung einer vorläufigen optimalen Angussposition für den Designanalyseprozess und liefert wertvolle Referenzpunkte für Designentscheidungen.

Wählen Sie „Gate Position“ für die Mold-Flow-Analyse.

Wählen Sie das Standardmaterial PE für Spritzgussteile. Der Hersteller ist Dow Chemical Europe und die Sorte ist KS 10100 UE. Wählen Sie einfach den Standardwert für die Prozesseinstellungen aus und führen Sie die Analyse und Berechnung durch.

Die Ergebnisse der Torpositionsanalyse sind in Abbildung 3 dargestellt, einschließlich der Toranpassungs- und Durchflusswiderstandsindikatoren. Es ist ersichtlich, dass die untere Mittelposition des Spritzgussteils die optimale Angussposition ist.

Gemäß den Ergebnissen der Angusspositionsanalyse wird der untere Mittelknoten des Spritzgussteils als Einlassanguss verwendet, wie in Abbildung 4 dargestellt.

3. Analysesequenz und Formprozesseinstellungen

Die Analysesequenz kann je nach Bedarf ausgewählt werden: Füllen, Füllen + Nachdruck, schnelles Füllen, Füllen + Nachdruck + Verzug, Abkühlen, Abkühlen + Füllen + Nachdruck + Verzug, Formfenster, Anschnittposition, Abkühlen (FEM) und Kühlung (FEM) + Füllen + Packen + Verzug und andere Analysearten.

In diesem Fall verfügt das Auswahlsystem für den Spritzgussprozess über Standardeinstellungen. Zu den Prozessparametern gehören Formoberflächentemperatur, Schmelzetemperatur, Einspritzdruck, Nachdruck, Haltezeit, Abkühlzeit usw.

Der Formflussanalysetyp für Spritzgussteile wählt Füllung + Halten + Verzug aus, um das Schmelzflussverhalten beim Spritzgießen kleiner Platten, den Einfluss der Haltephase auf die Qualität von Spritzgussteilen sowie das Ausmaß der Verzugsverformung zu analysieren beeinflussende Faktoren. Die Prozessparameter können direkt aus den vom System empfohlenen Standardwerten ausgewählt werden.

Die Vorverarbeitungs- und Analyseparametereinstellungen des Kleinplattenmodells sind abgeschlossen. Wählen Sie Analyse, um die Analyse und Berechnung zu starten.

4. Analyse der Ergebnisse der Formflussanalyse

Die Ergebnisse der Formflussanalyse von Spritzgussteilen sind in Abbildung 5 dargestellt. Die Füllzeit der kleinen Platte beträgt 0.8694 s, die Fließfronttemperatur beträgt 227–232.7 °C, der Druck während der Geschwindigkeits- und Druckumschaltung beträgt 44.26 MPa und das Volumen Die Schrumpfrate ist mit 30.84 s groß. beträgt 19.68 %, die durchschnittliche Volumenschrumpfung beträgt 3.103 % bis 18 %, aber die Verzugsverformung ist zu groß und erreicht 1.43 mm, und die Verzugsverformung beträgt bis zu 10.21 %; Die Spritzschweißlinie befindet sich an der letzten Füllposition am Rand des Spritzgussteils und beeinträchtigt die Qualität und das Aussehen der Spritzgussteile nicht. Ebenso befindet sich der Gashohlraum auch am Rand des Spritzgussteils, also an der Trennfuge. Die Trennfuge kann zur Absaugung genutzt werden und hat grundsätzlich keinen Einfluss auf das Spritzgussteil.

Aus der obigen Analyse geht hervor, dass das Hauptproblem bei Spritzgussteilen eine erhebliche Volumenschrumpfung ist, die zu einer starken Verformung durch Verzug führt. Um die Qualität von Spritzgussteilen zu optimieren, müssen sich die Bemühungen daher darauf konzentrieren, die Volumenschwundrate zu reduzieren und in alle Richtungen zu kontrollieren. Ziel dieses Ansatzes ist es, die Verformung der Spritzgussteile durch Verzug zu minimieren.

Optimierungsanalyse von Spritzgussteilen

Basierend auf den Ergebnissen der Formflussanalyse von Spritzgussteilen wird die übermäßige Verformung durch Verzug auf die hohe Volumenschrumpfungsrate zurückgeführt. Um die Produktqualität zu steigern, ohne die Produktstruktur zu verändern, kann diese Reduzierung durch Materialsubstitution erreicht werden. Eine Verringerung der Volumenschrumpfung mildert die Verzugsverformung, die aus einer inkonsistenten Volumenschrumpfung in alle Richtungen resultiert. Die Entscheidung für PS-Material des Herstellers INEOS Styrolution mit der Marke Styrolution PS 1300 verdeutlicht diesen Ansatz beispielsweise. Die Analyse der Moldflow-Optimierung liefert die in Abbildung 6 dargestellten Ergebnisse.

Den Ergebnissen der Formflussanalyse der optimierten Lösung zufolge wurde die Volumenschrumpfung der Spritzgussteile von 19.68 % auf 7.588 % reduziert, die durchschnittliche Volumenschrumpfung wurde von 18 % auf 6.173 % reduziert und die Gesamtverzugsverformung verringerte sich von 1.43 % auf 0.578 % 7 mm auf 10.21 4.13 mm reduziert sich die Verzugsverformung von 1 % auf XNUMX %. Der Optimierungseffekt ist recht offensichtlich, siehe Tabelle XNUMX.

Fazit

Verwendung Formfluss Die Technologie zur Formflussanalyse hilft bei der Konstruktion neu entwickelter Spritzgussteile, indem sie potenzielle Qualitätsprobleme im Formkonstruktionsschema vorhersagt und optimierte Konstruktionen und Analysen durchführt.

Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz der Moldflow-Technologie zur Formflussanalyse die Verzugsverformung in Spritzgussteilen wirksam reduzieren kann, indem sie von 1.43 mm auf 0.578 · 7 mm und die Verzugsverformung von 10.21 % auf 4.13 % verringert wird. Dies bietet wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung von Spritzgussteilen und vermeidet so potenzielle Fehler, die allein aus der empirischen Bewertung entstehen können, und vermeidet erhöhte Kosten, die mit wiederholten Formversuchen und Reparaturen verbunden sind.

Dies trägt erheblich dazu bei, Entwicklungskosten und -zyklen zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität der Produktformung deutlich zu verbessern.