脱模温度 104℃
保压时间 10s
保压压力 85%
冷却时间 20s
如表1所示,这些参数为模拟填充后所得的参数。如表2所示的为用于进一步详细分析填充后的固定参数。模拟采用集合分析法(填充+冷却+填充+保压+翘曲)。相对于体积收缩和翘曲变形的结果分析如下。论文网
3.结果与讨论
3.1.体积收缩模拟
如图3,5,7和10中所示。浇口附近制品的体积收缩率比流道填充末端处低。模具温度与保压压力比冷却时间更为重要,并且保压时间对薄壁件的体积收缩影响不大。这一发现揭示了一个重要的关系,即高分子材料的体积收缩率与压力、体积、温度(PVT)的关系。尽管如此,最佳的冷却时间、保压时间应达到最佳效果,并且可最大限度地降低成型零件体积收缩率。
图3.不同模具温度下沿流道部分体积收缩率变化
图3显示了分布在零件表面三个不同位置的流道体积收缩模拟结果。结果表明,最佳的模具温度在范围40-45℃。在填料与聚合物基体之间取向很低。而在薄壁制品体积收缩率最低的地方取向最低。对于纤维/填料增强的聚合物,纤维取向的影响比分子取向(没有纤维)的更大[26]。因此,填料的取向通过沿工件表面厚度方向影响收缩变形。因此,填料取向对收缩变形的影响沿工件表面和厚度方向。因此,就薄壁件的取向程度而言,木纤维填料低于无填料聚合物。
据Shoemaker[26],较高的模具温度会产生更均匀的收缩率和较低的取向水平。不过通过对采用木纤维聚合物复合材料的薄壁件的模拟显示,模具温度升高会使薄壁件沿流道部分的体积收缩率增大。Janse等[27]报道半晶态材料,其成分为30%的玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT+30%GF)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和高密度聚乙烯(HDPE),模具温度对收缩率没有太大的影响。然而,他们的研究结果表明,沿流道的体积收缩率呈相似分布。在浇口附近的流道的体积收缩率低于填充位置末端。
图4显示,在模具温度50℃和60℃ 时的流道部分的体积收缩率比在40℃时高。零件表面中心的体积收缩率为常数值,其值为2.044(40℃),低于2.648%(50℃ )和3.506%(60℃ )。因此,研究结果表明:随着模具温度的增加,在浅、薄壁件的模具型腔和模具型芯之间的凝固过程中,由于凝固速率不一致导致体积收缩率增大。
Oktem等[23]通过优化薄壁塑件的某些特征参数,可以降低冷却时间对收缩变形的影响。图5显示的是薄壁件在流道上的体积收缩变形。数据表明,随着冷却时间的增加,体积收缩率在流道每个位置几乎恒定。
然而,根据图6的模拟结果,冷却时间为30s和50s的时候,零件表面中心位置的体积收缩率较低,即分别为2.182%和2.198%。相比之下,冷却时间为10s时,收缩率为2.282%。因此,增加冷却时间可以减小体积收缩变形。然而冷却效果最佳的冷却时间为30s,而不是50s。因为收缩率额外减少的那部分相比降低塑件成型周期所带来的制造成本降低的效益是可以忽略不计。此外,在注塑成型过程中,冷却时间与模具温度有着显著的关系。若要薄壁塑件均匀收缩并处于低取向水平,就应该使模具温度和冷却时间处于最佳水平。在本项研究中所发现的最佳的冷却时间与Azdast等[28]的结果一致,即在冷却时间较短时,体积收缩率在到特定的冷却时间之前一直在降低,而收缩率的降低相比较长的冷却时间可以忽略不计。