第6回　樹脂流動解析の解析結果の読み込み方

內容

1.首先

2. 注塑分析可以告訴我們什麼？

3. 分析結果將如何使用？

4.一些常見的成型缺陷

5.總結

介紹

基於注塑分析的成型模擬的輸出是什麼？仿真結果通常以動畫或等高線圖的形式呈現，以便於視覺理解。本文介紹了輸出信息的類型以及如何在設計和後續過程中利用它。

注塑分析可以告訴我們什麼？

​即使稱為註塑成型分析，根據想要了解的內容，進行的分析也會有所不同。主要有四種分析：冷卻分析、填充分析、保壓分析、翹曲分析。

冷卻分析是一種傳熱模擬，用於分析注塑模具中的熱流。它用於確定填充樹脂的型腔內部的溫度、整個模具的溫度以及冷卻時間。
填充分析可預測填充過程中模具中樹脂的流動。填充分析計算模腔中的流動前沿，該流動前沿從注射位置逐漸延伸，直到到達 V/P 切換位置。
保壓分析可預測保壓過程中模具中樹脂的流動。通過按填充分析和保壓分析的順序執行，可以檢查型腔是否完全被樹脂填充。
翹曲分析可確定翹曲的原因並考慮解決方案，例如更改澆口位置、更改設計參數和減少壁厚變化。

 
從這些分析中可以獲得以下輸出信息。

■ 填充圖案

填充圖案是通過填充分析來驗證樹脂在成型品中的流動情況的結果。在網格模型中設置澆口位置、樹脂類型和分析條件，可以驗證樹脂填充模式。如圖 1 所示，梯度顯示樹脂如何通過澆口填充到模型中。

由於我們知道樹脂填充的位置需要時間，因此我們可以在設計中反映這一點，例如，通過考慮適當的澆口位置或改變形狀，例如難以流動的薄壁部分。

■ 填充完成時的樹脂壓力分佈

填充分析可以可視化當型腔完全充滿樹脂時型腔內的壓力如何分佈。壓力不均勻會導致成型品變形。此外，需要高壓的產品可能會破壞模具。了解壓力的施加位置和方式可用於模具設計。

■ 填充完成時的樹脂溫度分佈

這是對模具完全充滿樹脂時樹脂溫度分佈進行冷卻和填充分析模擬的結果。樹脂溫度的變化會導致收縮不均勻並導致成型產品翹曲。該分析用於研究冷卻效率和冷卻水管道佈置，以確保盡可能均勻的冷卻。

■ 流動前沿溫度

流動前沿是指注射到模具中的樹脂流動的前緣，表示樹脂到達成型品各部分的溫度。它是在冷卻分析中計算的。模具通常設置在比熔融樹脂更低的溫度，並且樹脂的溫度在填充過程中降低。如果在填充過程中流動前沿溫度太低，可能會導致成型缺陷。

■ 模具表面溫度分佈

可以確認冷卻後成型品表面（模具表面）的溫度分佈。通過檢查模具固定側和活動側之間的冷卻不均勻和溫差是否較大，可以用來確定翹曲的原因。

■ 成型品各部分溫度隨時間的變化

冷卻分析輸出成型產品各部分隨時間的溫度變化。該分析檢查可能導致變形和翹曲的熱點和冷點等溫度偏差，並檢查澆口是否在成型產品之前凝固。還可以檢查冷卻是否均勻。

■ 成型品各部分的壓力隨時間的變化

整個成型產品的壓力變化可以通過填充分析來分析。壓力通常從 1 個大氣壓開始，並在達到流動前沿後增加。流動受限區域的壓力增加，流動性因樹脂類型而異。這樣可以檢查樹脂流量是否足夠，並且了解最大壓力對於選擇成型機尺寸很有用。

■ 翹曲變形

翹曲分析利用冷卻和填充分析的結果來預測成型產品的收縮和翹曲將如何發生。它還模擬將發生的變形程度。可以在產品設計階段考慮和反映最小化翹曲的形狀和澆口位置。

當產品收縮不均勻時就會發生翹曲變形。引起翹曲的主要原因有三個：冷卻差異、收縮差異和方向差異，Moldlfow 通過打開“指定翹曲原因”選項來輸出有關主要原因的信息。圖8顯示了所有因素的輸出信息的結果。

■ V/P 切換時的壓力

V/P切換是指當熔融樹脂通過螺桿注射到模具中時，從注射過程（速度控制）到保壓過程（壓力控制）的轉換。

V/P 切換時的壓力指示速度控制填充過程中樹脂的填充程度。在速度控製過程中，型腔不應完全充滿樹脂，未填充的區域通過壓力控製完全重新填充。如果此時的保壓壓力太低，可能會產生縮痕，如果太高，可能會產生毛刺和模具破損。
通過填充分析來獲得合適的成型條件。

■ 注射位置壓力

分析填充和保壓過程中成型品各部分的壓力隨時間的變化。如果成型品的特定部位或多腔成型過程中成型品的某些部位壓力不均勻，則可能會出現流動不平衡。檢查流量問題和適當的壓力保持。

■ 鎖模力

鎖模力是填充樹脂時保持模具緊密所需的力的大小。適當的值是從整個成型產品的壓力分佈獲得的。根據成型所需的鎖模力，需要選擇合適尺寸的成型機。

■ 纖維取向張量

在含有玻璃纖維的樹脂中，纖維取向會導致一些方向收縮不均勻和強度弱等問題。對於纖維增強樹脂，可以使用纖維取向分析來確定成型過程完成後的纖維取向和取向張量（取向度）。為了利用纖維增強樹脂的特性，提前了解取向趨勢非常重要。

■ 縮痕估計

根據填充分析和保壓分析，我們可以預測成型產品中可能出現縮痕的位置及其深度。打嗝通常發生在成型產品厚壁、加強筋、凸台和內部圓角的另一側。通過分析形狀、澆口位置、模具和樹脂溫度降低等不同成型條件，可以找出縮痕的原因並採取對策。

■ 熔接線估計

填充分析可預測熔接線將出現的位置。熔接線出現在樹脂與樹脂相遇的地方。由於熔接線會導致強度不足和外觀缺陷，因此可以通過將澆口位置調整到從外部不太可見的位置，或通過調節相遇角度（樹脂與樹脂碰撞的角度）來使熔接線變得不那麼明顯。

分析結果將如何使用？

我們將解釋如何將從注塑分析中獲得的信息應用於產品/模具設計和成型工藝。在需要判斷的情況下，可以利用分析數據得出合理、客觀的指標。

■ 所需成型機尺寸

為了知道合適的成型機尺寸，重要的是要知道合適的鎖模力、注射壓力等的大小。通過使用注射成型分析，可以知道這些值並可以提前考慮成型機的尺寸。成型機的尺寸直接關係到成型進度和成本，因此有必要進行生產計劃。

■ 流動性的確定

根據填充模式、壓力、樹脂溫度等因素，檢查成型品是否能夠填充樹脂，無過量或不足。我們通過提前研究和採取對策，例如調整薄壁區域或難以流動的流道或改變樹脂類型，為減少成型階段的問題做出貢獻。

■ 澆口位置優化

根據填充圖案、焊縫等，我們驗證哪個澆口位置有利於成型並防止缺陷發生。檢查改變澆口位置是否不會引起其他問題並通過優先級和判斷來確定最佳位置也很重要。

■ 成型條件的優化

最佳成型條件源自 V/P 切換壓力、注射位置、模具溫度和冷卻速率。成型條件的設定需要經驗和知識，因此通常取決於成型工程師的技能。

■ 優化模具冷卻

根據模具溫度分佈和溫度隨時間的變化情況，調整水管位置和冷卻水溫度，盡可能均勻地冷卻模具。適當的冷卻很重要，因為冷卻不足或不均勻可能會導致成型缺陷。如果生產開始後出現成型問題，則很難對模具進行重大改動，例如更換水管，因此必須提前充分考慮並採取對策。

■ 通過上述優化改善翹曲變形

不均勻的壓力、不均勻的冷卻和纖維取向會導致成型產品翹曲。特別是對於尺寸精度要求嚴格的產品，可以提前通過注塑分析盡可能地進行驗證，並採取對策，將變形降到最低。

一些常見的成型缺陷

注塑分析可用於預測可能的成型缺陷和故障。成型缺陷是批量生產成型中不可避免的問題，注塑分析可以幫助最大限度地減少其發生。下面列出了一些常見的成型缺陷。

■ 短鏡頭

短射是指熔融樹脂未完全充滿模具尖端的成型缺陷。存在短射的成型品無法回收。短射是由於樹脂流量不足、注射壓力不足或保壓壓力不足造成的。通過調節V/P切換壓力位置、注射壓力和澆口位置來控制發生。

■ 熔接線

填充到成型產品中的熔融樹脂的匯合處可能會形成一條細的划痕狀線，稱為熔接線。這些焊縫很脆弱，在強度測試過程中可能會被損壞。它們也可能看起來像外部的划痕，這可能會導致消費者投訴。對策包括改變澆口位置以使熔接線不會出現在突出區域、調整模具溫度以及調整成型產品的厚度以控制兩個熔體前沿之間的相遇角度。 。

■ 燒痕

燒痕是成型品的一部分燃燒、變黑、碳化的現象。當熔融樹脂在高壓下注射時，會發生這種情況，導致型腔中的空氣失去其位置並被壓縮，從而產生高熱。燒痕往往不是在成型初期出現，而是在大批量生產時出現，成型過程中常常因需要防止燒痕而受到困擾。除了降低注射速度外，設置排氣口以釋放氣體並通過改變澆口位置和壁厚來控制樹脂流動也是有效的。

■ 縮痕

縮痕是一種外觀缺陷，是由於成型品不同部位的收縮率差異（例如壁厚不同）造成的。這可以通過調整澆口位置、增加註射壓力、冷卻效率和調整壁厚來解決。由於這種缺陷往往發生在肋和凸台等較厚的部分，因此在設計階段採取對策非常重要。

概括

在產品設計和模具設計階段，對成型過程中可能出現的問題進行模擬並採取對策非常重要。為此，設計師還需要了解成型知識。考慮到可塑性進行設計將減少返工並直接縮短開發時間。並非所有成型問題都可以僅通過成型過程來消除。有必要從設計階段就採取對策，學會如何使用CAE仿真結果，並在設計中充分利用它們。

次回は「成形不良の予測」についてご説明します。