應用Moldflow解決雙組份注塑成型問題

2016-11-14 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

一、前言

隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展,消費產(chǎn)品款式千變萬化,既要外型美觀、設計精巧、又要迅速配合市場需求。設計師一般因消費產(chǎn)品不同的用途,在不同的部位上,采用不同的物料,以應付特定環(huán)境的需要,達到延長產(chǎn)品壽命、增加美觀及實用性的目標。這種實用性的設計要求無疑將導致生產(chǎn)技術也隨之復雜化,雙組份注塑工藝就是應這一潮流而生。

二、共注塑原理簡介

雙組份注塑顧名思義是采用兩種原料來注塑成型的工藝,這里的原料可以是不同的材質,也可以是同種材質,不同色彩。具體的成型工藝包含了幾種方式:

2.1 雙射或者雙色成型(overmolding)

兩種塑膠材料在同一臺注塑機上注塑,分兩次成型,但是產(chǎn)品只出模一次的模具。一般這種模塑工藝也叫雙料注塑,通常由兩幅模具, 一半裝在機器的固定板上, 另一半裝在回轉板上,兩幅模具的公模是完全一樣的, 一次母模和二次母模不一樣。當?shù)谝环N顏色的塑料注塑完畢, 公母模打開一次, 公模帶著一次產(chǎn)品旋轉 180 度, 到達第二種顏色注塑的位置上, 進行二次注射, 即可取得雙色制件. 如此循環(huán), 每個成型周期內都會有一模一次產(chǎn)品及二次產(chǎn)品產(chǎn)生,如下圖的雙射產(chǎn)品。

2.2 雙物料成型

雙物料注射成型工藝是在不同的注射位置將兩種不同的材料注射到一個模具中,這一過程也是由兩組不同的注射單元所控制的,雙組份注射流程中的注塑機各有兩個料筒和管嘴。

注: 每個管嘴可能有多個澆口(型腔入口),以控制零件型腔內兩種材料的分布。

如下圖顯示的是兩種物料同時進行充填效果圖,材料A(紅色)和材料B(黃色)是通過單獨的管嘴注射進型腔的,兩種材料的相接處形成一條熔接線。

圖(一)

圖(二)

圖(三)

下圖為雙物料成型產(chǎn)品,類似于雙射成型,不同的是產(chǎn)品是在同一個模具內注塑完成。

2.3 共注塑成型(co-Injection Molding)

是指使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機,把不同色澤或者不同種類的塑料同時或者順序注射進同一個模具內的成型方法。

注:共注成型需要使用同一注射位置注射兩種不同的材料。雙物料注射是指使用獨立的工藝控制,在不同的注射位置注射兩種不同的材料。

共注塑成型所使用的設備為共注射成型機,它具有兩套注塑裝置,分別塑化及注射兩種不同的物料,在共注射機頭處將兩種注射部件結合在一起,并且有協(xié)調它們動作步驟的自動控制裝置,以實現(xiàn)熔料切換。在共注塑成型過程中,兩種不同的塑料熔體被順序注入模具型腔,形成一種殼層/芯體結構,這種殼層/芯體結構的形成可以從塑料熔體的充模過程得到解釋。

1) 工藝過程

下圖所示為共注射工藝過程示意圖。首先注入殼層材料,局部充填模具型腔;當殼層材料的注射量達到要求后,轉動熔料切換閥,開始注射芯體材料,芯體材料進入預先注入的殼層流體中心,推動殼層材料進入型腔的空隙部分,殼層材料的外層由于與冷的型腔壁接觸已經(jīng)固化,芯層熔體不能穿透,從而,殼層將芯體材料包覆了起來,形成了殼層/芯體結構;最后,再轉動熔料切換閥回到起始位置,繼續(xù)注射殼層材料,將流道內的芯體材料推入注塑件中并封模,此時清除了芯體材料,為下一個成型周期做好了準備。

由于共注成型涉及到兩種不同材料的注射,因此可能會出現(xiàn)需要克服的潛在成型問題。

共注成型過程中將要面臨的最大挑戰(zhàn)包括以下幾個方面:

● 確定表層材料與型芯材料的最佳比率。

● 確定從注射表層材料切換到注射型芯材料的最佳時間

在體積上,零件中型芯材料所占理論最大比例約為 67%。但在實際應用中,如果零件幾何復雜,便很難達到該理論值。在實踐中,可達到的型芯塑料體積百分比約為30%。

如果模具設計不當或表層塑料量不足,則型芯塑料最終可能會沖破其前面的所有已注射表層塑料,然后出現(xiàn)在零件表面上。這種不希望出現(xiàn)的““型芯鍍面””通常會出現(xiàn)在最后填充的區(qū)域中(在這些區(qū)域中,塑料的流動長度最長)。

以下是co-injection molding成型后的產(chǎn)品

三、Moldflow在解決雙組份成型中的應用注意點

以上幾種雙組份成型工藝在分析時都有不同的側重點,對應Moldflow分析時也需要特別注意操作上的區(qū)別。

3.1 雙射或者雙色成型(overmolding)

分析時,請選擇3D單元模型,選擇分析工藝為:

3.2 雙物料成型

分析時,請選擇Midplane單元模型,選擇分析工藝為:

3.3 共注塑成型(co-Injection Molding)

分析時,請選擇Midplane單元模型,選擇分析工藝為:

四、小結

利用雙組份成型技術可以生產(chǎn)出具有特殊性能的制品,滿足各種不同場合的使用要求,可以大大提高制品的質量,降低生產(chǎn)成本等?？傊?雙組份成型技術具有許多其它塑料成型技術所不具有的優(yōu)良,順應了塑料工業(yè)的發(fā)展方向,將在越來越多的領域發(fā)揮出越來越重要的作用。

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