注塑材料
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-07-29
注塑材料的視頻教程
碳纖維復(fù)合材料薄壁件的注塑成型過(guò)程模擬
利用注塑成型軟件Moldflow，模擬出碳纖維復(fù)合材料薄壁件的注塑成型過(guò)程，可提取薄壁件內(nèi)部短碳纖維取向分布，成型件翹曲變形量、體積收縮等數(shù)據(jù)，利于進(jìn)行成型質(zhì)量?jī)?yōu)化。
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Ansys Mechanical 短纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真解決方案
會(huì)議簡(jiǎn)介： Ansys Mechanical 2021R1最主要的功能更新在于短纖維復(fù)合材料仿真流程的全面完善，短纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在汽車(chē)零部件、電子消費(fèi)產(chǎn)品等領(lǐng)域擁有極為廣泛的應(yīng)用。Ansys Mechanical 2021R1填補(bǔ)了短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料注塑成型和結(jié)構(gòu)模擬之間溝壑，這一新的工作流程使短纖維增強(qiáng)塑料的模擬比以往任何時(shí)候都更容易和更快。
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模流分析系列課——材料基礎(chǔ)物理性分析
由于其優(yōu)良的特性，復(fù)合材料的研究和應(yīng)用得到了極大關(guān)注，目前已被廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、汽車(chē)及建筑等領(lǐng)域。作為表征材料性能和安全可靠性保證的手段，力學(xué)性能試驗(yàn)方法及其標(biāo)準(zhǔn)化是關(guān)系到推進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)用，如新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段通過(guò)模流分析進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、原料選型等。模流分析是注塑產(chǎn)品前期分析、模具設(shè)計(jì)和注塑成型常用的專(zhuān)業(yè)分析方法，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家電、通訊電子、軍工等模具注塑產(chǎn)品領(lǐng)域。
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注塑材料的實(shí)例教程
注塑材料的發(fā)展中，慢慢的免噴涂材料開(kāi)始登場(chǎng)。一般是將顏色做亮或者是添加其余粉末來(lái)改善塑料材料的本身外觀特征，或者是提升材料本身的物性。最近在新開(kāi)發(fā)的免噴涂材料中發(fā)現(xiàn)了原來(lái)并沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的問(wèn)題。
在新的材料中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，現(xiàn)暫時(shí)稱(chēng)之為新波痕。寓意為新的澆口打開(kāi)，出現(xiàn)像水波一樣的一條痕跡。
材料為PS基料，增強(qiáng)物為60um級(jí)的鋁粉，具體配比不做透露，現(xiàn)在是這種材料作為一種免噴涂的材料，同時(shí)可以增強(qiáng)材料本身的外觀金屬感。可能日后這種加入鋁粉的材料會(huì)慢慢的增加在市場(chǎng)上的比重，現(xiàn)在的新問(wèn)題點(diǎn)恰好發(fā)現(xiàn)在此材料上?？赡苓@個(gè)問(wèn)題一直存在，但是并沒(méi)有具體的表現(xiàn)，因?yàn)?em>材料的填充物將此問(wèn)題點(diǎn)暴露。
同時(shí)，恰巧moldflow軟件在青島做宣傳，與金牌的分析師以及和軟件公司的人員探討此問(wèn)題后均無(wú)什么名字，而且是目前軟件暫時(shí)是無(wú)法分析，在此將新發(fā)現(xiàn)問(wèn)題點(diǎn)做一個(gè)總結(jié)，為以后遇見(jiàn)此材料制作模具的時(shí)候提供規(guī)避。
產(chǎn)品為抽屜，雙澆口進(jìn)膠的模式。因?yàn)椴蛔鰢娡浚诖藭r(shí)候需要將熔接線放到產(chǎn)品最后的兩端，同時(shí)盡量調(diào)直，用拉絲紋做一個(gè)掩蓋，解決直接能夠看到的弊端。
抽屜上亮點(diǎn)，后面一點(diǎn)為調(diào)整最后方的熔接線的位置準(zhǔn)備，而在調(diào)整的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)品的末端會(huì)有一個(gè)除溫差線之外的線，一眼看出來(lái)，不是溫差線，更像是材料融料不均的一根線，但是更改材料溫度、增加背壓都沒(méi)有任何的改善，表現(xiàn)形狀略略改變，但是位置不變，長(zhǎng)度也沒(méi)有任何變化。
就是位置不會(huì)變化，但是其余表現(xiàn)形式會(huì)略有差異，前期CAE分析報(bào)告中也沒(méi)有提及此處會(huì)有變化。此線即為新發(fā)現(xiàn)的瑕疵，取名新波痕。
展開(kāi) 1、干燥控制——含水量5%以下
免噴涂材料與大多數(shù)材料一樣，會(huì)吸收空氣中的水汽。在成型加工前必須進(jìn)行干燥，否則可能導(dǎo)致制品表面銀絲和水花以及影響制品表面光澤。
通常要求干燥后免噴涂材料含水量控制在0.05以下。例如，對(duì)于ABS基材的免噴涂材料，干燥溫度通常為70℃-85℃，干燥3-4小時(shí)。
溫度過(guò)高容易引起材料性能降低;溫度過(guò)低、干燥時(shí)間不夠，樹(shù)脂含水率過(guò)高，制品表面容易產(chǎn)生氣痕。
2、注塑溫度——中低溫注塑
由于免噴涂樹(shù)脂中添加了金屬顏料，在螺桿的高剪切作用下，容易引起金屬顏料的變色。因此，免噴涂材料成型溫度設(shè)置原則是在確保材料充分塑化前提下，盡量使用中低溫度注塑，以防止材料降解。
例如，以ABS為基材的免噴涂材料加工溫度為210℃-230℃。溫度過(guò)高，材料發(fā)生降解，制品表面產(chǎn)生氣痕。
3、注塑速度—中速分段階梯式控制
在使用免噴涂材料注塑時(shí)，選擇注塑速度主要考慮制品的外觀、模具的排氣以及注塑機(jī)型腔內(nèi)樹(shù)脂流動(dòng)的阻力。
較快的注塑速度一般會(huì)使熔膠流程加長(zhǎng)，適合充填薄壁制品，并形成較好的表面光潔度和表面效果。但過(guò)快的注塑速度容易使熔膠遭受強(qiáng)剪切，導(dǎo)致珠光色粉形狀和粒徑發(fā)生破壞而降低制品的特殊色彩效果。另外，澆口附近容易出現(xiàn)噴射痕、排氣不良等問(wèn)題。
因此，在保證產(chǎn)品表面效果和質(zhì)量的前提下，建議選用中速的分段階梯式速度控制，以確保充填順暢和制品外觀。
展開(kāi) 在注塑成型的世界里，塑料材料的性能參數(shù)絕非枯燥的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，而是貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具制造、工藝設(shè)定及質(zhì)量控制的靈魂地圖。每一組數(shù)字背后，都隱藏著材料在特定條件下的行為密碼，深刻理解并靈活運(yùn)用這些參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的關(guān)鍵。本文將以多項(xiàng)核心性能參數(shù)為線索，系統(tǒng)闡述其對(duì)注塑成型全過(guò)程的指導(dǎo)價(jià)值。
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流動(dòng)性能
熔體流動(dòng)速率（MFR）或熔體體積速率（MVR），是衡量塑料材料在特定溫度、負(fù)荷下熔體流動(dòng)性的核心指標(biāo)。它直觀反映了材料在熔融狀態(tài)下的粘度高低，是注塑工藝設(shè)定的首要依據(jù)。
國(guó)高材分析測(cè)試中心熔指儀
高M(jìn)FR值的材料（如某些薄壁制品專(zhuān)用的PP、PE），意味著熔體粘度低，流動(dòng)性好。這類(lèi)材料在注塑時(shí)，充填薄壁、長(zhǎng)流道或復(fù)雜結(jié)構(gòu)型腔更為容易，所需注射壓力較低，能有效減少內(nèi)應(yīng)力，避免缺料。
反之，低MFR材料粘度高，流動(dòng)性差。它們通常具有更高的分子量和更好的力學(xué)強(qiáng)度，但需要更高的注射壓力和注射速度來(lái)保證充填。成型時(shí)，熔體溫度也需適當(dāng)提高以降低粘度，但這又可能增加材料熱降解的風(fēng)險(xiǎn)。例如，對(duì)于一些結(jié)構(gòu)件或承載件，如選用低MFR的PC或ABS，工藝上就必須采用較高的注塑壓力和充足的保壓來(lái)驅(qū)動(dòng)熔體并補(bǔ)償收縮。
MFR數(shù)據(jù)直接指導(dǎo)著注塑機(jī)的螺桿選擇。高M(jìn)FR材料應(yīng)搭配壓縮比較小的螺桿，以防止過(guò)度的剪切熱導(dǎo)致降解；而低MFR材料則需要壓縮比較大、剪切作用較強(qiáng)的螺桿，以確保塑化均勻。此外，MFR的測(cè)試條件（溫度、負(fù)荷）本身就是一個(gè)微型化的“注塑過(guò)程模擬”，為設(shè)定實(shí)際的料筒溫度、注射壓力提供了最直接的參考基準(zhǔn)。
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熱性能
成型周期是客戶(hù)關(guān)注的核心生產(chǎn)指標(biāo)，而材料的熱性能直接主導(dǎo)冷卻效率。
展開(kāi) 近年來(lái)，短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車(chē)和電子等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。這類(lèi)材料通常由注塑成型加工而成，因而產(chǎn)品內(nèi)部的材料微觀結(jié)構(gòu)（例如纖維方向及體積比）擁有非均勻分布的特點(diǎn)，并且其復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了復(fù)合材料在宏觀尺度上表現(xiàn)出各向異性的非線性力學(xué)行為。因此，當(dāng)對(duì)注塑成型的產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和性能預(yù)測(cè)時(shí)，傳統(tǒng)的數(shù)值方法與材料本構(gòu)模型往往難以取得令人滿(mǎn)意的計(jì)算精度。
最近，LS-DYNA基于人工智能技術(shù)發(fā)展了一套嶄新的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)多尺度計(jì)算技術(shù)，該技術(shù)集成了注塑成型過(guò)程模擬、材料多尺度力學(xué)建模、結(jié)構(gòu)非線性有限元分析，以及基于物理的機(jī)器學(xué)習(xí)方法“深度材料網(wǎng)絡(luò)（DMN）”。DMN可以通過(guò)離線訓(xùn)練學(xué)習(xí)隱藏在材料代表性體積單元（RVE）中的微尺度材料物理規(guī)律，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的DMN模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)復(fù)合材料的非線性力學(xué)行為，并且其計(jì)算速度比傳統(tǒng)多尺度有限元模型快多個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)對(duì)不同纖維分布的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)，在通用非線性有限元分析軟件LS-DYNA內(nèi)創(chuàng)建了一個(gè)可模擬預(yù)測(cè)各種短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的DMN數(shù)據(jù)庫(kù)。另外，借助前處理軟件LS-PrePost提供的映射功能，可以將模流分析軟件Moldex3D預(yù)測(cè)得到的纖維分布數(shù)據(jù)導(dǎo)入LS-DYNA，從而得到能夠?qū)?em>注塑成型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行高效非線性分析的多尺度有限元模型。
展開(kāi) 近年來(lái)，短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車(chē)和電子等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。這類(lèi)材料通常由注塑成型加工而成，因而產(chǎn)品內(nèi)部的材料微觀結(jié)構(gòu)（例如纖維方向及體積比）擁有非均勻分布的特點(diǎn)，并且其復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了復(fù)合材料在宏觀尺度上表現(xiàn)出各向異性的非線性力學(xué)行為。因此，當(dāng)對(duì)注塑成型的產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和性能預(yù)測(cè)時(shí)，傳統(tǒng)的數(shù)值方法與材料本構(gòu)模型往往難以取得令人滿(mǎn)意的計(jì)算精度。
最近，LS-DYNA基于人工智能技術(shù)發(fā)展了一套嶄新的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)多尺度計(jì)算技術(shù)，該技術(shù)集成了注塑成型過(guò)程模擬、材料多尺度力學(xué)建模、結(jié)構(gòu)非線性有限元分析，以及基于物理的機(jī)器學(xué)習(xí)方法“深度材料網(wǎng)絡(luò)（DMN）”。DMN可以通過(guò)離線訓(xùn)練學(xué)習(xí)隱藏在材料代表性體積單元（RVE）中的微尺度材料物理規(guī)律，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的DMN模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)復(fù)合材料的非線性力學(xué)行為，并且其計(jì)算速度比傳統(tǒng)多尺度有限元模型快多個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)對(duì)不同纖維分布的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)，在通用非線性有限元分析軟件LS-DYNA內(nèi)創(chuàng)建了一個(gè)可模擬預(yù)測(cè)各種短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的DMN數(shù)據(jù)庫(kù)。另外，借助前處理軟件LS-PrePost提供的映射功能，可以將模流分析軟件Moldex3D預(yù)測(cè)得到的纖維分布數(shù)據(jù)導(dǎo)入LS-DYNA，從而得到能夠?qū)?em>注塑成型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行高效非線性分析的多尺度有限元模型。
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注塑材料的最新內(nèi)容
根據(jù)筆者實(shí)測(cè)，采用該平臺(tái)進(jìn)行短纖維注塑件材料建模，設(shè)計(jì)迭代周期可縮短40%以上，物理測(cè)試成本降低50%，這一優(yōu)勢(shì)在批量生產(chǎn)的汽車(chē)零部件研發(fā)中尤為顯著。
最后，全生態(tài)集成能力保障流程閉環(huán)。
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樣品制備
實(shí)驗(yàn)采用與商業(yè)化電子產(chǎn)品外殼相同的制備工藝——注塑成型，確保材料微觀結(jié)構(gòu)與實(shí)際產(chǎn)品一致。材料體系為短玻璃纖維增強(qiáng)PC復(fù)合材料，玻璃纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，纖維長(zhǎng)度控制在0.1-0.2mm。
大部分塑膠材料的注塑前需要模具先預(yù)熱，大部分時(shí)間從10-180分鐘左右，一般情況下需要實(shí)際試模后，才能準(zhǔn)確的知道需要基礎(chǔ)預(yù)熱的時(shí)間，DFM\報(bào)價(jià)階段很難預(yù)測(cè)，對(duì)后期注塑工藝的的影響也比較大，需要先發(fā)布再修訂，影響實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程，也造成了浪費(fèi)，如何能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)熱時(shí)間是行業(yè)內(nèi)的一個(gè)難點(diǎn)和痛點(diǎn)。
新能源領(lǐng)域電連接器冷熱沖擊CAE仿真分析初探7個(gè)月前
、材料選型等進(jìn)行仿真計(jì)算，精確的預(yù)測(cè)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，可以有效的降低產(chǎn)品后期的變更風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省成本并縮短開(kāi)發(fā)周期。
他表示：“當(dāng)我們構(gòu)建出整合了注塑工藝材料特性的更復(fù)雜的模型時(shí)，就可以解決和改進(jìn)其余問(wèn)題了，并最終滿(mǎn)足嚴(yán)格的機(jī)械要求?！?/div>
這類(lèi)材料在注塑時(shí)，充填薄壁、長(zhǎng)流道或復(fù)雜結(jié)構(gòu)型腔更為容易，所需注射壓力較低，能有效減少內(nèi)應(yīng)力，避免缺料。
反之，低MFR材料粘度高，流動(dòng)性差。它們通常具有更高的分子量和更好的力學(xué)強(qiáng)度，但需要更高的注射壓力和注射速度來(lái)保證充填。成型時(shí)，熔體溫度也需適當(dāng)提高以降低粘度，但這又可能增加材料熱降解的風(fēng)險(xiǎn)。
<p class="ql-align-right">*本文內(nèi)容來(lái)自機(jī)械零部件制造業(yè)用戶(hù)投稿</p><p><br></p><p>大部分塑膠材料的注塑前需要模具先預(yù)熱，大部分時(shí)間從10-180分鐘左右，一般情況下需要實(shí)際試模后，才能準(zhǔn)確的知道需要基礎(chǔ)預(yù)熱的時(shí)間，DFM\報(bào)價(jià)階段很難預(yù)測(cè)，對(duì)后期注塑工藝的的影響也比較大，需要先發(fā)布再修訂，影響實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程，也造成了浪費(fèi)，如何能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)熱時(shí)間是行業(yè)內(nèi)的一個(gè)難點(diǎn)和痛點(diǎn)
*本文內(nèi)容來(lái)自機(jī)械零部件制造業(yè)用戶(hù)投稿
大部分塑膠材料的注塑前需要模具先預(yù)熱，大部分時(shí)間從10-180分鐘左右，一般情況下需要實(shí)際試模后，才能準(zhǔn)確的知道需要基礎(chǔ)預(yù)熱的時(shí)間，DFM\報(bào)價(jià)階段很難預(yù)測(cè)，對(duì)后期注塑工藝的的影響也比較大，需要先發(fā)布再修訂，影響實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程，也造成了浪費(fèi)，如何能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)熱時(shí)間是行業(yè)內(nèi)的一個(gè)難點(diǎn)和痛點(diǎn)。
、注塑設(shè)備等做大量的工程經(jīng)驗(yàn)積累和標(biāo)準(zhǔn)化。
玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)品通常使用注塑工藝生產(chǎn)，玻纖取向在產(chǎn)品中的分布會(huì)存在差異，進(jìn)而影響產(chǎn)品的最終性能。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)品的性能，需要在仿真分析中考慮工藝（如玻纖取向）的影響。
本案例為您詳解延鋒彼歐公司如何使用Digimat對(duì)復(fù)合材料尾門(mén)內(nèi)板的沖擊性能進(jìn)行分析應(yīng)用。
