ansys熱分析冷卻時間
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys熱分析冷卻時間的視頻教程
ansys熱分析冷卻時間的實例教程
在注射生產中，塑料注塑加工件冷卻時間約占整個注射生產周期的80%。冷卻不良常常導致制品翹曲變形或產生表面缺陷，影響制品的尺寸穩定性。合理地安排注射、保壓和冷卻時間，可提高產品質量和生產率。
制件冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿注塑模具型腔起到可以開模取出制件時止的這一段時間。可以開模取出制件的時間標準，常以制件已充分固化，具有一定強度和剛性為準，在開模頂出時不致變形開裂。
即使是使用同一種塑料成型，它的冷卻時間也隨壁厚、熔融塑料的溫度、成型件的脫模溫度及注塑模具溫度而異。要在所有的場合下能百分之百正確地計算出冷卻時間的公式目前尚未發表，而只有在適當假定的基礎上進行計算的公式。計算公式還因冷卻時間定義不同而異。
目前，通常以下列三種標準作為冷卻時間參考依據:
①塑料注塑加工件壁最厚部位中心層的溫度，冷卻到該塑料的熱變形溫度以下所需要的時間;
②塑料注塑加工件斷面內的平均溫度，冷卻到規定制品的出模溫度所要的時間;
③結晶性塑料成型件壁的最厚部分中心層溫度，冷卻到其熔點以下所需要的時間，或達到規定的結晶化百分比所需的時間。
在求解公式時，一般作以下假設:
①塑料注射在注塑模具內，并把熱量傳遞給注塑模具而被冷卻;
②成型腔內的塑料與模腔緊密接觸，不因冷卻收縮而分離，熔體與模壁間的熱傳遞和流動無任何阻力，熔料與模壁接觸的瞬間其溫度已變得相同。
展開 在實務上，為了能完整的重現射出成型結果，我們建議使用Moldex3D進行完整的成型分析，以利于掌握所有細節。不過在投入時間進行建模與分析前，過去科學家們已經利用各項理論計算出：特定情況下的理論數值，并將其轉化為標準計算公式。例如計算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對應的剪切率；或是計算指定厚度下，平板的冷卻時間與溫度分布等。對此MHC也整合這些理論公式，并建立互動接口，供用戶方便進行理論計算。我們將使用兩個理論數值計算的案例進行說明。
圖一 利用MHC設計估算器，能立刻利用經典理論求得指定參數的理論值
塑件冷卻時間理論計算
在射出成型中，冷卻時間是影響產品質量與產能的重要因素。在成型周期中，冷卻到開模并取出塑件將占據絕大部分的時間，若能正確的評估冷卻時間，將有效的提高產能，降低時間成本。塑料是熱的不良導體，塑件的厚薄將會影響冷卻效率。為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
圖二 平板平均溫度達頂出溫度的理論公式
利用MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?功能，為方便計算平板塑件的理論冷卻時間，用戶可以直接從材料數據庫中導入材料參數：包含材料的熱性質與加工條件，并依需求調整計算的塑件厚度區間。估算器會把不同厚度下塑件降至頂出溫度的時間計算出來，并繪制該時間點距離中心位置的溫度分布曲線圖。
展開 在實務上，為了能完整的重現射出成型結果，我們建議使用Moldex3D進行完整的成型分析，以利于掌握所有細節。不過在投入時間進行建模與分析前，過去科學家們已經利用各項理論計算出：特定情況下的理論數值，并將其轉化為標準計算公式。例如計算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對應的剪切率；或是計算指定厚度下，平板的冷卻時間與溫度分布等。對此MHC也整合這些理論公式，并建立互動接口，供用戶方便進行理論計算。我們將使用兩個理論數值計算的案例進行說明。
圖一 利用MHC設計估算器，能立刻利用經典理論求得指定參數的理論值
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在射出成型中，冷卻時間是影響產品質量與產能的重要因素。在成型周期中，冷卻到開模并取出塑件將占據絕大部分的時間，若能正確的評估冷卻時間，將有效的提高產能，降低時間成本。塑料是熱的不良導體，塑件的厚薄將會影響冷卻效率。為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
圖二 平板平均溫度達頂出溫度的理論公式
利用MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?功能，為方便計算平板塑件的理論冷卻時間，用戶可以直接從材料數據庫中導入材料參數：包含材料的熱性質與加工條件，并依需求調整計算的塑件厚度區間。估算器會把不同厚度下塑件降至頂出溫度的時間計算出來，并繪制該時間點距離中心位置的溫度分布曲線圖。
展開 大綱
塑料射出成型制程中，冷卻階段占據最多的時間，常會延長成型周期。對于生產者而言，首先要務就是能夠快速且高效率地制造產品；但若使用的是傳統鉆孔式冷卻水路，成型周期則不易縮短。為解決此問題，Linear AMS決定以異型水路取代傳統水路，并利用Moldex3D驗證新的水路設計帶來的效益，最后成功縮短冷卻時間，讓Linear AMS更有信心協助客戶解決冷卻問題。
挑戰
受限于傳統水路設計，冷卻時間過長
需要提升冷卻效能，縮短冷卻時間
解決方案
利用Moldex3D eDesign設計出優化異型水路，成功縮短冷卻周期。
效益
縮短69%的冷卻時間
創造市場競爭利基
案例研究
本案例產品為步qiāng*qiāng托組件，Linear AMS希望設計出合適的異型水路系統，以縮短冷卻時間；長期目標則是藉由異型水路的應用，有效協助客戶縮短成型周期。
由于Linear AMS希望提高產能，但又不想添加更多的模具與射出機。他們先以Moldex3D進行充填和保壓的模擬，并未發現嚴重的翹曲問題。接下來進行傳統水路(圖一)制程的仿真，發現在產品軸柄區域有嚴重的積熱現象。
圖一 原始水路設計
圖二 原始水路設計冷卻分析結果，顯示軸柄區域有積熱現象
為了縮短冷卻時間，Linear AMS更改了水路設計，使水路系統能更貼近產品輪廓(圖三)，軸柄處及產品內外側都有水路經過。設計變更后，再次以Moldex3D進行仿真，分析結果顯示溫度分布均勻度有顯著的改善(圖四)。
圖三 變更后的水路設計
圖四 水路設計變更后的仿真結果，溫度分布均勻度顯著改善
Moldex3D的分析技術，成功協助Linear AMS將成型周期從112秒縮減為35秒。
展開 冷卻時間驗證 ( Cooling Time Validation )
最后，由于冷卻時間不夠的話，容易造成產品收縮變形以及計量時間不足問題；而冷卻時間過長的話，整體生產周期會太長，進而造成成本的增加，因此在 冷卻時間驗證 的頁面中，會幫助使用者快速訂定出最適當的冷卻時間。
此外，iSLM 也提供在相同冷卻時間參數下記錄多組關鍵尺寸的驗證；系統也會自動計算出 平均值 和 標準偏差，及根據平均值繪制出對應的 曲線圖表。
此分頁顯示了 冷卻時間 的紀錄。上部分顯示的數據源是根據 試模信息 > 基本信息 中所選擇的 ” 參考數據 ”。頁面下半部分則是冷卻時間驗證表格和對應的曲線圖。
注意： 關鍵尺寸試驗字段最多僅能新增 3 筆。
管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證
在 管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證 的項目：
1.+ 關鍵尺寸：
點擊此按鈕以新增關鍵尺寸試驗字段。
注意：請特別注意最多僅能新增3列。一旦關鍵尺寸試驗字段達到 3 列，則 + 關鍵尺寸按鈕不會再出現。
2.冷卻時間：
輸入冷卻的時間。
3.關鍵尺寸試驗：
輸入每次試驗的關鍵尺寸。
注意：此字段最多僅能新增至3欄。
4.平均：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的平均值。
5.標準偏差：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的標準偏差。
6.刪除：
點擊此按鈕以刪除包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
7.+ 新增字段：
點擊此按鈕以新增包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
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