Moldex3D模流分析之建准电机应用Moldex3D优化热流道设计

 

大纲

建准电机导入moldex3d进阶热流道模块，深入探讨热流道内的温度变化，了解热流道内部会影响成型效率的环节，并针对热流道进行改良优化。

现有标准热流道呈现温度不足趋势，塑料过冷形成流动阻力，影响射出行为而造成不稳定之情况。之后针对温度较低问题进行流道尺寸改良与变更线圈设计，改善热流道内的冷料现象，最终提升产品生产稳定性及效益。

挑战

系统压力损失过大问题
提升生产效益
解决方案

原设计在充填初期时，料温在热浇道内已经呈现偏低趋势。料温较低的塑料经过阀浇口时，会影响射出甚至有阻塞风险。优化设计后的热流道，改变流道尺寸及线圈设计，经实际验证，射出稳定性高且损失压力低，证明经设计变更后能有效改善热流道温度下降问题，并使稳定性提升，整体的成型效益提高。

效益

改善系统压力损失过大问题
找出冷料位置，配合设计变更进行优化
减少实际加工、测试成本
最小设计变更下达到最佳效果
提升射出稳定性
案例研究

在本案中，建准电机在上机试模时经由机台回馈曲线，发现有射出压力过高且不稳定的情况，导致每次射出压力变化大。建准电机依据厂商提供数据进行Moldex3D进阶热流道分析，希望经由分析能找出热流道问题点，并进一步优化。

经由塑料流动波前温度分析发现，热浇道系统在部分区域波前温度偏低，温度场呈现异常情况(时间：EOF)。如图一所示，热流道内部箭头标示位置，呈现塑料流动波前温度过低趋势(图一a)，而热流道外部也有相同趋势(图一b)。

 

图一 塑料流动波前温度分析：(a)热流道内部；(b)热流道外部(时间：EOF)

发现热流道局部低温的现象与位置后，为了进一步了解此现象的原因，建准电机接着分析填充各阶段温度变化，结果如图二所示。可以发现充填初期(0.078秒)热流道内部箭头位置料温极低，而到了0.156秒，因高速射出剪切生热，冷料减少，填充至VP时几乎无料温偏低趋势。

 

图二 充填阶段流动波前温度分析：(a) 0.078秒，(b) 0.156秒，(c) 0.231秒，(d) 0.329秒 (VP)

进一步观察各阶段波前温度变化，结果如图三所示。在EOF时，流道冷料仅出现于转角，而到了EOC，许多区域皆开始出现冷料，到了开模阶段，塑料低温情况加重，同样的情况也可以由热浇道截面温度结果得知(图四)，这些都导致射出压力过高且不稳定的情况。

 

图三 各阶段流动波前温度分析：(a) EOF，(b) EOP，(c) EOC，(d) 开模

 

图四 各阶段热浇道截面温度分析：(a) EOF，(b) EOP，(c) EOC，(d)开模

根据上述分析结果，建准电机将热浇道做局部优化，针对热流板、加热线圈以及流道转角进行设计优化，结果如图五所示。优化设计后的分析结果如图6所示，热流道内部，箭头标示位置，已经没有温度过低趋势，而热流道外部也有相同结果。

 

图五 热浇道之原始设计和设计变更比较

 

图六 优化后之塑料流动波前温度分析：(a) 热流道内部 ，(b) 热流道外部 (时间:EOF)

实际试模结果如图七、图八，结果显示建准电机将热浇道做局部优化后，产品射出时不合理压力过高情况已经获得改善。

 

图七 现场压力响应图比较(热浇道及喷嘴损失压力)

 

图八 现场压力响应图比较(产品射出)

结果

建准电机藉由Moldex3D进阶热流道模块分析发现冷料位置，确实找出射出不稳定与压力异常原因。利用软件分析之冷料位置进行设计变更优化，内容包含流道设计与热浇道加热系统设计。结果显示，优化后热浇道压力下降达50%，且呈现稳定趋势，证明改善流道温度分布后可有效的改善成型效益，Moldex3D的温度分析与实际的内部看不到情况是相符的。利用Moldex3D 可让非热流道设计厂商也能够参与或拥有热流道设计概念，提升模具与产品生产能力。