Moldex3D模流分析SYNC之功能介绍

1. 流动 (Flow)

射出成型的充填流动分析主要为模拟塑料熔胶被压力推进到模穴的过程。压力迫使熔胶流动并填充模腔。通常，压力最高之处是在注入口；随着距离浇口越远，压力随之减小。同时，最低的压力出现在向前移动的熔胶流动波前。压力差是推动熔融的热塑性塑料的主要动力。一般情况下，填充过程倾向于以最小的阻力流向空腔区域。在空腔区域熔融塑料以较快速度前进表示该区域对流动的阻力较小；同样地，若流动波前缓慢的前进，则等值线将比较密集，代表该区域有较大的阻力。前述情况可见于下图：

充填过程中的流动行为

充填程序之示意图

模拟是了解这些行为最适当的方式。流动分析能够解决与填充相关的问题，如短射 (不完全填充)、缝合线、包封、流动问题、表面烧焦劣化，流道/流动平衡，及浇口设计等问题；因此，本模块可以在概念或产品设计时间使用。此外，塑件或模具设计师可以用计算机仿真测试可能的设计而缩短交付设计所需的时间。填充分析也可用于评估材料的加工性能 (Processing properties) 和作为材料选择的参考。

l流动功能导览 (Flow Function Overview)

[终止流动计算条件选项] (Criterion for stopping calculation) 可用 [充填百分比] (Fill percentage) 或 [不填充元素个数] (Unfilled element count) 定义。如果选取 [充填百分比] (Fill percentage)，停止计算的预设条件值 为 99.95%， 表示 99.95% 的整个模穴体积已填满。因此，如果 [Fill percentage to stop calculation] 为 30%，充填分析将会在模穴体积填满 30% 时停止。此功能可何所要的填充百分比时预览填充行为，非常有用。如果选取[不填充元素个数] (Unfilled element count)，流动计算将会在不填充元素个数减少至等于使用者定义的数目时停止。例如下图显示充填分析期间「浇口压力」和时间的关系，如果停止计算的充填百分比设定为 30%，充填分析会在模穴体积填满 30% 之后停止。

填充分析期间的浇口压力与时间的关系

若终止流动计算条件选项设定为 30%，填充分析将在填充 30% 的模穴体积后停止充填

l进阶纤维配向设定 (Advanced Fiber Orientation setting)

纤维参数可在计算参数的充填／保压 (Flow/Pack) 卷标中的进阶选项 (Advanced Options) 中进行设定。用户可在此指定纤维型态为短纤或长纤，设置相关参数。此外这里提供三种方法以提升短或长纤维强化材料的纤维配向准确性。

第一种方法是 四阶配向张量封闭 (4th orientation tensor closure)，其包含三种模式：Hybrid (原始Moldex3D纤维配向计算分析模型)、ORE (正交性封闭近似模型) 以及IBOF (正交性封闭近似修正模型)。这些模型的特性如下所列。

第二种方法是 旋转扩散 (Rotary Diffusion)，其包含三种模式：Folgar-Tucker (原始Moldex3D纤维配向计算模型)、ARD (非等向性旋转扩散模型) 以及iARD (非等向性旋转扩散修正模型)。这些模型的特性如下所列。

第三种方法是使用 Retard Principal Rate (RPR) 以考虑纤维与基质的交互作用，改善原始Folgar-Tucker模型方法，解决浓缩悬浮液中配向张量改变率预测过高的问题。RPR模型alpha因子建议为从0到1 (因子值越大，RPR效果将会越明显)。

lSolid模型流动分析的基本功能 (Basic Functions of Flow Analysis for Solid Model)

Solid/eDesign 模型流动分析的基本功能如下。

-能力：解决充填相关问题，例如：

•短射 (不完全填充)

•缝合线(weld line)

•包封(air-trap)

•流动问题(flow problems)

•燃烧表面缺陷(burning surface defects)

•流道/流量平衡(runner/flow balance)

-分析结果(Result analysis): 分析结果可以藉由控制项目工作区(Project Workspace)、显示设置工具栏(Display Toolbar)和动画工具栏(Animation Toolbar)在展示窗口(Display Windows)上查看流域分布图标，或是显示XY图( XY Curve)。

2. 保压 (Pack)

保压模型 是分析在射出成型中挤压/保压 (Packing/holding) 的过程。在保压过程中，压力和时间的关系图示如下。

射出成型中挤压/保压 (Packing/holding) 的过程

基本上，当熔融的塑料在模穴内固化的同时，施加挤压压力。塑料的密度补偿了塑料从熔融状态到固态的体积收缩行为 (Volumetric contraction behavior)。保压压力可以设定为等于原始射出填充压力 (一次性射出压力)，或使用更大的压力，通常最大可以高达射出压力的 2 倍。在保压过程中，母模由于完全充满塑料，而具有高的背压 (Back pressure)。此外，射出器螺杆在保压阶段只一点一点向前移动，塑料因此流动缓慢，这被称为保压流 (Packing flow)。

在保压阶段母模达到最高压力，模具表面的因温度降低而开始固化 (Solidification)，保压将继续进行，直到浇口凝固。在保压过程中母模已经充满了塑料，因此压力可以从浇口有效地传递，而靠近模具表面的塑料将首先冷却并固化，使其首先发生体积收缩。然而，在浇口固化之前，塑料在保压压力的作用下，持续在厚度方向上填充塑料。此外，靠近冷却水路的塑料，由于温度较低，具有更高的粘度 (Viscosity) 和较高的流动阻力 (Flow resistance)，使浇口涌入的热熔塑料不容易穿入；因此，熔胶温度在那些区域持续下降造成一个冷却材料区 (Cool material zone)，在此情况下，保压压力的传送变得更加困难。

在高温区，塑料具有低粘度和低流动阻力，使得熔融塑料容易补充收缩的体积，也使得这些区域保持较高的温度。由于温度差产生的差分流动阻力 (Differential flow resistance) 迫使保压流动沿着明确的低阻抗路径前进，压力也同时经由此路径传递到离浇口较远的区域。保压压力必须足够，以克服浇口阻力达到补偿塑料收缩 (Shrinkage compensation) 的目的。

浇口区域周围的粘度在保压过程中逐渐增加，浇口也因固化而造成较强的阻力。此外，增加保压压力延长保压时间会延后塑料的凝固时间，有利于增强压力的传递和降低塑件的体积收缩率。然而过度的保压压力很可能会伴随着模具粘黏 (Mold-sticking)、过多的残留应力 (Residual stress)、毛边 (Flash)、和溢料 (Bleeding) 问题。

相反的，不充分的保压压力会导致塑件产生较大收缩量和塑件空洞 (Empty holes) 等问题。有许多因素在保压过程中影响塑件在射出成型的发展，如保压时间 (Packing time)，熔胶温度 (Melt temperature)，模具温度 (Mold temperature)，塑料材料的类型，流道 (Runner) 和浇口 (Gate)的设计等。仅用试误法来提升产品最终的质量非常困难，而Moldex3D Pack保压模块是协助完成这项任务的强大工具。

l保压功能导览 (Pack Function Overview)

•Solid模型保压分析的基本功能 (Basic Functions of Pack Analysis for Solid Model)

基本功能如下：

-能力: 解决保压相关问题，例如：

•帮助用户评估产品设计中的参数 (例如，塑件的厚度) 如何影响挤压、保压的性能、和翘曲行为。

•帮助使用者测量锁模力 (Clamping force) 的要求作为标准来选择机器尺寸或改造模具，从而优化整个过程。

•帮助用户验证流道系统的设计，以减少造成翘曲的可能性。

•帮助使用者作为问题排除的指引，找出翘曲和/或过度保压的原因。

•帮助使用者检验合适的加工条件设置，如挤压/保压压力，保压时间，以及VP切换

•帮助使用者评估设计参数以进行设计修改或优化。

-分析结果(Result analysis): 分析结果可以藉由控制项目工作区(Project Workspace)、显示设置工具栏(Display Toolbar)和动画工具栏(Animation Toolbar)在展示窗口(Display Windows)上查看流域分布图标，或是显示XY图( XY Curve)。