Точность моделирования формования сильно зависит от входных условий. При моделировании обычно анализируется только поведение внутри полости пресс-формы без учета узла впрыска (рис. 1). В процессе впрыска материал сжимается винтом, затем течет по стволу, дульной части и в конечном итоге попадает в полость. Раньше весь процесс упрощался до идеального расхода на входе. Однако этот подход игнорирует изменения свойств материала, которые произошли внутри цилиндра и сопла, что повлияет на реальный расход, температуру и вязкость на входе. Таким образом, изначально существуют различия в условиях производства между симуляцией и реальностью. Чтобы устранить этот зазор, очень важно моделирование внутри ствола.
Рис. 1 Узел впрыска [1]
В традиционном моделировании сила винта, приложенная к расплаву, упрощается до преобразованного расхода. Чтобы всесторонне рассмотреть динамическое поведение винтового зажима в расплаве, мы должны ввести моделирование цилиндра и сопла в процессе анализа. Основываясь на свойстве PVT и моделированном сжатии, изменение плотности материала под давлением внутри ствола и сопла можно описать следующим образом [2]:
В этой формуле ρ - плотность, V - удельный объем, ub - скорость, dsi - площадь, а dt - временной шаг.
В процессе выдавливания расплава шнеком в полость материал сжимается, его удельный объем уменьшается, а объемный расход постепенно уменьшается. Кроме того, когда расплав протекает через узкое сопло, он нагревается за счет интенсивного сдвигового нагрева. Как показано на рис. 2, при протекании через сопло температура материала увеличилась с 190 ℃ до 195 ℃. Более высокое распределение температуры можно также наблюдать на внутренней стенке сопла. Материал на заднем конце ствола находится на большем расстоянии от впускного отверстия, поэтому на него сильнее воздействует явный нагрев. В результате, когда расплав с более высокой температурой течет вперед, температура материала, поступающего из сопла в полость, будет выше (рис. 3). Если не учитывать этот удар от ствола и сопла,
Рис.2 Распределение температуры ствола и сопла
Рис.3 Распределение температуры сопла во времени
С помощью Moldex3D пользователи могут моделировать реальное поведение расплава, сжимаемого внутри цилиндра, путем моделирования зоны сопла. С помощью этой технологии мы можем моделировать, как сжатие в цилиндре влияет на объем материала, а также на давление впрыска. Как показано на рис. 4, скорость потока на кончике винта ниже, чем у сопла. Чем лучше сжимаемость материала, тем более очевидна разница в скорости потока между двумя точками. Точные данные о скорости потока помогут решить проблемы, связанные как с ранней оценкой времени заполнения полости, так и с VP при моделировании. Как показано на рис. 5, разница давлений между наконечником винта и соплом составляет около 5 МПа. Без учета ствола и сопла это давление 5 МПа не будет отображаться,
Рис. 4 Изменение расхода, вызванное сжатием ствола.
