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仿真回火分析—提升塑料产品附加价值

来源:靖凯科技 日期:2014/3/26 浏览次数:660

塑料产品往往在成型过程中会产生固有的内部残留应力。尤其在射出成型过程的高变形率下,高分子链产生密集排向。经常而言,残留应力会牺牲终端产品的质量,例如:减弱产品强度、抗化学腐蚀性、降低耐磨性、环境应力断裂等,导致尺寸变形或是光学双折射的不良特质(如图一所示)。产业实际用于这类制造问题的解决方案称为回火。回火是一种在塑料玻璃转移温度及软化点之下,透过慢慢加热及冷却塑件来释放塑料内部压力过程。

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图一 模拟充填的延迟效果导致分子链排向及光测弹性

一般而言,回火工艺包括以下几个阶段:(一) 将塑件放置于回火炉;(二) 以一定控制的速率(一般小于1 oC /分)加热塑件到回火温度;(三) 将塑件停留在回火温度一段时间,特定时间取决于聚合物的类型和塑件的厚度;通常会耗时几小时到几天;(四) 以小于0.5度/分的速率冷却塑件至室温。塑件的回火工艺常见的有两种:分批回火与持续回火工艺。分批回火工艺是最普遍的一种,塑件放置于一个温控炉柜/架上。Moldex3D应力模块提供回火仿真工具,帮助使用者了解该工艺(如图二所示)。

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图二 Moldex3D回火模拟

基于产品质量管理的需求,Moldex3D应力模块的翘曲及应力分析可以考虑回火带来的影响。另外,Moldex3D也可以评估因回火导致的塑件尺寸差异 (如图三及图四)。除了Moldex3D应力回火模拟解决方案之外,Moldex3D材料实验室提供全方位的黏弹性应力分析材料检测,用户可以选择线性弹性理论做快速分析,或是黏弹性理论取得较精准的分析。

Simulated residual stress before and after annealing process

图三 回火工艺模拟前跟后的残留应力差异

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图四 利用回火应力分析和翘曲分析控制几何精度


图五 可以选择线性弹性理论及黏弹性理论回火应力分析