熱塑性塑料流動(dòng)性測(cè)定螺旋線長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)法仿真

劉友成

（邵陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 邵陽422004）

0 引 言

塑料的流動(dòng)性是指在一定的溫度與壓力作用下塑料熔體充滿模具型腔的能力，塑料的流動(dòng)性對(duì)成型工藝制品尺寸、結(jié)構(gòu)有很大的影響。熱塑性塑料流動(dòng)性的測(cè)定方法有熔體指數(shù)測(cè)定法和螺旋線長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)法，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)法操作起來比較復(fù)雜，并且需要相應(yīng)的儀器設(shè)備。所以在教學(xué)過程中一般采用教師演示或者結(jié)合實(shí)驗(yàn)圖片進(jìn)行講解。本文運(yùn)用Pro/E 軟件與模流分析軟件來實(shí)現(xiàn)熱塑性塑料流動(dòng)性測(cè)定螺旋線長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)法的仿真。

1 螺旋線長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)法

螺旋線長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)法是將被測(cè)塑料熔體在一定溫度與壓力作用下，注入圖1 所示的標(biāo)準(zhǔn)阿基米德螺旋線模具內(nèi)，用熔體的流動(dòng)長(zhǎng)度來表示該塑料的流動(dòng)性，流動(dòng)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，塑料的流動(dòng)性越好。

2 螺旋線管道建模

在這里采用Pro/E 繪圖軟件進(jìn)行實(shí)體建模，首先運(yùn)用曲線方程繪制螺旋線，采用笛卡爾坐標(biāo)系，輸入以下參數(shù)方程：

接下來運(yùn)用掃描命令構(gòu)建螺旋線管道模型，用拉伸命令創(chuàng)建直流道部位，最后將文件導(dǎo)出為stl 格式。

3 模流仿真分析

將stl 格式文件導(dǎo)入到模流分析軟件中，劃分網(wǎng)格，設(shè)置注入點(diǎn)位置為直流道的頂端，選用被測(cè)塑料，這里選用PMMA 塑料作為實(shí)驗(yàn)材料。設(shè)定工藝參數(shù)（模具溫度，熔體溫度，注射壓力），分別調(diào)整模具溫度，熔體溫度，注射壓力，分析以上參數(shù)的變化對(duì)PMMA 塑料流動(dòng)性的影響。具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)與仿真結(jié)果如表1 所示。

表1 不同工藝參數(shù)的流動(dòng)性仿真結(jié)果

4 結(jié)果分析

從圖3 與圖4 的對(duì)比分析可以看出，當(dāng)模具溫度從40 ℃調(diào)到60 ℃時(shí)，塑料的流動(dòng)性變化不明顯，從圖3 與圖5 的對(duì)比分析可以看出，當(dāng)熔體溫度從220 ℃調(diào)到240 ℃時(shí)，塑料的流動(dòng)性顯著增加，從圖3 與圖6 的對(duì)比分析可以看出，當(dāng)注射壓力從110 MPa 調(diào)到130 MPa 時(shí)，塑料的流動(dòng)性顯著增加。分析結(jié)果表明，熔體溫度與注射壓力的變化對(duì)PMMA 塑料流動(dòng)性有很大的影響，而模具溫度的變化對(duì)PMMA 塑料流動(dòng)性影響不大。

圖3

圖4

圖5

圖6

5 結(jié) 語

本文運(yùn)用3D 造型軟件與模流分析軟件構(gòu)建了熱塑性塑料流動(dòng)性測(cè)定仿真平臺(tái)，分析了模具溫度、熔體溫度、注射壓力的變化對(duì)PMMA 塑料流動(dòng)性影響，結(jié)果表明，熔體溫度與注射壓力的變化對(duì)PMMA 塑料流動(dòng)性有很大的影響，而模具溫度的變化對(duì)PMMA 塑料流動(dòng)性影響不大。同樣，運(yùn)用以上方法可以對(duì)其他塑料的流動(dòng)性進(jìn)行仿真分析，如在螺旋線管道旁邊增加刻度標(biāo)尺，即可對(duì)塑料的流程比進(jìn)行精確地測(cè)定。