在進行模流分析時，必須了解模擬參數(shù)和實際射出設(shè)定之間的區(qū)別，並正確設(shè)定製程參數(shù)。如此一來，在預(yù)測產(chǎn)品缺陷和分析廢料原因時，才能夠適當(dāng)?shù)亟庾x模擬結(jié)果。以下將以Moldex3D模流分析軟體解說如何進行熱塑性塑膠射出成型設(shè)定的製程模擬設(shè)定。
Moldex3D製程精靈
使用者可在Moldex3D製程精靈中，透過數(shù)種不同的方式來定義射出成型的製程設(shè)定(圖一)。
完整成型週期之製程設(shè)定
以下將分為七大項目說明模擬時最關(guān)鍵的製程條件參數(shù)設(shè)定。
1.射出速度多段設(shè)定
體積流率是熱塑性射出成型中很重要的一項製程設(shè)定。流率會影響到成型產(chǎn)品的外觀、分層結(jié)構(gòu)、配向性、殘留應(yīng)力、體積收縮、機械結(jié)構(gòu)等品質(zhì)特性。過高或過低的流率都會導(dǎo)致不穩(wěn)定的充填狀態(tài)和其他問題。
製程精靈設(shè)定流率的方式與射出機臺相同，都是以逐步或線性多段設(shè)定進行(圖二)。Moldex3D可以自動考慮射出過程時加熱料筒中的熔膠壓縮狀況。
2.射出壓力
在實際射出及模擬環(huán)境中，射出壓力都是多段設(shè)定。在射出階段，一般的製程設(shè)定(在沒有流動不穩(wěn)定且模穴中未出現(xiàn)氣泡的情況下)，波前熔膠壓力等於大氣壓力；最大射出壓力則等於流動路徑中的壓力降。最大射出壓力對於流率的關(guān)係(在大範(fàn)圍的流率下)，壓力最小值者為最佳(圖三)。
| 圖三 : 最大射出壓力(Pmax)與體積射出流率(Vinj)，壓力下降(第一射)及壓力升高(第二射)之間隔。V1到V2之間是流率最最佳的範(fàn)圍。 |
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3.熔膠溫度
預(yù)設(shè)之熔膠溫度相當(dāng)於熱塑性材料製造者所建議的溫度，通常等於熔膠溫度範(fàn)圍的平均值。圖四呈現(xiàn)射出過程中模穴入口熔膠溫度及最大壓力之相關(guān)性之成型問題。降低最大射出壓力或熔膠溫度，將造成短射；而相對的，提高最大射出壓力將導(dǎo)致毛邊，原因是模穴內(nèi)平均壓力升高。
| 圖四 : 熔膠溫度(Tm)與最大射出壓力(Pmax)，以及典型的射出問題。 |
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4.保壓壓力多段設(shè)定
在實際射出機臺及模擬分析中，保壓階段的壓力多段設(shè)定都是逐步或線性時間(圖五)。每個步驟的保壓壓力可設(shè)定為絕對值或相對值(相對於最大保壓壓力)。
| 圖五 : 在保壓壓力多段設(shè)定中，設(shè)定線性壓力降 |
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在切換至壓力控制模式後，原始保壓壓力決定了充填階段時模穴中的熔膠流率。當(dāng)大型薄件產(chǎn)品的原始保壓壓力過低時，會導(dǎo)致流動波前冷卻，而造成高殘留應(yīng)力、表面缺陷等問題。過高的原始保壓壓力則會使充填結(jié)束後的熔膠流率升高，也可能造成高殘留應(yīng)力等問題。圖六顯示保壓時間-保壓壓力關(guān)係圖及典型的保壓相關(guān)問題。
| 圖六 : 保壓時間(tpack)與保壓壓力(Ppack)關(guān)係圖及保壓問題 |
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5.保壓時間
保壓時間一般都設(shè)定為比模穴從加熱料管脫落時間略長。使用者可決定自動或手動設(shè)定保壓時間，方法包括: 產(chǎn)品重量變化隨時間趨於平穩(wěn), 澆口流率快速下降…等等。
6.模溫
以在Moldex3D模擬中的冷卻系統(tǒng)條件設(shè)定上，最簡單的模擬冷卻成型方法，即為設(shè)定均勻的模溫。若使用者在模擬模具冷卻過程時有考慮冷卻水路設(shè)計，則製程設(shè)定將會涵蓋冷卻液溫度、流率等條件進行模具溫度調(diào)節(jié)(圖七)。設(shè)定冷卻水路流率目的，是為了確保水路中形成紊流(建議雷諾數(shù)為5,000至10,000)。
| 圖七 : 冷卻水路和熱澆道系統(tǒng)之製程設(shè)定 |
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7.冷卻時間
一般來說，使用者設(shè)定冷卻時間目的，是為了確保成型產(chǎn)品能冷卻至所需的射出溫度。產(chǎn)品若過早從模具中脫離，將導(dǎo)致翹曲。但使用者可以在產(chǎn)品剛性足夠的情況下(高彈性係數(shù)的熱塑性材料產(chǎn)品)，不用等待內(nèi)部完全固化，就將肉厚物件從模具中移除。除非是當(dāng)產(chǎn)品有高尺寸精確度需求時，是一大例外。
冷卻時間增加，會降低產(chǎn)品翹曲(多虧了應(yīng)力釋放)，但同時也會降低射出機器的性能，使週期拉長。
優(yōu)化製程設(shè)定
Moldex3D提供多種方式讓使用者能夠優(yōu)化射出製程設(shè)定。若要快速評估，使用者可在加工精靈中點擊自動多段設(shè)定(圖二及圖五)，自動計算並決定流率和保壓壓力多段設(shè)定。透過這些演算法，可從先前的模擬中，輸入同一模具和同熱塑性材料的分析結(jié)果資料。
Moldex3D專家模組更提供了不同製程設(shè)定的評估，及其對製程造成的影響，並可藉由實驗設(shè)計法找到最佳的射出成型參數(shù)。這些功能讓使用者再進行製程參數(shù)評估時，提供了非常務(wù)實且強大的幫助。
