注射成型弧形流道流場分析

花少震　曹偉　張世勛　葉曙兵　申長雨

摘要：針對在注射成型過程中，注射熔體的均勻程度以及其進(jìn)入型腔的速度方向?qū)χ萍钠焚|(zhì)會產(chǎn)生很大影響的問題，主要對熔體進(jìn)入型腔前的流動進(jìn)行分析.采用弧形流道，用有限差分法離散連續(xù)性方程和動量方程，用超松馳迭代法求解離散后的代數(shù)方程組，進(jìn)而求出弧形流道熔體流動的速度和壓強(qiáng)分布.結(jié)果表明，在弧形流道中，外層熔體可能進(jìn)入中心層甚至內(nèi)層，局部有旋渦，內(nèi)外層熔體有物質(zhì)和能量交換，所以熔體經(jīng)過弧形流道后密度和溫度場分布更均勻.

關(guān)鍵詞：注射成型； 弧形流道； 超松馳迭代法； 有限差分法； 密度； 溫度場

中圖分類號： TQ320.66

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0 引 言

在實(shí)際生產(chǎn)中，注射成型常采用一模多腔提高生產(chǎn)效率.澆注系統(tǒng)流動平衡，即聚合物熔體同時充滿各型腔，對各腔注塑制件的質(zhì)量有重要影響.隨著對注塑制品成型精度和成型效率要求的提高，多型腔注射成型的充填平衡性問題得到廣泛關(guān)注.對產(chǎn)生充填不平衡的機(jī)理的研究已取得眾多成果[1-4]；研究表明，流道內(nèi)熔體溫度和速度的均勻分布對型腔內(nèi)熔體的平衡充填至關(guān)重要.

以自然平衡多型腔為闡述對象[5]，型腔中熔體充填不平衡的根本原因是二級流道中熔體溫度分布不對稱、不均勻；二級流道中熔體速度分布不均勻程度決定充填不平衡程度；二級流道中熔體速度分布受主流道中溫度分布影響較大.因此，使設(shè)計(jì)的流道能滿足熔體溫度和速度均勻分布的要求，對平衡充填十分必要.本文從流道內(nèi)熔體流場分析方面探討不同尺寸下弧形流道的熔體流動狀態(tài)，旨在為注射成型的充填平衡研究和流道設(shè)計(jì)提供參考.

1 熔體在流道流動的簡化

實(shí)際流道多為管狀，各橫截面內(nèi)關(guān)于原點(diǎn)對稱，可將三維彎圓管流道簡化為二維弧形流道.簡化后的弧形流道尺寸見圖1.

摘要：針對在注射成型過程中，注射熔體的均勻程度以及其進(jìn)入型腔的速度方向?qū)χ萍钠焚|(zhì)會產(chǎn)生很大影響的問題，主要對熔體進(jìn)入型腔前的流動進(jìn)行分析.采用弧形流道，用有限差分法離散連續(xù)性方程和動量方程，用超松馳迭代法求解離散后的代數(shù)方程組，進(jìn)而求出弧形流道熔體流動的速度和壓強(qiáng)分布.結(jié)果表明，在弧形流道中，外層熔體可能進(jìn)入中心層甚至內(nèi)層，局部有旋渦，內(nèi)外層熔體有物質(zhì)和能量交換，所以熔體經(jīng)過弧形流道后密度和溫度場分布更均勻.

關(guān)鍵詞：注射成型； 弧形流道； 超松馳迭代法； 有限差分法； 密度； 溫度場

中圖分類號： TQ320.66

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0 引 言

在實(shí)際生產(chǎn)中，注射成型常采用一模多腔提高生產(chǎn)效率.澆注系統(tǒng)流動平衡，即聚合物熔體同時充滿各型腔，對各腔注塑制件的質(zhì)量有重要影響.隨著對注塑制品成型精度和成型效率要求的提高，多型腔注射成型的充填平衡性問題得到廣泛關(guān)注.對產(chǎn)生充填不平衡的機(jī)理的研究已取得眾多成果[1-4]；研究表明，流道內(nèi)熔體溫度和速度的均勻分布對型腔內(nèi)熔體的平衡充填至關(guān)重要.

以自然平衡多型腔為闡述對象[5]，型腔中熔體充填不平衡的根本原因是二級流道中熔體溫度分布不對稱、不均勻；二級流道中熔體速度分布不均勻程度決定充填不平衡程度；二級流道中熔體速度分布受主流道中溫度分布影響較大.因此，使設(shè)計(jì)的流道能滿足熔體溫度和速度均勻分布的要求，對平衡充填十分必要.本文從流道內(nèi)熔體流場分析方面探討不同尺寸下弧形流道的熔體流動狀態(tài)，旨在為注射成型的充填平衡研究和流道設(shè)計(jì)提供參考.

1 熔體在流道流動的簡化

實(shí)際流道多為管狀，各橫截面內(nèi)關(guān)于原點(diǎn)對稱，可將三維彎圓管流道簡化為二維弧形流道.簡化后的弧形流道尺寸見圖1.

摘要：針對在注射成型過程中，注射熔體的均勻程度以及其進(jìn)入型腔的速度方向?qū)χ萍钠焚|(zhì)會產(chǎn)生很大影響的問題，主要對熔體進(jìn)入型腔前的流動進(jìn)行分析.采用弧形流道，用有限差分法離散連續(xù)性方程和動量方程，用超松馳迭代法求解離散后的代數(shù)方程組，進(jìn)而求出弧形流道熔體流動的速度和壓強(qiáng)分布.結(jié)果表明，在弧形流道中，外層熔體可能進(jìn)入中心層甚至內(nèi)層，局部有旋渦，內(nèi)外層熔體有物質(zhì)和能量交換，所以熔體經(jīng)過弧形流道后密度和溫度場分布更均勻.

關(guān)鍵詞：注射成型； 弧形流道； 超松馳迭代法； 有限差分法； 密度； 溫度場

中圖分類號： TQ320.66

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0 引 言

在實(shí)際生產(chǎn)中，注射成型常采用一模多腔提高生產(chǎn)效率.澆注系統(tǒng)流動平衡，即聚合物熔體同時充滿各型腔，對各腔注塑制件的質(zhì)量有重要影響.隨著對注塑制品成型精度和成型效率要求的提高，多型腔注射成型的充填平衡性問題得到廣泛關(guān)注.對產(chǎn)生充填不平衡的機(jī)理的研究已取得眾多成果[1-4]；研究表明，流道內(nèi)熔體溫度和速度的均勻分布對型腔內(nèi)熔體的平衡充填至關(guān)重要.

以自然平衡多型腔為闡述對象[5]，型腔中熔體充填不平衡的根本原因是二級流道中熔體溫度分布不對稱、不均勻；二級流道中熔體速度分布不均勻程度決定充填不平衡程度；二級流道中熔體速度分布受主流道中溫度分布影響較大.因此，使設(shè)計(jì)的流道能滿足熔體溫度和速度均勻分布的要求，對平衡充填十分必要.本文從流道內(nèi)熔體流場分析方面探討不同尺寸下弧形流道的熔體流動狀態(tài)，旨在為注射成型的充填平衡研究和流道設(shè)計(jì)提供參考.

1 熔體在流道流動的簡化

實(shí)際流道多為管狀，各橫截面內(nèi)關(guān)于原點(diǎn)對稱，可將三維彎圓管流道簡化為二維弧形流道.簡化后的弧形流道尺寸見圖1.