薄壁注塑成型模擬技術(shù)的關(guān)鍵問題及發(fā)展方向

常規(guī)注塑的填充過程和冷卻過程是交織在一起的，當聚合物熔體流動時，熔體前沿遇到相對溫度較低的型芯表面或型腔壁，就會在其表面形成一層冷凝層，熔體在冷凝層內(nèi)繼續(xù)向前流動，冷凝層厚度對聚合物的流動有著顯著地影響。因為常規(guī)注塑成型時塑件的厚度較厚，所以此時冷凝層對注塑的影響還不是很大。但在薄壁注塑成型中，由于冷凝層的厚度與塑件厚度之比隨著塑件厚度的變薄逐漸增加，所以此時這個影響就很大，特別是二者的尺寸可以相互比較時。研究表明當塑件的厚度減小時，冷凝層對流動的影響將會以指數(shù)形式增加，這也更說明了冷凝層在薄壁注塑成型中的影響之大，所以需要對薄壁注塑成型中的冷凝層的性質(zhì)進行更深入、更全面的研究。因此有關(guān)薄壁注塑成型的數(shù)值模擬還需在以下幾方面做很多工作。

（1）深入全面研究薄壁注塑成型理論，尤其是冷凝層的性質(zhì)，以便提出更加合理的假設條件和邊界條件。由上述分析可知，在薄壁注塑成型過程中，其很多條件和常規(guī)注塑成型有很大不同。模擬時，熔體流動數(shù)學模型的許多假設和邊界條件在薄壁注塑成型中需要進行適當?shù)恼{(diào)整。

（2）確定在薄壁注塑成型中增加的因素，并正確地考慮這些因素。一些在常規(guī)注塑中可以忽略的因素，往往會對薄壁成型熔體流動產(chǎn)生較大的影響。比如，在薄壁注塑中粘度對壓力有明顯的依賴性，而在常規(guī)注塑成型中卻沒有；熔接線強度對塑件性能影響很大，尤其是薄壁塑件，熔接線強度與溫度和壓力有關(guān)，但常規(guī)數(shù)值模擬時沒有考慮壓力的影響；材料的比熱、傳熱系數(shù)和壓力損失等。現(xiàn)有的商品化數(shù)值模擬軟件由于忽略了這些影響因素，因而在預測薄壁注塑成型填充時會出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。

（3）應用真正的三維數(shù)值模擬?，F(xiàn)有商品化的數(shù)值模擬軟件都是使用二維、二維半要素代表三維幾何圖形的簡化模型，沒有考慮物理量在厚度方向上的變化。三維流動區(qū)域即拐角處流動、厚度變化區(qū)域、熔體前端噴泉效應在現(xiàn)有的數(shù)值模擬軟件中還不能表示，而它們在薄壁注塑成型中起重要作用。

（4）注塑成型全過程模擬。目前的模擬軟件主要包括填充、流動、保壓、冷卻、和翹曲分析等模塊，各模塊的開發(fā)是基于各自獨立的數(shù)學模型，忽略了相互之間的影響。但是，從注塑成型工藝過程來看，塑料熔體的充模流動、保壓和冷卻等是交織在一起并相互影響的，這在薄壁注塑成型中尤為明顯。因此，充模流動、保壓與冷卻分析和翹曲模塊必須有機地結(jié)合起來，進行耦合分析，才能綜合反映實際的注塑成型。