注塑成型纤维配向断裂问题
塑胶结合线开裂解决方法
塑胶结合线开裂解决方法
塑胶结合线开裂可能由于多种原因引起，以下是一些建议的解决方法：
1. 选用合适的塑胶材料：确保选择的塑胶材料具有较好的耐磨性和抗压性能，以降低开裂的风险。
2. 优化注塑工艺：合理控制注塑温度、压力和速度，避免过高或过低的参数对塑胶结合线产生不利影响。
同时，注意保证模具冷却均匀，避免局部过快或过慢的冷却造成应力集中而导致开裂。
3. 设计改进：考虑在产品设计阶段增加圆角和过渡区等构造，减少塑胶结合线处的应力集中，从而降低开裂的可能性。
4. 加强表面处理：通过表面喷涂、镀层或其他特殊涂层技术来增加塑胶结合线的耐磨性和耐腐蚀性，减少开裂的风险。
5. 质量监控：建立严格的质量控制体系，确保原材料和生产工艺符合标准要求，减少因为原材料或工艺问题导致的塑胶结合线开裂。
以上建议旨在帮助减少塑胶结合线开裂的风险，具体解决方法可能会依赖于实际情况和产品特性，建议结合具体情况进行分析和调整。
【经验总结】塑胶外壳产品开裂原因分析和解决方案
【经验总结】塑胶外壳产品开裂原因分析和解决方案工程塑料因为其优异的特性——高强度、耐热、耐冲击、抗老化等而被广泛应用于工业零件及各种外壳制造上。
但是塑胶产品开裂也是令人头疼的一个问题，引起开裂的原因涉及模具、成型工艺、塑料材料、环境应力等方面。
今天就讨论一下塑胶产品开裂的原因和解决方案；一、开裂原因浅析及改进建议不同的开裂原因会导致不同的开裂类型，按照实际开发过程中遇到的开裂情况，塑料制品开裂现象通常有四种情况：1.脱模开裂，塑料制品从模具脱出的时候就直接开裂，这种开裂原因和后果比较容易预估；2.可靠性测试开裂，如跌落测试，环境测试，扭曲测试完成后局部开裂或出现裂纹；3.组装开裂，产品在组装过程中开裂；4.应用开裂，产品在放置一段时间后或使用过程中出现开裂，这种开裂往往难以预测，且产生的后果可能是毁灭性的。
以上几种开裂情况，有内因，也有外因，也有相同的原因；针对以上问题，我们分别从以下几个方面全面分析影响产品开裂的主要因素；二、产品设计的影响1.产品壁厚悬殊过大，局部缩水严重；2.设计时产品局部骨位太单薄，承受不了大的冲击力；3.整机设计强度太弱，加强筋太少；4.产品内部尖角太多，注塑时走胶不顺，最好用圆角过渡，减少应力集中的开裂风险；三、模具设计的影响1.进胶口过大2.浇口设计分布不合理，容易形成熔接线，在熔接线附近产品强度最弱；3.冷却系统设计不合理，局部过冷或过热产生应力收缩；4.脱模斜度不足5.模腔设计不良（发生内部应力集中）6.排气不足7.产品顶出不平衡，在顶出时容易局部受力导致开裂；8.模具表面过于粗糙四、注塑工艺的影响1.材料计量过多2.树脂温度过低3.模具温度过低4.射出压力过高，过小都会影响产品强度，压力太大会造成离浇口近的产品结构因应力大而变脆，压力太小会造成产品流动末端接合线强度变弱，产品同样容易开裂，建议根据模流分析数据来调整；5.射出保持压力过大6.射出时间过长7.顶出速度过快或过慢五、塑胶原材料的影响1.材料含有挥发物2.不同材质的混合搭配.3.材料未烘干4.掺入水口料太多5.表面处理时的表面工艺对产品有腐蚀作用，时间久了会产生裂纹；注塑产品开裂影响因素比较多，要综合分析考虑，很多因素相互制约，产品设计要与模具设计提前一起检讨，合理取舍，解决问题，提升品质；。
塑胶件断裂的原因
塑胶件断裂的原因塑胶件断裂是指塑胶制品在使用过程中发生断裂现象，造成使用功能丧失或无法继续使用。
塑胶件断裂的原因有多种，下面将详细介绍几个常见的原因。
塑胶件断裂可能是由于材料本身的质量问题造成的。
塑胶件制造过程中可能存在杂质、气泡、不均匀的塑化等质量问题，这些问题会导致塑胶件的强度不足，容易发生断裂。
此外，塑料材料的老化也会导致塑胶件的断裂，因此在选择塑料材料时，需要考虑其耐老化性能。
塑胶件的设计和加工也会影响其断裂风险。
如果塑胶件的设计不合理，例如壁厚过薄、结构不均衡等，会导致塑胶件在受力时容易发生断裂。
同时，加工工艺的选择和操作技术的熟练程度也会影响塑胶件的断裂情况。
如果加工工艺不当，例如温度过高、冷却不均匀等，会导致塑胶件内部存在应力集中，增加了断裂的风险。
第三，塑胶件在使用过程中受到外力的作用也是导致断裂的常见原因。
塑胶件通常用于各种机械设备和器具中，经常承受着不同方向和大小的力。
如果外力超过了塑胶件自身的承受范围，就会导致塑胶件发生断裂。
此外，温度变化、湿度变化等环境因素也会对塑胶件的断裂风险产生影响。
塑胶件的使用和维护也会影响其断裂情况。
如果塑胶件在使用过程中遭受到过度挤压、过度拉伸等不正常操作，会加大塑胶件断裂的风险。
同时，如果没有进行定期的维护保养，例如清洁、润滑等，会导致塑胶件受损，进而发生断裂。
塑胶件断裂的原因主要包括材料质量问题、设计和加工问题、外力作用以及使用和维护问题等。
在塑胶件的生产和使用过程中，需要注重材料的选择和质量控制，合理设计和加工塑胶件，避免过度受力和不正常操作，并进行定期维护保养，以减少塑胶件断裂的风险，提高塑胶件的使用寿命和安全性。
关于注塑机导柱断裂的原因分析
关于拉杆（哥林柱）断裂的分析及其…….一般来说肘杆式（机铰式）注塑机的拉杆（哥林柱）比全液压式的拉杆容易断裂，其原因何在呢？理由是肘杆式在设计时，由于要考虑系统的刚性，因为肘杆式是靠刚性产生锁模力的，所以一般拉杆直径较大，但奇怪的是——其拉杆反而容易断裂，特别是某些行业，如生产录象带盒子、塑料快餐刀叉等行业，由于产品壁薄，材料流动性好，成型面积大，生产速度要求快，故拉杆连杆（铰边）的断裂是很平常的事，或者模具接触面相对机板接触面较小时候甚至会造成模板断裂。
为何会出现这种反常现象呢？主要原因不外一下几点：一、拉杆断裂的原因分析1、疲劳破坏注塑机的工作过程是交变应力的过程，故任何引起导致应力集中的因素都可能导致疲劳破坏。
如：1）轴径变化较大的台阶处。
2）过渡处缺少圆角、退刀槽等。
3）表面伤痕或者加工螺纹不小心破坏光轴表面。
4）螺纹表面粗糙度太大。
5）螺纹长时间受压，由于表面强度不够而导致表面挤压损坏（调模螺母处）。
6）螺纹表面热处理不当造成应力集中。
7）材料缺陷。
2、过载拉断由于肘杆式靠四根拉杆变形获得锁模力，如果四根拉杆长度不同，则其变形就不一样，如四根中一根较短，则较短的拉杆可能会承受大大超过其本身应承受的1/4锁模力，从而导致拉断；另外四条受力不均，其中一条或两条受力较大，也会引起断裂。
3、温度应变导致拉断如果四根拉杆长短不一，例如：一条长，三条短，那么较长拉杆由于急剧的温度高或降低所引起的热应力，受到另三支杆的约束，处于静不定状态，将导致该拉杆断裂。
4、复合应变所导致的拉断如果模具不平，连杆（铰边）的长度、轴承座的高度及拉杆的长度等零件的综合误差太大，当连杆伸直时，两边受力不均。
那么1）造成后模板摆动，拉杆受弯，拉杆在弯曲应力及拉伸应力的作用下，拉杆容易拉断。
2）造成产品飞边，一般缺少经验的操作者会进一步加大锁模力，从而造成拉杆过载拉断及模具过载变形。
（这种情况在机铰磨损严重的注塑机表现非常明显）。
塑料模具开裂原因及对策
塑料模具开裂原因及对策一、引言塑料模具开裂是生产过程中常见的问题，它不仅影响生产效率，还会增加生产成本。
本文将分析塑料模具开裂的主要原因，并提出相应的对策。
二、原因分析1. 材料问题：模具材料的强度、韧性、耐腐蚀性等性能不足，容易引发开裂。
2. 模具设计：模具设计不合理，如壁厚不均、结构突变、浇注系统不合理等，可能导致模具在应力集中的区域产生开裂。
3. 加工问题：模具加工过程中，热处理、研磨等工艺操作不当，可能导致模具内部产生裂纹，从而引发开裂。
4. 使用条件：塑料模具在使用过程中，受到温度、压力、时间等因素的影响，可能导致模具开裂。
5. 维护保养：模具缺乏适当的维护保养，如防锈、涂油等，也可能导致模具开裂。
三、对策1. 材料选择：根据模具的工作条件和性能要求，选择具有足够强度、韧性和耐腐蚀性的材料。
同时，应确保材料的质量和纯净度。
2. 优化设计：在设计阶段应充分考虑模具的结构和应力分布，尽量减少应力集中。
合理设置圆角、避免结构突变等措施可以有效降低开裂风险。
3. 加工工艺：严格控制加工工艺，确保热处理、研磨等工艺操作的正确性。
加工完成后应进行无损检测，发现并消除潜在的裂纹源。
4. 使用条件：在使用过程中，应控制温度、压力、时间等参数，避免超出模具承受范围。
同时，应定期检查模具的工作状态，发现异常及时处理。
5. 维护保养：建立健全的模具维护保养制度，定期进行防锈、涂油等保养工作。
在存放过程中，应保持环境干燥、清洁，避免模具受到腐蚀和损伤。
四、结论综上所述，塑料模具开裂的原因主要包括材料问题、模具设计、加工问题、使用条件和维护保养等方面。
为了解决这一问题，我们需要从这几个方面入手，加强质量控制和工艺管理，优化设计和维护保养制度。
通过采取有效的对策，可以降低塑料模具开裂的风险，提高生产效率和产品质量。
注塑件喷漆开裂原因
注塑件喷漆开裂是指在进行注塑成型后，对塑件进行喷漆处理时，出现了开裂现象。
这种开裂可能给注塑件的质量和外观带来严重影响，因此了解开裂原因并采取相应的预防措施非常重要。
1.喷漆前处理不当注塑件在进行喷漆前需要进行一系列的处理，包括去除表面污垢、油脂和其他不洁物，以确保喷漆可以牢固附着在塑件表面。
如果这些步骤处理不当，例如清洗不彻底或使用不适合的清洗剂，会导致残留物留在塑件表面，从而影响喷漆层的附着力，导致开裂。
预防措施：在进行喷漆前，确保进行充分的清洗和处理，使用适当的清洗剂，彻底去除污垢和油脂。
同时，也应注意选择合适的表面处理方法，如喷砂、刮砂等，以提高塑件表面的附着力。
2.喷漆材料选择不当喷漆所使用的材料也会对注塑件的开裂情况产生影响。
如果喷漆材料的性质与注塑件的材料不匹配，或者喷漆材料本身的质量不合格，都有可能导致喷漆层的开裂。
预防措施：在选择喷漆材料时，应考虑其与注塑件材料的兼容性，确保二者之间的相容性。
同时，要选择质量可靠的喷漆材料，避免使用劣质产品。
3.喷漆层厚度不均匀喷漆层的厚度不均匀也是导致注塑件喷漆开裂的原因之一。
如果喷漆层的厚度在不同区域存在较大差异，会导致应力不均匀分布，从而引起开裂。
预防措施：在进行喷漆时，需要控制好喷漆工艺参数，确保喷漆层的厚度均匀一致。
可以通过调整喷漆压力、喷涂速度和喷漆距离等参数来实现。
4.环境温度和湿度不合适环境的温度和湿度也是影响注塑件喷漆开裂的因素之一。
如果在喷漆过程中，环境温度过高或湿度过大，会导致喷漆层的干燥时间过短，无法完全固化，从而引起开裂。
预防措施：在进行喷漆时，应确保环境温度和湿度适宜，可以通过控制空调温度和使用除湿设备等方式来达到合适的环境条件。
5.喷漆工艺参数不当喷漆工艺参数的不当选择也可能导致注塑件喷漆开裂。
例如，喷漆压力过大、喷涂速度过快或者喷漆距离不合适，都有可能引起喷漆层的开裂。
预防措施：在进行喷漆前，要对喷漆工艺进行充分的调试和优化。
螺丝柱开裂问题改善方案(注塑)
我产品为外壳，形状如照片，产品尺寸外形为直径150mmX高30mm,胶厚为2.5mm,周围分布6颗螺丝柱，螺丝为M3铜螺柱外形尺寸L15x∅5,铜螺柱为模内注塑一体成型（有一定强度要求）；螺丝柱周边胶厚为1.6mm；由于产品有耐热和耐寒要求，塑胶材质有用到ABS/PC、纯PC，材质有试过拜耳或者沙伯等厂家的多种牌号，一个共同点是啤出来的产品放置十天以上，或者做耐热耐寒测试一天，或者做中性盐雾测试一天，都会出现螺丝柱周边的塑胶开裂的现象，其中盐雾测试一般不针对塑胶产品做，也是在无意中发现也有开裂的现象；模具为三板模，一出一，进胶点在侧边；成型时的参数也试了很多次，如油温机加高模温90-120℃等；都没有解决问题.我了解到的很多用这种模内注塑铜螺母的结构很普通，很难出现开裂的现象，也走访过很多模具厂及同行都很少遇到过这种现象；现在很疑惑，出现问题没办法交货客户，所以很急，还请杨老师抽出时间指教，万分感谢！初步回复如下：1.这种结构即胶包螺母然后胶裂开的情况非常多见，不是少见，主要原因是塑料盒金属的收缩率差异非常大，大约10倍，不裂很难，特别是有有机溶剂诱导等导致应力释放的情况下。
2.解决办法第一是螺母加热，加热到材料的软化温度点比如PC料你就把螺母加热到120度，ABS就加热到80度，找那种可以调温的加热盘，螺母预热，这是第一3.第二就是螺母周围的胶加厚，这有个比例，直径是5，外壁厚1.6这个比例是太小了，外壁要加厚，至少加厚到半径大小吧，但具体你再查阅相关的模具设计手册4.第三个解决办法就是避免此柱末端产生困气，应该说裂的主要原因是应力，但如果困气产生熔接线也会加剧裂，所以要避免困气，这在模具装配时要注意5.后处理，生产时候的加高加工温度是没有用的，反而退火处理会有点效果，试试给产品退火，比如ABS就是75度1.5个小时。
6.其实如果你自动化程度不高的话，注塑时候螺母不要直接成型也行，就是先注塑后热熔植入螺母，也可以的，保准不会裂且生产效率高的很。
为什么注塑模具顶针总容易断裂？有了什么破解决办法？
为什么注塑模具顶针总容易断裂？有了什么破解决办法？一、顶针布置原则(1)顶针布置应使顶出力尽量平衡。
结构复杂部位所需脱模力较大，顶针数量应相应增加。
(2)顶针应设置于有效部位，如骨位、柱位、台阶、金属嵌件、局部厚胶等结构复杂部位。
骨位、柱位两侧的顶针应尽量对称布置，顶针与骨位、柱位的边间距一般取D=1.5mm，另外，进口塑料代理公司应尽量保证柱位两侧顶针的中心连线通过柱位中心。
打开今日头条，查看更多精彩图片(3)避免跨台阶或在斜面上设置顶针，顶针顶面应尽量平缓，顶针应布置于胶件受力较好的结构部位。
(4)丰塑科技在胶件较深的骨位(深度≥20mm)或难于布置圆顶针时，应使用扁顶针。
需要使用扁顶针时，扁顶针处尽量采用镶件形式以利于加工。
(5)避免尖钢、薄钢，特别是顶针顶面不可碰触前模面。
(6)顶针布置应考虑顶针与运水道的边间距，避免影响运水道的加工及漏水。
具体要求参见第十章10.2节。
(7)考虑顶针的排气功能，为了顶出时的排气，在易形成抽真空的部位应布置顶针。
例如型腔较大平面处，虽胶件包紧力较小，但易形成抽真空，导致脱模力加大。
(8)有外观要求的胶件，顶针不能布置在外观面上，应采用其它顶出方法。
(9)对于透明胶件，顶针不能布置在需透光的部位。
二.顶针选用原则(1)选用直径较大的顶针。
即在有足够顶出位置的情况下，应选用较大直径、且尺寸优先的顶针。
(2)选用顶针的规格应尽量少。
选用顶针时，应调整顶针的大小使尺寸规格最少，同时尽量选用优先的尺寸系列。
(3)选用的顶针应满足顶出强度要求。
顶出时，顶针要承受较大的压力，为避免小顶针弯曲变形，当顶针直径小于2.5mm时，应选用有托顶针。
模具脱模困难，容易压断顶针的问题可以通过各种手段减少但始终是无法杜绝,后期维护费用高，进口塑料代理公司给出部分原因及建议如下：1. 生产环境温度高，造成疲劳、顶针材料退火从而失效2. 尺寸精度是否符合使用要求3. 应力集中。
轴在加工台阶时容易在直径变化突然的部位(其他工件在形状变化突然的部位)形成应力集中，从而在使用工程中遇到外力作用(特别是径向力)时开裂或断裂。
注塑成型不良问题原因分析及解决方案
1．产品包胶水口缩水问题。
模具排气不良，射胶速度慢，保压压力和时间不够，都有能造成水口缩水。
增大模具排气，适当提高射胶速度，增加保压压力和时间。
2．产品内应力，造成产品放置一段时间后爆裂问题。
由于产品内残存应力，产品放置一段时间后由于应力的作用，使产品爆裂。
提高注塑时的模具温度，降低射胶压力，来消除产品应力，产品可用退火的方法消除应力。
3．ABS料在用黑色色母时，造成产品易断裂脱皮问题。
是色母的颜料中用了碳粉过多的原因，造成产品脱皮，更换色母颜料。
4.刚开机时产品跑披锋（飞边），生产一段时间后产品缺胶的原因及解决方案。
刚开机时注塑机料管内的熔胶由于加热时间长，熔胶粘度低，流动性好，产品易跑披锋，生产一段时间后由于熔胶不断把热量带走，造成熔胶不足，粘度大，流动性差，使产品缺胶。
在生产一段时间后，逐渐提高料管温度来解决。
5.在生产过程中，产品缺胶，有时增大射胶压力和速度都无效，为什么？解决方案。
生产一段时间后由于熔胶不断把热量带走，造成熔胶不足，粘度大，流动性差，使产品缺胶。
提高料管温度来解决。
6.产品椭圆的原因及解决方法。
产品椭圆是由于入胶不均匀，造成产品四周压力不匀，使产品椭圆，采用三点入胶，使产品入胶均匀。
7.精密产品对模具的要求。
要求模具材料钢性好，弹变形小，热涨系数小。
8.产品耐酸试验的目的。
产品耐酸试验是为了检测产品的内应力，和内应力着力点位置，以便消除产品内应力。
9.产品中金属镶件受力易开裂的原因及解决方法。
产品中放镶件，在注塑时由于热泪盈眶熔胶遇到冷镶件，会形成内应力，使产品强度下降，易开裂。
在生产时，对镶件进行预热处理。
10.模具排气点的合理性与选择方法。
模具排气点不合理，非但起不到排气效果，反而会造成产品变形或尺寸变化，所以模具排气点要合理。
选择模具排气点，应在产品最后走满胶的地方和产品困气烧的地方开排气。
11.产品易脆裂的原因及解决方法。
产品易脆裂是产品使用水口料和次料太多造成产品易脆裂，或是料在料管内停留时间过长，造成胶料老化，使产品易脆裂。
塑胶件断裂的原因
塑胶件断裂的原因1.材料的选择：塑胶件的材料选择不当是造成断裂的一个主要原因。
不同材料具有不同的特性，而不同的应用场景对材料的性能有不同的要求。
如果选用的塑胶材料强度不够，受力时容易发生破裂。
2.设计问题：塑胶件的设计是造成断裂的另一个重要原因。
设计时需要根据受力情况和使用环境对塑胶件进行合理的设计，确保其在使用过程中能够承受预期的力和应力，并且能够避免产生过大的应力集中。
3.加工质量：塑胶件加工过程中的质量问题也是导致断裂的一个重要原因。
如果加工温度不合适、射出压力不稳定、注塑速度过快等，都会对塑胶件的物理结构造成影响，可能导致塑胶件的强度下降，从而容易断裂。
4.老化问题：塑胶件作为一种聚合物，具有一定的老化性能。
在使用过程中，塑胶件会受到外界因素的影响，例如光照、氧化、潮湿等。
这些因素会导致塑胶件逐渐老化，失去原有的性能，发生断裂。
5.温度和湿度影响：塑胶件的性能很大程度取决于环境温度和湿度的影响。
高温会使塑胶件变软，易发生变形和破裂；而低温则会使塑胶件变脆，易发生断裂。
高湿度环境下，塑胶件会吸水膨胀，导致塑胶件失去原有尺寸和性能，进而容易发生断裂。
6.外力作用：塑胶件通常在使用过程中会受到各种外力的作用，如拉力、压力、弯曲力等。
如果外力超过了塑胶件能够承受的极限，就会导致塑胶件发生断裂。
为了避免塑胶件断裂，可以采取以下措施：1.合理选择塑胶材料，确保其具有足够的强度和韧性。
2.在设计阶段充分考虑受力情况和使用环境，合理设计塑胶件的形状和结构。
3.严格控制塑胶件的加工工艺，确保加工质量。
4.在使用过程中注意保护塑胶件，避免过度暴露在高温、高湿等有害环境中。
5.定期检查和维护塑胶件，如果发现老化或损坏，及时更换。
总之，塑胶件断裂的原因多种多样，涉及材料、设计、加工等方面。
通过合理选择材料，优化设计，控制加工工艺，保护和维护塑胶件，可以有效预防塑胶件断裂的发生。
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34
Thank you for your attention!
Fiber-Matrix (FM) interaction on slow orientation kinetics for Retarding Principal Rate (RPR) model
Tseng, H.-C., R.-Y. Chang, and C.-H. Hsu, U.S. Patent Pending in USPTO with Application No. 13/168,211 (2011).
9
連接器翹曲、配向驗證
10
配向影響結構、響應與振動模式
11
纖維配向
流動配向 Flow induces fiber orientation
成形加工
配向模擬 Orientation Modeling 微觀結構
機械性質
纖維配向影響翹曲與結構強度 微觀力學模擬 Micromechanical Modeling
17
纖維配向
18
彈性模數預測
Long fiber Short fiber
19
Shear stress during filling
20
Estimating shear stress in the barrel
Moldex3D Screw Plus module
21
Estimating shear stress in the barrel
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纖維材料利用CAE預測流動的優點
> 可最佳化澆口位置或改變結合線位置 > 決定適當成型條件以改善流動 > 發掘可能導致翹曲的流動行為
15
PLM Product (Plastic) Lifecycle Management
模穴
螺桿分析 流道
冷卻 翹曲 纖維
結構分析
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案例 評估以纖維材料取代鋁合金把手
射出成型纖維配向與斷裂問題剖析與解決
對策
科盛科技
R12.0
長纖維複合材料取代金屬件
2
噴泉流的效應
Skin Shell Core Shell Skin
T.D. Papathanasiou, Flow induced alignment in composite materials
3
延展流的效應
4
結構分析邊界條件
Load 2kg of force applied at the handle B.C. Fixed location around the hole
24
受力形值
Material type Aluminum alloy Long fiber PA Short fiber PA Unfilled PA
For example L/D = 30 of glass fiber requires 0.1 MPa of shear stress to break
32
案例 評估纖維斷裂情形
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纖維在螺桿內即開始斷裂，分析假設纖維在螺桿內部皆未斷裂， 藍色區域為纖維較短(斷裂明顯)區域，降為 0.22 μ m，且多在流道 區域。產品內部則約為 0.3 μ m。 由於實驗觀察得知纖維在進入模穴前便堆積，長度較長者更為容 易，因此較短者便比較容易進入模穴，平均長度會比預測來的更 低。
結論
> 纖維配向為流動所控制，斷裂則由纖維所受之融膠作用於其上 之應力決定。 > 纖維配向為微觀結構，但其影響巨觀機械性質與產品尺寸變異， 因此能有效預測或量測纖維配向是掌握產品品質的重要因素 > 產品生命週期管理(PLM)中，過去忽略射出成型製程之影響，進 而誤導真實產品之特性，應考量製程變異導致之產品機械特性。
Jeffery’s orbit – 單一橢圓粒子運動
Under shear flow
5
Folgar -Tucker ARD model
W is vorticity tensor; D is strain rate tensor; I is identity matrix.
ξ
is shape factor is the scalar magnitude of the rate-of-deformation tensor,
26
加工過程中引發的微觀特性
> 殘餘應力:
– 體縮率差異導致 – 流動分子構型導致
> 材料異方性:
– 分子配向 – 纖維配向分布
> 材料非均質
– 結合線強度下降 – 填料濃度分布不均 – 填料尺寸不均
雲科大 曾世昌, 2007
27
纖維斷裂
28
塑化段對纖維長度的預測
Maximum shear rate from screw or barrel
End deflection, mm 0.152 0.928 0.987 2.95
25
應力分佈
Long fiber Short fiber
Max von Mise stress 1.4 MPa
Max von Mise stress 1.8 MPa
Fiber reinforced material has a more uniform stress distribution
30
平均長度的變化
> 長度從一開始平均6mm到最後會趨於大約300μm
31
纖維斷裂預測
> Critical shear stress τcrit to buckle and break the fiber
ln 2 L D 1 . 75 E crit f 4 2 L D
1 0.9 0.8
L/D 50 L/D 100 L/D 500
Fiber length ratio
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 5 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 50
29
長度分佈變化動畫
> 初始為1000根6mm的fiber, 在shear flow下其分佈的變化狀態
12
纖維材料利用CAE預測翹曲的優點
> > > > 找出產生最小翹曲的澆口位置 對於不同增強材料的含量與基材種類評估最終產品尺寸正確性 診斷並解決現有產品的翹曲問題 在前段產品設計時就對外形最佳化以避免翹曲
13
纖維材料整合模流分析與結構分析的優點
> > > > 測試產品是否可由金屬材料轉換至長纖塑料 纖維配向可輸出至結構軟體進行分析 可找出強度弱點 設計初期便可對產品強度進行最佳化
CI
is the fiber-fiber interaction coefficient and depends on the volume fraction of fibers and the viscosity and temperature of the suspending fluids.
Phelps, J. H. and C. L. Tucker III, " J Non-Newtonian Fluid Mech 156 165-176 (2009).
100 RPM 200 RPM
Barrel
Screw
22
考慮流動引發的微結構進行結構分析
Flow analysis
Orientation information
+
Material parameters
Element properties
Structural simulation software
23
6
長短纖配向與收縮特性不同
> 短纖: 配向強度強
高收縮率
> 長纖: 配向強度低，等向性較高
低收縮率
7
暫態 (transient) 模擬分析
> 克服傳統短纖配向預測的過強過快配向問題
Simple shear flow End-gated plaque
(a) Folgar-Tucker Orientation Prediction
shell
core
iARD-RPR prediction (b) Real Orientation Pattern (Moldex3D’s iARD-RPR prediction)
shell
core
8
iARD-RPR Model
Substantial derivative Jeffery’s hydrodynamics Improved ARD (iARD) model