【模具設計】SIGMASOFT® 控制模具溫度提升零件品質

在優化射出成型製程零件時，控制模具溫度至關重要。 軟體計算可以幫助找到最佳的熱設計方案，以改善產品品質。

模具的熱設計是決定射出成型操作性能最關鍵的參數之一。 過去，模具設計很大程度上依賴於猜測和以往經驗，但隨著最新模擬工具的出現，這種方法正在改變。 法國 Oyonnax 的創新塑膠複合材料公司 (IPC) 是該領域的先驅之一，多年來他們一直成功使用 SIGMASOFT® 虛擬模具來設計射出模具的熱流道佈局。

IPC 的做法是透過虛擬分析不同冷卻概念的影響，找到最適合他們需求的方案。 他們將傳統冷卻系統與共形冷卻系統結合起來。 使用 SIGMASOFT® 虛擬模具進行的分析使他們能夠快速檢測每次迭代對模具性能 (循環時間) 和零件品質 (翹曲和殘留應力) 的影響。

在圖 1 中，比較了兩種調溫方案下相同循環時間的模具溫度。 可以看出，使用共形冷卻配置時，模具中的溫度梯度顯著降低。 型腔內的溫度幾乎均勻，熱點峰值從 117°C 降低到 93°C。 透過降低模具溫度，尤其是降低關鍵區域的熱集中，循環時間縮短了近 27%。

此外，利用共形冷卻配置還改善了兩個模具半塊的整體熱傳遞分佈。 圖 2 的左側展示了原始冷卻配置下成型週期中模具溫度的變化。 右側顯示了使用共形冷卻配置的相同成型週期。 可以看出，共形冷卻可以使模腔溫度更接近目標值 (80°C)。

圖 2 也指出，熱流道的導熱影響區域得到了限制。 限制該區域的熱影響可以改善零件品質並縮短循環時間。共形冷卻的另一個好處是透過放置兩個感測器來量化的，一個位於動模半，一個位於靜模半。 目的是為了解決兩個模具半塊之間的溫差問題，因為溫差會對零件變形產生負面影響。

如圖 3 所示，在整個成型週期中，兩個模具半塊之間的最大溫度梯度從 13.2°C 降低到 6.4°C。 另一個好處是，共形冷卻配置下固定半塊的溫度在觀察到的循環部分幾乎保持不變，這再次證明了隔離熱流道產生的熱量的益處。

資料來源 Sigmasoft®