熱塑性塑料流動性測定螺旋線長度實驗法仿真

劉友成

（邵陽職業技術學院，湖南 邵陽422004）

0 引 言

塑料的流動性是指在一定的溫度與壓力作用下塑料熔體充滿模具型腔的能力，塑料的流動性對成型工藝制品尺寸、結構有很大的影響。熱塑性塑料流動性的測定方法有熔體指數測定法和螺旋線長度實驗法，傳統的實驗法操作起來比較復雜，并且需要相應的儀器設備。所以在教學過程中一般采用教師演示或者結合實驗圖片進行講解。本文運用Pro/E 軟件與模流分析軟件來實現熱塑性塑料流動性測定螺旋線長度實驗法的仿真。

1 螺旋線長度實驗法

螺旋線長度實驗法是將被測塑料熔體在一定溫度與壓力作用下，注入圖1 所示的標準阿基米德螺旋線模具內，用熔體的流動長度來表示該塑料的流動性，流動長度越長，塑料的流動性越好。

2 螺旋線管道建模

在這里采用Pro/E 繪圖軟件進行實體建模，首先運用曲線方程繪制螺旋線，采用笛卡爾坐標系，輸入以下參數方程：

接下來運用掃描命令構建螺旋線管道模型，用拉伸命令創建直流道部位，最后將文件導出為stl 格式。

3 模流仿真分析

將stl 格式文件導入到模流分析軟件中，劃分網格，設置注入點位置為直流道的頂端，選用被測塑料，這里選用PMMA 塑料作為實驗材料。設定工藝參數（模具溫度，熔體溫度，注射壓力），分別調整模具溫度，熔體溫度，注射壓力，分析以上參數的變化對PMMA 塑料流動性的影響。具體實驗參數與仿真結果如表1 所示。

表1 不同工藝參數的流動性仿真結果

4 結果分析

從圖3 與圖4 的對比分析可以看出，當模具溫度從40 ℃調到60 ℃時，塑料的流動性變化不明顯，從圖3 與圖5 的對比分析可以看出，當熔體溫度從220 ℃調到240 ℃時，塑料的流動性顯著增加，從圖3 與圖6 的對比分析可以看出，當注射壓力從110 MPa 調到130 MPa 時，塑料的流動性顯著增加。分析結果表明，熔體溫度與注射壓力的變化對PMMA 塑料流動性有很大的影響，而模具溫度的變化對PMMA 塑料流動性影響不大。

圖3

圖4

圖5

圖6

5 結 語

本文運用3D 造型軟件與模流分析軟件構建了熱塑性塑料流動性測定仿真平臺，分析了模具溫度、熔體溫度、注射壓力的變化對PMMA 塑料流動性影響，結果表明，熔體溫度與注射壓力的變化對PMMA 塑料流動性有很大的影響，而模具溫度的變化對PMMA 塑料流動性影響不大。同樣，運用以上方法可以對其他塑料的流動性進行仿真分析，如在螺旋線管道旁邊增加刻度標尺，即可對塑料的流程比進行精確地測定。