热塑性塑料流动性测定螺旋线长度实验法仿真

刘友成

（邵阳职业技术学院，湖南 邵阳422004）

0 引 言

塑料的流动性是指在一定的温度与压力作用下塑料熔体充满模具型腔的能力，塑料的流动性对成型工艺制品尺寸、结构有很大的影响。热塑性塑料流动性的测定方法有熔体指数测定法和螺旋线长度实验法，传统的实验法操作起来比较复杂，并且需要相应的仪器设备。所以在教学过程中一般采用教师演示或者结合实验图片进行讲解。本文运用Pro/E 软件与模流分析软件来实现热塑性塑料流动性测定螺旋线长度实验法的仿真。

1 螺旋线长度实验法

螺旋线长度实验法是将被测塑料熔体在一定温度与压力作用下，注入图1 所示的标准阿基米德螺旋线模具内，用熔体的流动长度来表示该塑料的流动性，流动长度越长，塑料的流动性越好。

2 螺旋线管道建模

在这里采用Pro/E 绘图软件进行实体建模，首先运用曲线方程绘制螺旋线，采用笛卡尔坐标系，输入以下参数方程：

接下来运用扫描命令构建螺旋线管道模型，用拉伸命令创建直流道部位，最后将文件导出为stl 格式。

3 模流仿真分析

将stl 格式文件导入到模流分析软件中，划分网格，设置注入点位置为直流道的顶端，选用被测塑料，这里选用PMMA 塑料作为实验材料。设定工艺参数（模具温度，熔体温度，注射压力），分别调整模具温度，熔体温度，注射压力，分析以上参数的变化对PMMA 塑料流动性的影响。具体实验参数与仿真结果如表1 所示。

表1 不同工艺参数的流动性仿真结果

4 结果分析

从图3 与图4 的对比分析可以看出，当模具温度从40 ℃调到60 ℃时，塑料的流动性变化不明显，从图3 与图5 的对比分析可以看出，当熔体温度从220 ℃调到240 ℃时，塑料的流动性显著增加，从图3 与图6 的对比分析可以看出，当注射压力从110 MPa 调到130 MPa 时，塑料的流动性显著增加。分析结果表明，熔体温度与注射压力的变化对PMMA 塑料流动性有很大的影响，而模具温度的变化对PMMA 塑料流动性影响不大。

图3

图4

图5

图6

5 结 语

本文运用3D 造型软件与模流分析软件构建了热塑性塑料流动性测定仿真平台，分析了模具温度、熔体温度、注射压力的变化对PMMA 塑料流动性影响，结果表明，熔体温度与注射压力的变化对PMMA 塑料流动性有很大的影响，而模具温度的变化对PMMA 塑料流动性影响不大。同样，运用以上方法可以对其他塑料的流动性进行仿真分析，如在螺旋线管道旁边增加刻度标尺，即可对塑料的流程比进行精确地测定。