从前两期的分享中我们知道了Moldflow材料数据在模拟分析中扮演着至关重要的角色，它们不仅定义了材料的基本物理和力学特性，还深刻影响着模流分析的结果
这期我们分享一下Moldflow材料数据中关键参数的详细解释及其对模流结果的影响作用
下图一为材料数据中的第一页，此页主要介绍材料的一些基本信息：材料牌号、制造商、材料名称缩写、填充物类型和占比、数据测试来源和测试日期，此页数据我们主要查看的信息为材料的测试日期和填充物的类型和占比，测试日期一般为5-10年内测试的数据，准确度会相对较高
▲ 图一下图二为材料数据中的第二页，此页主要介绍材料的一些推荐工艺，我们会根据此页推荐工艺确定分析时的工艺参数，同时根据此页一些数据确认分析结果是否合理
▲ 图二我们在进行初次方案分析时模温、料温我们会使用推荐温度的中间值，这样做的目的可以使方案拥有一个比较大的成型窗口
有利于试模过程中工艺的优化和生产的稳定性
绝对最大熔体温度为：材料在成型过程中所能承受的最高温度，如果温度超过此值，材料会发生降解，降低材料的使用性能，一般通过查看流动前沿温度结果，使最高温度低于此值，此数据也为方案是否合理的参考之一
顶出温度定义为：当产品区域的温度低于顶出温度数值时，产品有足够的强度来承受顶出力并且顶针不会造成较大变形或痕迹
软件中，达到顶出温度的时间结果是根据此数据进行计算
用户可以参考顶出温度的时间结果进行产品成型周期的评估
在分析工艺设置时模具温度设置不可以高于顶出温度的数值，否则产品局部区域无法满足顶出要求
最大剪切应力和最大剪切速率结果也为方案评估的参考数据之一，可以通过模流结果中的，壁上剪切应力、剪切速率和剪切速率最大值进行查看，产品成型过程中的最大值需要小于材料的极限值，如果超过极限值会造成局部剪切生热过高，材料发生降低，也可能会造成局部应力较高，改善剪切应力和剪切速率的主要方法为：提高模温料温、降低射速、增加产品壁厚
从图二中可以看到一部分数据的颜色为红色，一部分数据为黑色，当数据为红色时，说明此材料的此项数据未经过实际的测试，从同类别其他材料的数据借用过来；当数据为黑色时，说明此数据经过实际测试获得
数据为黑色时，结果的准确度会相对较高
材料数据第三页为流变属性相关的材料数据下图三为材料数据中的第三页，此页主要为流变属性相关的一些数据，当结果出现填充模型不准确或者峰值压力较高或者不准的问题，可通过此页寻找一些优化方法
▲ 图三接合点损失：指当熔体流经的路径直径差异巨大时（例如从流道的末端流到浇口），对发生的压力损失的计算
使用柱体单元进行流道建模时，无法考虑结合点的压力损失，因此引入C1、C2值进行流道浇口处压力的修正，此数值对实体流道单元无效，当材料数据不包含C1、C2值时，对压力结果又比较关注，建议使用实体流道并使用3D网格进行方案建模，结果会更加准确
当压力结果与实际差异较大时也可通过更改C1、C2值校正模流结果和实际的偏差
转换温度指聚合物的冻结温度
在此温度下，熔体转变为实体
转换温度对应于非晶态材料的玻璃化转变温度 (Tg) 和半结晶聚合物的结晶温度 (Tc)
模流结果中冻结层因子是根据此数据进行计算，通过查看冻结层因子查看浇口和产品各区域的冻结时间，并依此判断浇口尺寸是否合理和是否局部区域壁厚过厚，影响产品周期
Moldflow粘度指数，通过此数据可以判断不同材料的粘度情况，当方案压力过高时，可以通过此数据对比不同材料的粘度指数，选择一款粘度更低的材料进行生产
此数据中，VI(300)327 表示在 1000 1/s 的剪切速率和 240℃ 的温度下，该材料的粘度为 327 Pa.s，指数数值越大说明此材料的粘度越大
熔体熔融指数（MFR），可以通过此数据判断材料的粘度，但此数据不会参与到Moldflow软件计算，因此此数据没有也不会对结果造成影响
MFR 指描述指定熔体流动的容易程度的 ISO 标准量度
该值越高，说明此材料粘度更低
“温度”指 MFR 度量中用于熔化材料的温度
“载荷”指 MFR 度量中用于推动材料流过料筒的质量
“度量的 MFR”指特定熔体的质量流率
该值是以每 10 分钟内的克数 (g/10 min) 进行度量的，代表 10 分钟内流经毛细管的熔体质量
点击绘制粘度曲线，可以打开此材料的粘度曲线，曲线横轴代表塑胶的剪切速率，剪切速率越大，粘度越低；曲线的纵轴为材料的粘度；不同曲线代表不同温度下的粘度数值，温度越高，粘度越低
通过此曲线可以查看粘度对温度和剪切速率的敏感程度
当实际生产出现注塑压力过高的问题，可以更快速找到参数优化的方向
从上面粘度曲线我们知道的影响材料粘度的主要因素是剪切速率和温度，除了这俩参数外，压力也会对粘度造成一定的影响，压力越高，材料的粘度也会越大
而Cross-WLF粘度模型中D3值，为修正压力对粘度的影响引入的修正系数，通过D3和粘度模型中的其他数据进行配合，修正压力结果的计算，当产品为薄壁类产品或者流长比较长的方案都会导致压力过高，如果压力最大值超过100MPa，最好分析数据中包含D3值，此时的压力结果会相对准确
当压力结果与实际差异较大时可以通过此调节此数值和C1、C2值进行压力校正
※注意：当方案中，热流道体积过多时，带D3值会过高估算压力的数值
下图四为材料数据中的第四页，此页数据主要为材料热属性相关的数据，对冷却变形相关结果的计算会有比较大的影响，比热数据和热传导数据组数越多，结果会越准确
▲ 图四下图五为材料数据中的第五页，此页数据为材料PVT相关数据，对产品的收缩和变形计算有着较大影响
▲ 图五PVT曲线中的P代表压力，T代表温度，V代表体积比容，通过此数据可以查看不同温度和压力下产品体积的变化和产品体积对温度、压力的敏感性
材料为无定型材料和半结晶性材料的PVT曲线会存在较大差异，可以通过此曲线判断材料为无定型材料还是结晶材料
左图为无定型材料的PVT曲线，曲线在随温度变形中无明显转换点，无定型材料转换点对应材料的玻璃转换温度（Tg）；右图为半结晶性材料的PVT曲线，经过转换点以后曲线会有明显的变化，晶体材料转换点对应材料的结晶温度（Tc）
下图六为材料数据中的第六页，此页主要为机械性能相关的材料数据，弹性模量数值越大，说明材料的刚性越强，抵抗变形的能力也越大
而变形的主要原因就是产品内部的收缩力和产品刚度的较量，产品刚度小于内部收缩力，产品就会发生变形
▲ 图六热膨胀（CTE）数据的横向各向同性系数，这些输入用于指定材料（复合材料中的基材 + 纤维/填充物）的热膨胀属性
横向各向同性 CTE 系数与机械数据模型共同解释了流动方向和垂直流动方向中属性的变化
材料不含玻纤时，A1、A2值相同；材料含玻纤时，A1、A2数值不同以下是横向各向同性 CTE 系数：Alpha 1：流动方向的热膨胀系数；Alpha 2：垂直方向的热膨胀系数
熔接线强度数据测试目前未正式商业化，当含有此数据时，软件会根据此数据进行熔接线强度的计算
下图七为材料数据中的第七页，此页数据主要为材料收缩相关的数据，对变形结果的计算有着比较大的影响，在此页可以更改软件计算收缩使用的收缩模型；其中CRIMS模型为对中性面和双层面网格变形计算的修正模型，通过测试标准样条在不同工艺下实测的收缩数据，拟合A1-A6值，使用A1-A6值对变形结果进行校正
当数据中含有CRIMS模型时，变形结果会非常准确，A1-A6数据的拟合为欧特克专利算法，需要欧特克正式授权的测试机构才可进行测试和拟合
在Moldflow2024版后，此数据也可同时用于3D网格的变形修正，使用时可将分析模型设置为STAMP模型，对3D网格变形的准确度也有较大的提升
▲ 图七下图八为材料数据中的第八页，此页为填充物、纤维相关的属性，在此页可以编辑纤维分布的计算模型和玻纤的一些机械性能，不同的模型会使变形结果存在一定的差异，当变形结果和实际存在差异时，可通过更改此页数据进行变形结果的校正
▲ 图八下图九为材料数据中的第十一页，此页为材料数据完整性指示器（老版本名称为:质量指示器），通过此页可以辅助判断一下材料数据的完整性和准确性，数据等级分为金级、银级、铜级，等级越高，数据准确度相对较高；不过也存在部分材料银级的准确度也比较高，这是由于此材料可能多年未更换配方，材料数据也未更新测试导致此材料数据等级为银级
填充、保压、翘曲材料等级关系为填充≥保压≥翘曲
即填充等级为银级时，保压、翘曲等级只能为银级或铜级
▲ 图九以上为Moldflow数据库中常见材料数据的定义及功能的介绍，接下来对一些数据进行一些详细的说明和案例的对比Ø 结合点损失法系数1. 结合线损失法系数说明在浇注系统的收缩特征（例如，流道之间、流道和浇口之间以及注塑模具的入口处）处常常可以观察到大的压力降
剪切粘度、流体惯性和拉伸粘度也会影响接合点损失
接合点损失模型来自描述压力降特性的流动实验
接合点损失模型可用于提高浇注系统中的压力和流动平衡的预测
接合点损失模型将入口压力降和收缩时的壁剪切应力相关联
系数之间也存在一定关联，只要C1 升高， C2就会降低
如果浇口形式是潜浇口/点浇口/弯钩浇口，请留意材料的结合点损失法系数C1和C2是否完整
2. 结合点损失法系数的参考值下图为常见材料的结合点损失法系数的参考值，当材料数据中没有时，可以参考下图数值，并通过调整C1 C2值进行结果校正
3. 结合点损失法系数的影响范例下图为考虑和不考虑结合点损失法系数的影响案例，从结果上可以看出考虑结合点损失法系数的压力会相对较高
Ø 单点热属性数据和多点热属性数据对比1. 比热数据和热传导数据必须是多点测量（即不同温度下的测量数据），热属性主要对产品的冻结时间和产品翘曲有一定影响
2. 直角模型翘曲验证研究3. 比热数据对冻结时间的影响4. 热导系数对冻结时间的影响5. 热参数对翘曲的影响Ø CRIMS收缩模型对结果的影响1. 有CRIMS数据会使分析结果和实际更匹配2. STAMP的验证案例一从下图可以看出当使用STAMP数据分析时变形准确度会有明显提升3. STAMP的验证案例二当使用STAMP数据分析时，变形的量值准确度也会有很大的提升
在Moldflow模拟分析中，材料数据起着至关重要的作用
它不仅是模拟的基石，而且直接影响到模拟结果的准确性和可靠性
通过本文的讨论，我们可以看到，材料数据在模拟中的应用不仅限于描述材料的基本物理性质，还涉及到更为复杂的流变学和热力学行为
这些数据为模拟提供了必要的边界条件和初始条件，使得模拟能够更接近实际的成型过程
材料数据的准确性对于预测成型缺陷、优化工艺参数以及指导模具设计都有着不可忽视的影响
在实际应用中，我们应该充分认识到，尽管Moldflow模拟软件具有强大的功能，但模拟结果的准确性仍然高度依赖于材料数据的质量
因此，在进行模拟分析前，我们必须确保所使用的材料数据是准确且可靠的
随着材料科学的不断进步和计算机技术的飞速发展，未来的Moldflow模拟将能够更精确地描述材料行为，为塑胶产品行业的创新设计和制造提供更有力的支持
我们期待着通过更加精细化的材料数据，能够进一步提高模拟的精度，为塑胶制品行业的持续发展贡献更多的智慧和力量
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