案例分析

对简单的MIM产品进行取样时，在烧结产品的表面上可以看到清晰的流动痕迹。该产品是一个简单的圆形部件，壁厚均匀，由钛合金制成。图1显示了产品喷嘴侧和顶出侧表面上的缺陷。

该项目旨在解释缺陷并制定恰当的改善措施。第一步是使用实际生产中的工艺条件来进行产品的模拟。模拟表明，表面缺陷是由局部变化的颗粒浓度引起的。在高剪切梯度区，粘结剂和通常均匀的钛原料颗粒分离。这种偏析导致不同的颗粒浓度，然后被进一步推送到产品中。在产品表面，由于颗粒浓度的不同，烧结后出现不同的收缩行为。这样表面不再是均匀的，在不同位置反射的光线略有不同，整个平面显得很嘈杂，在表面上可以看到流动前沿的进展，如当前示例所示（图1）。在SIGMASOFT^®模拟中颗粒浓度的分布可以很好地再现（图2）。

借助模拟，不仅模拟了缺陷的形态，而且验证了产品的充填和浇口内粒子的偏析是导致这种缺陷形态的主要原因。虽然一开始偏析也发生在浇注系统中，但在浇注系统中仍然能够充分均匀化。

一旦模拟了组件并理解了问题，就可以在虚拟DoE的帮助下测试有意义的解决方案。DoE与实际注塑成型相比，模拟有助于将多个塑模内的变量考虑在计算中。在这个例子中，变量包括充填阶段的不同工艺参数(体积流量)，以及不同的浇口几何形状(浇口的位置和长度)。

根据颗粒浓度的差异，评估工艺参数对偏析的影响。y轴上的值越小，就等于在产品表面的分离越少，产品表面的密度差越小。x轴列出了各种模拟的参数(图3)，在评估过程中可以明显看出，所选择的体积流量和产品的充填时间对偏析有显著影响。这个产品的充填时间越长，浇口剪切梯度越低，偏析越小，产品表面质量越好。浇口的位置对粒子偏析也有影响，但是没有连续的相关性，而是有一个相对理想的位置，能够获得最佳的表面质量。浇口长度对粒子浓度几乎没有影响，因此可以自由选择。

通过模拟确定了该产品最佳的浇注设计方案和最佳的生产工艺参数，从而大大提高了产品表面的质量。