射出成形课程一update

,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片本文樣式,第二階層,第三階層,第四階層,第五階層,*,第一單元,射出成形基本概論,講師李柱峰,射出成形之介紹,1,射出成形基本概論,射出成形之程序介紹,射出成形之一般理論,充填之三階段介紹,射出成形要因介紹,射出成形重點說明,注道、澆道、冷料井、澆口之說明,24個名詞解釋,2,射出成形之三種狀態圖,3,1.,關模,2.,充填,3.,後冷卻,4.,開模,5.,頂,出,6.,處,理,1.關模,2.昇壓,高壓鎖模時期,3.後冷卻,4.壓拔,4.開模,5.頂出,6.處理,鎖模機構,座 進,2.射出,2.壓縮,2.保持,前冷卻,計量延遲,可塑化,計量進料,座 退,塑料滯留期間,射出機構,週 期,射出成形工程順序示意圖,4,1,2,3,4,5,6,7,8,開關模,射出,時間,冷卻時間,1,兩半邊模已閉合，注射螺桿開始前進。,注射螺桿將塑料注入模腔並予以填滿。,模腔內塑料開始收縮，注射螺桿繼續二,次射膠。塑膠澆口，二次射壓停止。,模腔內塑件開始冷卻；同時注射螺桿旋,轉，使原料進入加熱筒熔融塑化。,螺桿退至定位，原料已完成塑化。螺桿,向後鬆退，避免塑料從噴嘴漏出。,塑件冷卻定形，同時注射螺桿完成射料,準備。,滑動模板後退，兩半邊模打開。退件機,構將塑件頂出。,清除塑件，噴脫模劑，安裝嵌件、插針,等。模具重新閉合，下一循環開始。,2,3,4,5,6,7,8,5,結晶性,材料成型收縮率較,大,。,非結晶性,材料成型收縮率較,小,。,6,塑流的,噴泉,(,fountain effect),與,皮膚效應,(,skin effect),熔融的塑膠在流動時，是有如,噴泉方式的前進,，此稱為,噴泉效應,；而當塑流接觸到較冷的模壁時，則靠,近模壁,的部份將會先行,固化,，此稱為,皮膚效應,。,先行凝固的,皮膚層厚度,和,散熱的速度,有關，通常在下列的情形下會形成較厚：1.模壁溫度較低。2.塑料溫度較低。 3.流路較窄、較薄。4.流速較慢。,皮膚層因凝固而無法流動，在它與中心部流動層之間將會產生較大的剪切力，這不僅會阻礙塑膠的流動，嚴重時也會破壞塑膠的結構；不過剪切力也會產生熱量，當新生的熱等於散掉的熱時，皮膚層在塑流繼續當中就不再增加其厚度。,皮膚層,由於是極短的時間被凝固，所以它跟較充分收縮的中心部比起來，是比較,鬆散,(,密度低,),的分子結構,，,這是成形品變形翹曲的要因之一，而且皮膚層也是營影響凹陷，真空泡，短射以及表面外觀等很重要的因素,。,7,8,分子配向,(,molecular orientation),與,鬆弛,(,relaxation),熔融塑膠流動時，因受,噴泉效應,與,剪切力,的作用，分 子鏈會,沿流動方向排列,，此稱為,分子配向,；而當流動結束，如塑膠仍有足夠的溫溫度則會朝,原來的糾纏結構回復,，此稱為,鬆弛,。,配向,與,鬆弛,的程度取決於,料溫,、,模溫,、,射出速度,、,肉厚、材料黏度以及射出時間等,；,它會影響成形品縱橫及厚度方向之收縮率，也是變形翹曲的另一要因；同時它也使成形品各有不同程度的方向性，改變不同方向的性質,。,9,10,塑膠的,流動黏度,有一個理論說塑膠的,黏度決定於分子鏈的糾纏程度,，,糾纏的程度越少，黏度就越低,，反之亦然；而塑膠本身的,分子量大小,，,分子結構,以及外在的,加工溫度,，,流動切斷力,(使分子鏈配向)和,受壓縮的程度,等都會影響它的糾纏，此既影響塑膠黏度之因素。,11,充填三階段：,1.,射出相,熔融的塑膠,被,快速射入模腔,，剛,好到達最遠端為止的,階段。,2.,壓縮相,為提高模腔,內塑膠密度達到適當,程度，熔融的塑膠,繼,續被高壓擠入,的階段。,3.,保持相,為避免模腔,內塑膠因內壓高而逆,流，以及補充模腔內,塑膠因收縮發生容積,不足，而以適當壓力,繼續保持抵擋及補料,之階段。,12,充填三階段,1.,射出相,(,injection phase),變化：在這一階段，塑流所受的阻力一般而言尚不太高，,所以,模腔內壓,(,cavity pressure),上昇緩慢而有限,，,密度,也因受到壓縮不多而,提高不大,，進入模腔的,料溫取決於模溫及射速,。,影響：在這一過程，,成形品的外觀,，,結晶度,以及,分子方,向性,等嚴重的受到塑膠射出速度快慢之影響。,13,充填三階段,2.,壓縮相,(,compression,phase),變化：,模腔內壓,因塑膠的被壓縮而,快速上昇,，,料溫,的下,降,取決於模溫和壓縮時間,。,影響：,成形品的輪廓,在這一階段決定，唯因壓縮過度發,生毛邊或損壞模具的機會甚大。,14,充填三階段,3.,保持相,(,holding,phase),變化：高溫的塑膠進入模腔已相當有限，模腔內塑膠,開始進入前冷卻階段(,post cooling)，,內壓,因料溫,的降低也,逐漸下降,；內壓已回降到一大氣壓的,部位開始收縮；在此階段各處材料,密度,的,變化,基本上,不大,，而,溫度,的,下降,倒是相當,快速,(,模溫為最主要因素)。,影響：成形品的,尺寸,、,重量,、,凹陷,、,真空泡,、,結晶度,、,分子方向性,、,變形以及應力的殘留,等均受此階段,的影響。,15,射出成形要因分析圖,製造商,射出成型機,樹 脂,含水率,乾燥方式,時間,材質,結晶性,黏度,添加物,螺桿,保壓,冷卻,加熱法,逆止環,形狀,噴嘴形式,壓力,步驟,時間,射出,夾模,可塑化,速度,步驟,擠壓方式,壓力,力,平行度,夾模方式,溫度,計量機構,轉速,成品品質,模 具,作業員,技術,熟練度,頂出,強度,溫度,澆道系統,精度,插銷位置,形式,速度,尺寸,材質,加熱方式,模穴溫度,料門,尺寸,澆道 形狀,模穴,澆道尺寸,模穴尺寸,分模線精度,平行度,16,射出成形之重點,17,射出成形之重點,18,注道、澆道、冷料井、澆口,1.,注道,、,豎澆道,(,sprue),是,接合射出成形機噴嘴的部份,，其末端連接於澆道,(,橫澆,道,)。,注道襯套前端的,R,半徑應稍大,於噴嘴的,r,半徑,(大,1-2,mm,),，,以免在與噴嘴的接觸部洩漏料而不易剝脫注道。為,了容易剝脫固化的注道，設計,2-4度的斜度,。,2.,澆道、橫澆道,(,runner),是自,注道至成形品之通路,，通常設在合模線兩側，澆道,的剖面通常是圓形。多模穴模具的成形品與澆道配置很,重要，應使,流進各模穴的成形材料同步而均勻,。,19,注道、澆道、冷料井、澆口,3.,冷料井,(,cold slug well),射出成形機的噴嘴前端在射出後仍有少量熔融材料殘留，,此,殘留材料在下次射出前凝固，若直接進入成形品中會,造成製品外觀不良，為了防止如此設計冷料井，,使射出,材料前端的凝塊積滯此處,。,4.,澆口,(,gate),是,成形材料自澆道進成形品的入口,，它與成形品設計有,直接關係，澆口原則上設於成形品中央附近較厚部位。,澆口一般有直接、側向、跳動、潛入式(隧道)、針點、薄,膜形、盤形、柄形、扇形、環形、熱澆道用等澆口,。,20,名詞解釋：,1.,鎖模力,：,關閉模具所須最大壓力之值,，一般以噸表示，其意義,即為成形可能的成形品投影面積上所須之壓力。此力,量必須用鎖模來抵抗，才不致於使製品起毛邊，及製,品精度無法達到要求。,理論上，,成形成品時所須之鎖模壓力為成形時之射出,壓力乘於成形品的投影面積,。實際上，由於塑膠膠料,在充填時會有壓力降的產生，故應以射出充填滿模穴,後所造成壓力降後之端值乘於成形品之投影面積。,2.,最大射出壓力,：,指以最大壓力射出時，料管內塑膠經擠壓，每,單位面積所受的壓力,，一般以,Kgf/cm,2,為單位，以往最,高射出壓力的要求大約在1000,2000,Kgf/cm,2,，,泛用塑,膠一般要求在1200,Kgf/cm,2,，工程塑膠在1600,Kgf/cm,2,以,上。,21,名詞解釋：,3.,射出量,：,理論上，,射出成形機的射出容積為料管或螺桿斷面積,乘於最大螺桿行程,，即,V=,/4D,2,*S，V：,射出容積、,D,：,料管內徑或螺桿直徑、,S,：,最大螺桿行程。,射出量=射出容積(,cm,3,)*,塑膠密度(,gm/ cm,3,)*,行程效率,行程效率一般採用0.8,0.95依塑性流動好壞決定。塑,料密度因塑料之不同而有不同，但實際的射出量大致,上,採用理論射出量的70,80%。,一般射出成形機的射,出量是根據,PS,而定的，因而各種塑膠原料的密度不同,射出量也隨之變更。在實際生產過程中為求得高品質,的製品及配合生產速度，而要求膠料能平均吸收熱量,；或使用工程塑料時，就必須要求製品總重量與理論,射出量之比例，,一般以不超過75%為準且不得少於20%,。,22,名詞解釋：,4.,塑化能力,：,係指在一單位時間內螺桿所能塑化以,PS,材料為基準之,重量,，一般以,Kg/hr,或,g/sec,為單位；此一能力涉及成形,中，能否在產品冷卻過程終結前，螺桿有足夠能力來,補充塑料以供下一成形所需，不影響及成形週期時間,或生產效率。,理論上，成形品重量以此數值除時，即可得到成形塑,化之計量時間。可惜依目前理論計算之狀態與實際結,果相當不吻合，偏離計算值甚多，仍然是一個不確切,之理論值。如同射出率一般，,必須根據實際試射的結,果，才能得到較佳可做判斷的數值,。由於螺桿旋轉數,和電熱器之熱容量亦深深地影響可塑化能力之故，試,模時應該考慮綜合的條件以為判斷。,23,名詞解釋：,5.,射出率,：,指成形機每單位時間能射出最大的塑料量,，單位為,cm,3,/sec,，,與射出速度成正比，射出速度在料管內一般要,求在,50,240,mm/sec,，,為因應流動不易之塑料或產品肉厚,偏薄不易充填之成形品，,300500,mm/sec,已為目前之成形,業者所需求,。射出率的理論計算值因塑膠的熔融黏度或模,具內部之流動阻力而與實際之數值會有所不同。,6.,螺桿尺寸,：,指螺桿直徑大小,，以相同鎖模的成形機而言，廠商通,常會提供三種尺寸的螺桿供客戶選擇；,較大螺桿具有,較大的射出量、射出率以及塑化能力，相對的在射出,壓力上會較小，與螺桿截面積成反比,。,24,名詞解釋：,7.,螺桿行程,：,射膠到極限與鬆退到極限之間，螺桿所移動的最大距,離，亦指,螺桿在最末端與最前端之距離,。,8.,射嘴行程,：,指,射座在最末端與最前端之距離,。,9,.,螺桿轉速,：,指螺桿受液壓或電動馬達經變速而傳動之最大轉動速,度,，一般而言，,轉速愈快則塑化能力愈大，但塑化品,質相對下降,，螺桿轉速要求一般為：,小型機30至250,rpm,，,中型機25至150,rpm,，,大型機15至80,rpm,。,10.,射嘴閉合力,：,指射嘴抵住模具豎澆道襯套的力量,，基本之需求,為能夠抵抗射出膠料時所造成的反作用力，不致,使射座後退；,一般為射出產生力量的3040之間,。,25,名詞解釋：,11.,開模行程,：,指開模時最大開啟的距離,，一般視成形品之需求，以,能夠順利取出成形品為基本要求。在選用射出成形機,時，首先要考慮成品的高度，因為射出機的開模行程,是依製品高度來加以調整，簡單的說就是以製品高度,乘以2加上澆口高度，就是所需的開模行程。,開模行,程=製品高度 * 2 + 澆口高度,。通常在,全自動生產,時，,所需最小開模行程約為製品高度的2.2,2.5倍,。,12.,最小/最大模厚,：,指能在成形機上使用之最小或最大模具厚度尺,寸,；較最小模厚為薄之模具，在使用時需以墊,塊增厚；機器使用時若超過最小模厚，有時會,造成滑脫現象，應予注意。,26,名詞解釋：,13.,繫桿距離,：,指成形機四支繫桿之間距,，其距離必須配合模具尺寸,之運用，以利模具之上下模；近年來，由於熱澆道之,使用，使模具有較大的尺寸，另外高壓力高速度的射,出，逼使模具結構強度需增加，均無形中增大模具的,尺寸，故亦要求有較寬的繫桿距離，其次為配合上下,模具，傳統上以垂直方向上下模具，故水平寬度會略,寬於垂直寬度，目前部份工廠以換模車從水平方向上,模，則垂直方向之寬度亦必須被考慮，因而為兼顧此,兩需求而有朝正方形之配置；另由於模板放大，其強,度結構亦會重新考慮，因而部份廠商推出的前端上方,之繫桿可自動拆卸，以配合容納較一般成形機可用之,更大模具尺寸。,27,名詞解釋：,14.,頂出力及頂出行程,：,頂出力係指成形機在成形品冷卻後開模時，頂出成形品施,力的大小,。頂出行程則指頂出機構作動時最大的距離，產,品縱深較深之產品須特別指定要求，以利成形品之順利脫,出。一般頂出壓力調高而速度則依頂出製品面之容許程度,適當調整，而退針則以低壓力、高速度調整，以節省週期,。頂出力的供給，一般多使用油壓缸來推動機構以頂出之,，,頂出行程與頂出力同樣的也是一個在取出成形品時順利,與否的重要因素,。當然，,頂出行程應開要大於成形品沒入,於公模的長度,，以免產生不能離模的現象。,28,名詞解釋：,15.,加熱控制段,：,指料管與射嘴配置之溫度控制點之數目,，傳統上一般控制,點均裝置在料管胴體上，近年來則由於熱感應器之進步，,以及成形材料之需求，在射嘴上均增加一溫度控制段，且,將感應點直接插入料筒內壁以偵測實際之塑料溫度。,16.,鎖模方式,：,指鎖模作用力產生的方式,，,一般可區分為肘節式、直壓式、,肘節直壓併用等三種,；一般而言，直壓式成形機價格高於肘,節式，但在模厚與行程調節上較方便，亦無肘節摩損之缺點,，唯成形淨週期會略高於肘節式，近年來不管肘節或直壓式,均朝改善本身結構先天上缺點努力，也均被運用在高速精密,成形機上，至於精密度以何者為佳，仍常為爭論之議題。,29,名詞解釋：,17.,淨週期,：,指機械在無負荷上，鎖模系統在歷經開模關模之一週期,所需的時間,，小機台有較快的淨週期，大機台則較慢，,此作為,衡量成形機在非必要之稼動作業能力,。,18.,螺桿,L/D,比,：,L/D=,螺桿牙部總長度,/螺桿直徑,，,L/D,值通常在15,25倍間,，,牙與牙間距離約等於直徑，故其值愈大表示塑料在料管內旋,轉圈數愈多，滯留時間長，熱能吸收亦多，塑膠料被混練的,效果越好，混色越均勻，但熱裂解機會越大。,L/D,值依原料特,性不同來做選擇，熱塑性塑膠原料約在18,23之間，,熱固性,塑膠原料約在15,18之間,。,30,名詞解釋：,19.,壓縮比,：,=,hf/hm,hf=,進料部溝深，,hm=,計量部溝深,。因塑膠粒由,固體轉變為液體，必須除去固體塑膠粒間空隙所以計量,部體積要小於進料部之體積。,壓縮比值通常在2.0,3.5之,間,，壓縮比愈大塑料混練度愈好，塑料在料筒內摩擦係,數愈大，溫度升高對塑料之熔化，壓縮排氣越好，壓縮,比的選擇必須與塑料互相配合，,一般熱塑性原料約在,2.53.5之間，,PVC,與壓克力約在2.02.5之間，尼龍約,在3.03.5之間，熱固性原料(粉狀)約在1.01.2之間,。,31,名詞解釋：,20.,計量,：,在進行冷卻之同時，成形機也進行塑料熔化以及計算每一,次射出的容量，塑料存於漏斗內，射膠螺桿旋轉時送人加,熱料管內，此時塑料因料管外壁所環繞的環狀電熱片之加,熱及螺桿旋轉摩擦生熱而漸次熔化，並緩慢移向螺桿的前,端，螺桿因擠壓塑料而發生反作用力後退，因此熔融塑膠,料多寡之計算乃由此後退距離長度而得以計算。後退距離,之限度以料管內在螺桿退後時所形成用以貯存熔融塑料之,容量空間作為下一次射出之材料容量的計算基準，後退之,距離可以由操作員在射座蓋板上的尺條加以計算而得。,32,名詞解釋：,21.,背壓,：,背壓是指熔膠開始時，在螺桿後退的反方向上，所加在熔,融塑料上的壓力,，背壓的目的著重在計量的安定，塑料熔,融的均一化，幫助塑料中揮發成份或空氣能夠快速地由漏,斗口溢出，增進塑料之混練效果，增加原料之密度，並適,度增加摩擦熱幫助塑料均勻的熔融。,螺桿背壓進料時，螺桿轉動，牙部推動塑膠原料前進，而,螺桿受反作用力後退。控制螺桿後退的阻力，可以控制塑,膠流體的稠密度。,背壓太小，射出的成品可能會有氣泡，,背壓調太大，可能會產生流鼻涕現象,(如低黏度的,尼龍)。,33,名詞解釋：,22.,保壓,：,模穴的壓力變化，分為兩個階段，,第一階段塑料射入模穴,直到充滿模穴，此為充填階段，然後流動速度減緩，塑料,繼續被擠入模穴,，成品密度提高，這被擠入的額外塑料，,在彌補成品的收縮量，增高密度，,此時的壓力稱之為保壓,，,保壓愈高時間愈長則成品縮水率愈小,。,保壓壓力的大小及期間對成形品尺寸精度及外觀品質優劣,有大的影響,。同時也決定塑品與模穴表面的複製性。最佳,的壓力值可由塑品尺寸及縮水情況判斷決定，而保壓時間,長短通常是憑猜測的。模穴壓力如果能量測到則其可提供,可靠的資訊，只要澆道、澆口或任何狹窄通道尚未凝固，,改變保壓之大小及時間對模穴壓力將會有影響，在澆口封,住(固化)之後，就沒有任何的影響。,34,名詞解釋：,23.,螺桿轉速,：每分鐘最快轉速,rpm=,每分鐘泵浦吐出量(公升),L /,油壓馬達進油量(,c.c),每分鐘泵浦吐出量=油泵吐出量,(,c.c),*120*頻率(60,Hz)/,馬達極數,螺桿轉速高，進料量快，行程週期短，但熱塑化性差，故一般,小螺桿,L/D,值大可用高轉速，大螺桿,L/D,值小則用較慢轉速,，以,達相同塑化性。,24.,流動比,：,此值計算是製品由澆口至最長一點的距離,製品的平均,厚度,。,通常流動比值小於150為容易成形,，大於此值為,較難成形，過大的流動比值，則須考慮使用特殊裝置以,輔助射出速度。,35,