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按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,2021/9/23,*,*,塑膠射出成型進階教程,2021/9/23,1,塑膠射出成型進階教程,目 錄,第一章:射出成型原理探討,第二章:安定成型的參數設定,第三章:低壓成型技術概述,2021/9/23,2,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,1.前言,熱可性塑膠加熱熔解后 在塑形過程中及完了後又漸漸冷卻至定形,這幾,乎是所有塑膠成型加工法的必要程序.,受熱熔解,冷卻固化,意味著塑膠分子鏈團的被解開與再集合,但射出成型,加工的過程,絕非如此而已,它必需在模腔被充滿後,為補嘗冷卻後的容積收縮,而在塑料尚在高溫時,适時適量地補充注入.,一定容積的模腔,要擠入較多的塑料,必定對熔融的塑料形成壓縮,壓縮使,塑料產生抵抗(模腔內壓),在抵抗仍然存在的時間內适當的保持壓力的對抗(避,免模腔內塑料逆流)是不可避免的.,模腔的充填速度如果太慢,則因塑料溫度的降低(流動阻抗增加),有可能,使充填無法完全(短射),或充滿後的壓縮變成困難,但充填速度太快,則又容易形,成外觀上不良的等問題.,綜上所述,溫度,壓力,速度,時間和量等五大參數,對射出成型工程的影響是,我們所必需探討的.,2021/9/23,3,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,2.壓力-比容積-溫度,(1)塑料的熱舉動,觀察因溫度變化,塑料的轉態及比容積的變化,熱可塑性塑膠可分為,兩大鼉-不定 形(amorphous)及結晶性塑膠.(partially crystalline),結晶性塑膠在低溫形成的緊密而規則的分子鏈纏集結構(結晶區域),必需被加溫到熔解溫度(TM)以上,分了鏈鏈才會散開如同下定形塑膠,這時,它才發生熔融而能流動,射出成型的充填和壓縮也必需在這個狀態下完成,不可.,部分結晶,玻璃態,橡膠態,液態,溫度-比容關係圖,Tg Tm 溫度,比容積(v),2021/9/23,4,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,(2)受熱下的熱舉動,射出成型過程中,塑料的比容積除因溫度變化而隨著改變外,也會因受,到壓縮而改變,它們之間的關係如圖:,0 50 100 150 200 250,1.2,1.1,1.0,0.9,0,300,600,800,1000,溫度(,0,C),比容積,0 50 100 150 200 250,1.1,1.0,0.9,0.8,0,300,600,900,1200,溫度(0C),比容積,1.2,1500,壓力,壓力,不定形塑膠p-v-t示意圖,結晶性塑膠p-v-t示意圖,2021/9/23,5,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,檢視p-v-t圖,必需要加以注目的就是,無論不定形塑膠或結晶性塑膠,其軟,化或熔解的溫度都會因受壓程度愈大而形成愈高,因此,加工溫度的設定不能只,考慮塑料在加熱筒內的熔融而已,必需也要將在模腔內被壓縮的因素也一並考,量.,尤其,結晶性塑膠的溫度一降到Tm以下時,就會由熔融狀態再度形成結晶,的結構,使得流動阻抗大幅的上升,甚或不能流動.,在熔融狀態下的塑料,具有相當大的可被壓縮性,以大部份射出成型機的,能力而言,強制地將過剩的塑料壓擠入模腔,內並非難事,在暈樣條件下,成型品,將會殘留相當大的內部應力下被冷卻固化,當然如此一來,成型品的性能將受到,影響,如受些許外力或受化學藥品的作用,容易受到破壞,甚者在開模離型的瞬間,就會發生破裂.,2021/9/23,6,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,(3).射出工程的p-v-t關系,在射出成型整個過程,塑料的壓縮程度(內壓),溫度的變化和其比容積,的發跡是一直互動的,我勻可以下述的過程來說明:,充填(Filling),熔融的塑料開始被注射,直到模腔剛被充滿的階段.,這一階段,熔融塑料因流路阻,抗而輕微受壓縮,內壓緩慢上升,一,般而言較低的料溫.較低模溫,較長,流路,較薄的肉厚以及較慢的充填,都會使流路阻抗較大,而使內壓的,上升較快.同時,這一階段由於熱料,不斷的湧入,所以在模穴的同一位,置,其料溫可視為不變,塑料的比容,積因內壓的輕微上升也緩慢的增,加.,壓縮結束,充填開始,最後進入模穴的塑膠,最先進入模穴的塑膠,時間,料溫,2021/9/23,7,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,壓縮(Packing),充填結束,模穴內塑料比容積仍高,(密度低),所以必需再繼續壓擠追,注的過程.,壓縮階段在一定容積的模腔里,塑膠被不繼的壓擠,所以內壓急劇的上升,其上升的程度主要由壓補塑料的量來決定,壓縮的量不僅影響內壓的上升,也,影響成型品的尺寸及性能.,在這一階段,熱料仍繼續進入模腔,如果其時間不是太長,則模穴同一位置,的料溫也僅輕微下降,塑料的比容積主要是因內壓的急劇上升而大幅上揚,2021/9/23,8,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,保持(Holding),當模穴內塑料被適當壓縮后,應立將注射的壓力降低,以防過量,但如降,得太低,則因模穴內塑料沿處高溫高壓狀態,將發生逆流,所以必需仍以適當,的壓力加以對抗,直到入澆口冷凝封住的過程.,在保持的過程,熱料不再(或極微量)進入模穴,所以料溫較快的冷卻,模穴,內壓大致依據下式所代表的原理,逐步下降低:,(P+,A)(V-W)=RT,式中P:表模穴內壓.,V:表塑料比容積.,T:表塑料溫度.,A,W及R:是和塑料分子結構有關的系數,2021/9/23,9,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,在保持的,塑料的比容積已因被壓縮,僅因自然的冷卻收縮而幅,減少,模穴內壓主要是隨料降低而下降,也就是說取決於模具的冷卻,狀況,由於模穴內壓隨著冷卻逐下降,所以保持也應該相對地漸漸降低,否則將形成再壓縮的現象,而且當入澆口已冷凝封住(即使模穴內塑料,仍是較高的溫度),繼續的施以保持壓力,將成為無效,2021/9/23,10,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,t1,t2,t3,t4,靜壓損失,P=Pa,t1,t2,t3,t4,動壓損失,流動距離,模穴內壓,熔膠推進和模穴內壓的形成,P=0,Pa,Pb,2021/9/23,11,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,壓力(p),Gate sealing適當溫度,1 2充填,2 3壓縮,3 4保壓,5 開模,6 收縮至常溫,1,2,3,4,5,6,溫度(T),比容積,時間,內壓,1,2,3,4,1,2,3,4,5,6,時間,溫度,射出工程中熔融体P-v-T關係示意圖,2021/9/23,12,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,A,B,C,Temp,V,Ps,A,B,C,PD,PD,Ps,1.充填完了 2.壓縮后,1,2,A,A,B,B,C,C,內壓,距離,A,B,C,PD:A點和C點間,在充填結束時的,動壓損失.,PS:A點和C點間,在壓縮后的靜壓,損失.,2021/9/23,13,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,3.成型收縮解析,(1).成型收縮與後收縮.,控DIN16901的定義,在成型後的24168小時內,並于23 2度的環境,下,量測成形品對其模型尺寸差異量的百分比,稱為成形收縮率.,Vs=*100%,M,w,-M,F,M,w,M,w:,模型的尺寸,M,f,:成形品的尺寸,在168小時以後,成形品的寸如再繼續發生變化,這時就,稱為後收縮,一般以Ns表示.後收縮的發生,尤其以結晶性塑,膠更為顯著(也稱為後結晶),後收縮是因為很多复雜原因出,現,但一般可以較高的模溫,或是成形後加以適當的熱處理來,減少.,2021/9/23,14,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,(2).比容積和收縮的關係.,在成形品的某一特定位置,其成形過程及成形後的p-v-t關係假設如圖,則,在該位置的體積收縮率可如下:,壓力(p),Gate sealing適當溫度,溫度(T),v,v,m,v,f,目標收縮率,期望比容積,Sv,Vm,Sv(體積收縮率)=1-,Vm-V,f,Vm,m(v,M,-v,F,),m v,M,v,F,V,M,2021/9/23,15,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,在開模瞬間,成形品的容積可視為約等於模型的容積,所以V,M,(模型的,容積)等於成形品的重量m乘 以開模當時的比容積v,m,.,當成形品經完全冷卻收縮,其比容積由v,M,降低到V,F,(密度增加),可是其,重仍然是不變的,所以收縮後的成形品容積,V,F,就等於m乘以,V,F,.,而,V,F,是塑料在常溫安定時的比容積,可視為一定,所以體積收縮率就成,為是由V,M,的大小來決定的,開模時,成形品的比容積愈大,則其體積收縮就愈,大.,由前面的知識我們可知在開模的瞬間,成形品的不同位置有不同的比容,積,所以各位置的收縮率當然也各自不同,一般而言,離澆口愈近,開模時的比,容積愈小,所以其收縮率也愈小.,成形品的不同位置,收縮率不相待的現象,也是使成形品容易變形變形的,主要原因之一,所以如何讓成形品各位置比容積的差異減小,是成形技術探討,的很重要課題.,事實上,使成形品不同位置有不同的收縮,也不只是比容積分佈的差異而,已,其他如射出後的塑料分子配向,模溫的分佈(影響冷卻的快慢),成型品的形,狀等等也都影響收縮的異至巨,2021/9/23,16,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,(3).比容積變化的要因分折,開模時比容積的大小,決定成形收縮率已如前述,因此為正確地設定成,形工程參數,必需先探討其影響要因:,保壓切換時机,太遲-產生很高內壓,如鎖模力足夠,則發生過度的充填,收縮減少,尺寸增,大.,太遲-如鎖模力不足,模具將被頂開,內壓因而降低,也不致使成形品有太,小的比容積,但成形,品分離面將會有溢,料毛邊.,太早-在沿未足夠的壓縮,就切換成保壓,則因,保持壓較低以及螺,杆前進速度也已減,緩,而使模穴內壓無,法再上,升形成比容,積較高,1,2,3,P,V,V,A,T,V,A:,期望比容積(開模時),1.切換保壓太遲,過飽和.,2.切換保壓太遲,溢料.,3.太早切換保壓,壓縮不足,2021/9/23,17,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,保持壓力和保持時間,無論保持壓力太低或保持時間不足,都會使模穴內塑料發生逆流,而形成,比容積比期望值高.,如果保持壓力太大則會造成過飽和,而保持時間太長則為無意義的浪費,.,P,V,V,A,1,2,T,V,A,:期望比容積(開模時),1.保持壓力不足.,2.保持時間不足.,2021/9/23,18,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,P,V,V,A,T,1,2,冷卻速度,模溫如果設定太低,將使進入模穴的塑料冷卻太快,其影響說明如下:,1.在充填壓縮階段,因流動阻抗的增加,容易發生短射,接合線明顯,脆弱,流紋,表面失去光澤,等等不良現象.,同時,也可能使塑料提早發生收縮或結晶,由於收縮使分子鏈結合力提高,對抗充填或壓縮壓力的結果,使產生較高的應力殘留,.,V,A:,期望比容積(開模時),1.急速冷卻,阻礙了正常的收縮.,2.後收縮.,2021/9/23,19,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,2.在保持及冷卻階段,較快速的冷卻,阻礙了塑料正常的收縮或結晶,也就是說得到的成形品,的比容積將比正常的稍高(密度不足),所以尺寸較大,但由於其結構的不穩,定,日後或接触較高溫度後,將再發生後收縮.,以低模溫盛開的產品,除容易發生立可崢的外觀不良外,其充填應力的,殘留或收縮的不全,是使成形品發生裂紋,變形,彎曲及性能低劣的最重要,原因,2021/9/23,20,塑膠射出成型進階教程,第一章:射出成型原理探討,4.不均勻對策,成形品的形狀,模溫分佈,成形品的總體分子配向以及成形品各位置的,比容積分佈是使成形品無法均勻收縮的主要原因,後者之對收縮的影響已,如前述,現僅就前三者對收縮說明如下:,(1)