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时间:2019-05-25
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1、精密射出成型乃是傳統射出成型但是要求產品之高精密度。 一、射出成型各階段之基本原理與物理現象: ﹝1﹞射出成型以模具的機械動作可分為鎖模階段、充填階段、保壓階段、冷卻階段及開模頂出五個階段,如圖1-1所示;但以熔膠在模具的流動至開模為止,則可分為充填、保壓及冷卻三個過程。圖1-1 模具機械動作階段圖 ﹝2﹞在充填過程中時射出成形機的螺桿向前運動將熔膠經由澆口,流道壓入模穴內。由於熔融樹脂具有高度黏性,為了克服流動時模腔壁的阻力,螺桿必須提供足夠壓力 ,同時熔膠也必須維持有壓力梯度。熔膠的黏度隨時間、 剪變率而改變,因此在模腔內各點的壓力隨著時間位置
2、 在變化。在整個過程中,模穴壁上的壓力隨時間的變化 大致如圖1-2所示。圖1-2 模穴壓力在射出成週期的變化。﹝1﹞充填階段﹝2﹞壓料(packing)﹝3﹞冷卻階段 在充填階段﹝1﹞壓力主要是來克服熔膠在模穴內流動 的阻力,當模穴充填完後由於熔膠的可壓縮性以及其後 冷卻的收縮,為了補償這個收縮效應,在保壓階段﹝2﹞ 保壓壓力將熔膠繼續壓擠入模穴直澆口凝固。爾後熔膠 一直冷卻至表面固化到某一程度成品才被頂出。充填階 段時,當熔膠流入模穴時與冷的腔壁接觸,會形成薄的 凝層,靠近壁上的熔膠溫度會降低,在熔膠流動的
3、峰前, 由於噴流效應(FountainFlowEffect)熔膠從中心往兩模腔壁流 動造成等速的熔膠流動,同時熱熔膠從中心帶至前緣及 兩邊模腔壁。在熔峰後端之熔膠則是層狀流動,在中心 的流動速度最大,而凝固層邊的流速為零。如圖1-3 所示。圖1-3 充填過程中熔膠流動方向剖面流速分佈圖。熔膠流峰顯示噴流效應(FountainFlowEffect) 同理靠近模穴處溫度較低而肉厚中央熔膠仍然保持高溫, 有時由於黏度生熱﹝ViscousHeating﹞的效應﹝與射速有關﹞ 在較近模穴的地方會產生高溫,這種現象在澆口
4、尤其顯 著(圖1-4)。由於熔膠是非牛頓流体,黏度呈現剪薄(Shear Thinning﹞效應隨著溫度、剪切率而改變,因此在充填過 程中,壓力、速度、溫度,以及扮隨的黏度、剪切率在 流動方向以及肉厚方向均有很大的變化,對於成型及成 品品質會有很大的影響。 在射出成型整個單一位置的壓力和溫度的變化圖可對照 壓力、比容﹝密度﹞、溫度曲線來分析。圖1-4 充填過程肉厚方向溫度分佈圖圖1-5 射出壓力路徑與成品收縮A-B是塑膠在料管加溫過程 B-C是熔膠充填過程 C-D是熔膠保壓過程 D-E是過熔膠冷卻過程
5、 熔膠各點壓力-溫度變化的行徑﹝A-B-C-D-E﹞就決定 了它在開模頂出位置的收縮率,由於各點收縮率不同會 形成品的殘留應力及翹曲變形。在這個過程熔膠保壓壓 力對於頂出時E點的位置有大的影響性。 總之,精密成型之品質乃是用材料之基本特性和成型加 工之熱機過程﹝Thermal-mechanicalProcess﹞來決定,而成型 加工之熱機過程又與成型條件、成品幾何與模具設計有 關。 二、射出成形機的基本結構 ﹝1﹞射出單元 依射出裝置來區分的成形機種類為柱塞式、螺桿式以及 預備可塑化,目前射出機
6、多為螺桿式的射出單元。 1、柱塞式的構造如圖1-6所示:圖1-6 柱塞式構造 其工作原理為: 從漏斗上落下來的成形材料,利用連結於射出柱塞 的計量裝置作往復運動而計量,計量終了,射出柱 塞前進,材料通過加熱缸內面與魚雷構成狹小的通 路,在此充分加熱成為熔融狀態,再從噴嘴部射出 於模具內。魚雷外圍相對於中心軸成輻射狀配置很 多細槽,材料通過此部份時被均勻加熱。 2、往復螺桿式射出裝置如圖1-1所示;而螺桿的基本 形狀如圖1-7所示:圖1-7 螺桿的基本形狀
7、 其工作原理為: 來自漏斗的材料與自身的重量落下於加熱缸內,由 螺桿混練,沿其螺旋槽送到加熱缸前端部,此時材 料被外周的加熱器加熱,且有混練作用發生的磨擦 熱,使材料成為熔融狀態。隨熔融材料的貯存於加 熱缸前端部,由於材料的反作用力使螺桿後退,利 用背壓並配合限制開關限定其後退量,在一定位置 停止螺桿的旋轉,即完成計量。模內的材料冷卻固 化後,頂出成型品,開關閉模具,進入射出工程, 此時藉射出裝置後部的油壓缸,對螺桿
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