精_密_射_出_成_型

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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