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1、,第一單元 射出成形基本概論 講師李柱峰,射出成形之介紹,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,射出成形之三種狀態圖,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,1,2,3,4,5,6,7,8,開關模,射出 時
2、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,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。,塑流的噴泉(fountain effect)與皮膚
3、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)
4、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。,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。,塑膠的流動黏度 有一個理論說塑膠的黏度決定於分
5、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。,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。,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，
6、 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。,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。,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
7、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。,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,
8、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,射出成形之重點,射出成形之重點,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。,注道、
9、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。,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
10、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/cm2 為單位，以往最 高射出壓力的要求大約在10002000Kgf/cm2 ，泛用塑 膠一般要求在1200 Kgf/cm2，工程塑膠在1600 Kgf/cm2 以 上。,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
11、，即V=/4D2 *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(cm3 )*塑膠密度(gm/ cm3 )* 行程效率 行程效率一般採用0.80.95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7080%。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% 。,名詞解釋：,4.塑化能力：係指在一單位時
12、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。,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 c
13、m3/sec，與射出速度成正比，射出速度在料管內一般要 求在50240mm/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，300500mm/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。,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
14、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 。,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
15、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2.22.5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。,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
16、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。,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
