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1、氣輔控制在射出成型的應用氣輔控制在射出成型的應用 Gas-Assistant Control in the Application of Injection Mold Process資資 料料 來來 源源:富富 益益 成成 科科 技技 有有 限限 公公 司司( V i t e k T e c h. , L T D , B. C. C A N A D A )報報 告告 人：林人：林 進進 生生 J a s o n L i n 何謂氣體輔助射出成形何謂氣體輔助射出成形:就是在射出成形加工的融熔樹脂射出後或是在射出中，將惰性氣體(氮氣)注入樹脂內，利用該高壓氣體壓力，將射出品的收縮或翹曲問題降至最低
2、的成形方法可應用氣輔射出成型項目與可應用氣輔射出成型項目與產業別業別汽機車汽機車-保險桿,後視鏡,儀錶板,內飾件等家電家電產品品-電視機,投影機,冷氣機,洗衣機,電子琴,音響3C電子電子產品品-NB,PDA,LCD TV,DVD,手機,印表機,滑鼠家俱業家俱業-桌子,椅子,棧板百貨業百貨業-置物箱,把手等採用採用VITEK氣輔設備廠商實績氣輔設備廠商實績汽機車汽機車-亨福實業家電家電產品品-松下電器,成發塑膠,川慶塑膠,勝檳興業,大城仁和興業,韋翔塑膠,東桂塑膠,良盈實業,嘉晉塑膠,恆嘉塑膠,海國樂器3C電子電子產品品- 精泉塑膠,迎廣科技,仕欽科技,協益電子,高塑開發科技,竹永成精密試模廠試
3、模廠- 緒茂塑膠百貨業百貨業-華博科技氣輔射出成型的優點氣輔射出成型的優點提高產品品質增加產品強度縮短產品製程節省生產成本傳統成型與氣輔成型傳統成型與氣輔成型射壓比較圖射壓比較圖Flow LengthPressurePressurePressurePressurePressurePressure傳傳統統成成型型氣氣輔輔成成型型氣體輔助射出成型原理氣體輔助射出成型原理(一一)流程流程1: 開始射入原料開始射入原料(短射短射)流程流程2: 氣輔開始氣輔開始(第一次第一次氣體穿透氣體穿透)氣體輔助射出成型原理氣體輔助射出成型原理(二二)流程流程3:保壓保壓(第二次氣體穿透第二次氣體穿透)流程流程4:
4、開模前洩放高壓氣體開模前洩放高壓氣體氣輔成型系統示意流程圖氣輔成型系統示意流程圖VITEK氮氣氣產生機的生機的設計理念設計理念最先進壓力擺盪式(PSA)製氮法採用高效能吸附劑(CMS)，吸附能力永不衰減隨機配置數位式氧氣偵測儀採用運作穩定，操作簡易的PLC控制架構可靠且簡易的操作程序對吸入空氣僅需簡易的前處理節能設計，低耗電量低保養成本，維護度高壓力擺盪式壓力擺盪式(PSA)與薄膜式與薄膜式氮氣機比較表氣機比較表機型機型 優優 缺缺 點點PSA氮氣生成氣生成薄膜薄膜氮氣生成氣生成氮氣純度氣純度(%)可達99.99%以上最高99.9%空壓機型式及壓力空壓機型式及壓力一般油潤滑常壓67barg 空
5、壓機即可有油或無油式高壓1013barg空壓機吸附劑壽命吸附劑壽命正常保養與使用情況下，可無限期使用(壹年僅需更換兩支前置過濾器)使用1618個月後性能下降30%，24個月後即須更換分子篩，而更換分子篩的費用約為機台售價的1/31/2空氣空氣/氮氣置換比例氣置換比例一般在99%下為3:199%下為4.5:1壓縮空氣進口溫度要求壓縮空氣進口溫度要求35由於須使水分子蒸發為最小直徑，所以必須要求至少在50以上空壓機平均耗電量空壓機平均耗電量低高保養方式保養方式容易困難氮氣純度及品質氣純度及品質較好且穩定普通潛在性潛在性污染染因機台內部有完善的前處理設備，所以無此疑慮，故入口端之前不需再加裝冷凍乾燥
6、機僅有簡單過濾設備，水分及油污較易進入薄膜而污染，故入口端之前必須加裝冷凍乾燥機VITEK(富益成富益成)氣輔成型控制器氣輔成型控制器設計理念設計理念 可控制兩台注塑機可儲存1000組成型條件觸控式多彩顯示液晶螢幕中文Windows人機介面快拆式迴路模組設計斜坡式緩增壓緩降壓精密型全閉迴路控制器具備線上清除氣針功能即時壓力曲線及數值顯示具備關機狀態記憶氣輔成型控制器比較一覽表氣輔成型控制器比較一覽表機械製造商Battenfeld (德國)Gas Injecition (英國)Bauer (德國)Vitek (加拿大)軟體系統環境英文介面英文介面英文介面中文介面成型控制類別壓力控制壓力控制壓力控
7、制壓力控制氣體迴路控制閥快速電磁閥快速電磁閥比例閥伺服閥控制迴路半閉型半閉型全閉型全閉型易受高壓氮氣源壓力變動的影響是是不一定否控制邏輯無無固定型PID人工智慧自調型PID緩增壓或緩降壓無無有有提供與射出機電阻尺連線無有無有快拆式迴路模組的設計有無無有迴路模組擴充的功能有無無有清除氣針功能無無有有人機介面操作性困難困難普通容易成品良率差差普通高穩定性差差普通高即時成型壓力/時間曲線顯示無無有有VITEK(富益成富益成)氣輔成型控制器規格氣輔成型控制器規格型號Model NO輸出控制壓力Output Control Pressure(bar/psi)氣輔控制迴路Gas Control Circu
8、itGCU-17/100350/50001GCU-27/100350/50002GCU-37/100350/50003GCU-47/100350/50004資料來源資料來源: Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for GE- PLASTICS Resins -GE PLASTICS 須用特製的切斷式須用特製的切斷式 (shut-off)噴嘴噴嘴 所有氣道須和料頭所有氣道須和料頭 連連 接，氣道設計易接，氣道設計易 受限制受限制 不適用於熱澆道不適用於熱澆道 模具修改較容易模具修改較容易進氣位置進氣位置 (一一)
9、 由射嘴進氣由射嘴進氣資料來源資料來源: Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide forGE-PLASTICS Resins -GE PLASTICS 可減少水口料可減少水口料 氣道須和流道氣道須和流道/澆口澆口 連接連接 不適用於熱澆道不適用於熱澆道 仍須切斷式噴嘴，防仍須切斷式噴嘴，防 止氣體逆流止氣體逆流進氣位置進氣位置 (二二) 由流由流(澆澆)道系統進氣道系統進氣資料來源資料來源: Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for
10、GE- PLASTICS Resins -GE PLASTICS 可多點進氣可多點進氣 各氣道可分開獨立各氣道可分開獨立 控制控制 氣道設計可變性大氣道設計可變性大 產品表面留氣嘴孔品表面留氣嘴孔進氣位置進氣位置 (三三) 由模穴進氣由模穴進氣氣道氣道設計注意要點一設計注意要點一氣道氣道設計注意要點二設計注意要點二氣道氣道設計最佳起始比例設計最佳起始比例(24倍倍)柱狀柱狀產品品設計原則設計原則塑料儘量從一端進膠，進氣點位置接近澆口，可調整進氣點位置，使氣體穿透均勻澆口和進氣口可位於產品中間，但須注意加工精密，維持兩邊平衡充填柱狀柱狀產品品設計原則設計原則氣道轉角處採用大圓角柱狀柱狀產品品設計
11、原則設計原則柱狀柱狀產品品設計原則設計原則多模穴模具除了注意多穴流動充填平衡之外，尚須考慮重力對充填的影響柱狀柱狀產品品設計原則設計原則利用溢料井可提高氣輔掏空率，進而控制掏空率，並克服成品陰陽痕的產生開始氣輔前之融膠充填圖氣體穿透分佈圖柱狀柱狀產品品設計原則設計原則氣針可置於模穴外部的一個小模穴內，經過一小澆口進入主模穴，如此可避免氣針在成品表面留下太大的痕跡板狀板狀產品品設計原則設計原則氣針位置須配置在塑料澆口附近，使氣體順箸塑流方向推動熔融塑料往成品的末端充填(a)(b)(c)板狀板狀產品品設計原則設計原則氣道配置未指向波前充填末端，易造成氣體滲透到薄壁板狀板狀產品品設計原則設計原則塑料
12、澆口和進氣點位置須適當安排，使氣體一次穿透和二次穿透皆可到達每一條氣道末端板狀板狀產品品設計原則設計原則進氣點和澆口需距離20mm以上，以避免氣體回滲主流道，或用小澆口防止回滲板狀板狀產品品設計原則設計原則避免主氣道分叉，避免閉路式氣道當氣道分叉時，氣道末端可成階梯式縮小，以阻止氣道加速板狀板狀產品品設計原則設計原則氣輔氣輔CAE模流分析模流分析-融膠波前流動圖融膠波前流動圖氣輔氣輔CAE模流分析模流分析-氣輔流動分布圖氣輔流動分布圖氣輔氣輔CAE模流分析模流分析-案例案例研究一究一開始氣輔前之融膠波前壓力分佈(氣道直徑=0.2“)低壓處塑料和氣體入口氣道氣體穿透至薄壁,氣道直徑為0.2“(2
13、:1比例)氣體滲透到薄壁開始氣輔前之融膠波前壓力分佈(氣道直徑=0.6“)低壓力處從澆口引出之箭頭方向顯示塑流之跑道效應氣體滲透到薄壁更嚴重氣體穿透至薄壁的情形更嚴重,氣道直徑為0.6“(6:1比例)可接受的氣體穿透狀況氣體穿透至薄壁的情形明顯改善,氣道直徑為0.4“(4:1比例)氣體有更直接的通路往低壓處穿透已無氣體穿透薄璧現象,使用氣道直徑為0.4“和新的氣道配置氣輔氣輔CAE模流分析模流分析-案例案例研究二究二氣輔成型汽車門把塑料澆口塑料澆口進氣點進氣點可能的進氣點可能的進氣點可能的可能的進膠點進膠點0.5 肉厚處肉厚處0.18一般肉厚一般肉厚原始設計澆口和進氣點位置之氣體滲透狀況氣體在
14、厚的把手處穿透氣體滲透至薄壁處進氣點塑料澆口氣體大致都停留在薄壁處原始設計澆口和新的進氣點位置之氣體滲透狀況塑料澆口進氣點氣體大致穿透在肉厚處新的澆口和新的進氣點位置之氣體穿透狀況無溢料井無溢料井vs.有溢料井有溢料井滿射無溢料井滿射無溢料井氣體穿透位置滿射有溢料井滿射有溢料井氣體穿透位置控制閥較遲打開溢料井有溢料井與無溢料井設計之氣體穿透狀況比較塑料澆口進氣點氣輔成型條件建議設定氣輔成型條件建議設定值短射量7080%氣輔觸發螺桿距射出末端約2 cm延遲時間=1.0 秒1st保壓壓力=105 bar1st增壓斜率=200 bar/sec1st保壓時間=5 秒2nd保壓壓力=150 bar2nd
15、增壓斜率=200 bar/sec2nd保壓時間=10 秒3rd保壓壓力=0 bar3rd增壓斜率=40 bar/sec3rd保壓時間=15 秒儘量採用緩降壓排氣及增加排氣的時間氣輔射出成型製品的缺陷氣輔射出成型製品的缺陷滲透(Permeation)或手指紋(Fingering)氣泡(Bubble)吹穿(Blow out)縮水(Sink)凹凸膨脹(Swell)遲滯痕跡(Hesitation line)亮紋(Witness line)起瘡(Burning)氣輔成型調機氣輔成型調機黃金守則黃金守則 每次只更改一個條件氣體與塑料的流動同方向採用最小的保壓壓力採用最短的保壓時間採用最少的塑料注射量隨時檢查成品中空的長度及截面積
