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2014.吳春益Ⅰ.注塑成型概論Ⅱ.注塑成型機Ⅲ.注塑成型條件Ⅳ.注塑成型的不良類型分析附録:Plastic的成型加工法注塑成型目錄BrBrBrBrBrBrBrBrBrOBrⅠ.注塑成型(射出成形)是什麼?■原理-加熱而成熔融狀態的Plastic材料,通過施加壓力，注入到封閉的模具空間內，通過在模具內的冷卻和固化,製造出與模具形象同樣形態的方法.■在熱加塑性Plastic的成型加工方法中,目前最為一般，最發展的成型技法.■注塑成型(射出成形)的3大要素-樹脂,模具,注塑成型機Ⅰ.注塑成型概論樹脂模具注塑成型機Ⅰ.注塑成型概論注塑過程:合模→注塑→保壓→冷卻(塑化)→開模→脫模Ⅰ.注塑成型概論■Plastic的成型加工法樹脂種類成型法其他熱加塑性(ThermoPlastics)-壓出成型(Extrusion)-壓縮成型(CompressionMolding)-真空成型(Vacuum/ThermoFoaming)-中空成型(BlowMolding)-注塑發泡(InjectionThermoFoaming)-Gas注塑(GasAssistInjection)-ICM(InjectionCompressionMolding)熱硬化性(Thermo-set)-壓出成型(CompressionMolding)-SMC(SheetMoldingCompound)-移送成型(ResinTransferMolding)-FRP(FiberReinforcedPlastic)-RIM(ReactionInjectionMolding)Ⅰ.注塑成型概論Ⅱ.注塑成型機(InjectionMoldingMachine)Ⅱ.注塑成型機■注塑成型機的區分區分方法區分內容其他形態別水準型(Horizontal)/垂直型(Vertical)Flinger型/垂直水準型/特殊注塑形體方式（鎖模）直壓式(Direct)/曲臂式(Toggle)/DIMA式/Tie-barless式樹脂別熱硬化性(Thermo-set)/熱加塑性(Thermo-plastics)MultiComponents一般(1種)/Insert注塑/多種材料注塑驅動方式油壓式(Hydraulic)/電動式(Electricity)Ⅱ.注塑成型機形態別的機種分類◆水準型◆垂直型Ⅱ.注塑成型機◆Insert專用形體（鎖模）方式分類形體（鎖模）Cylinder形體（鎖模）油壓Hose油壓推杆稼動Die-platen◆直壓式的構造Ⅱ.注塑成型機◆曲臂式(Toggle)的構造形體（鎖模）CylinderCrossHead型後調整裝置ToggleLinkEjectorCylinder移動DiePlate機械式安全裝置固定DiePlate模具Tie-BarTailStockⅡ.注塑成型機■注塑機的構造和名稱Hopper이동반고정반형체CylinderTie-BarToggleLink型開Stroke調整裝置Ejector안전문NozzlePurgeCoverShutterController유압Motor油壓OilLevelGauge壓力Gauge形體（鎖模）部注塑部ScrewCylinderHeaterCoverFrame油壓控制裝置電氣控制裝置移動板安全門固定板形體(鎖模）油壓Ⅱ.注塑成型機設置形體（鎖模力）,注塑,油壓,電氣裝置的基礎部位形體（鎖模）,注塑一般在Frame上面放置,油壓和電氣控制部在Frame內部,內裝油壓機器的一部分(板操作側）設置在Frame外部.在注塑時用強力來維持模具,防止模具發生推動的裝置形體裝置的構成①固定板,可動板(型板,DiePlaten)-固定板,可動板所構成-固定板固定在Frame上,可動板隨著Tie-bar開閉模具②Tie-bar-支持型板,在模具開閉動作時，發揮Guide功能-在Toggle式,通過Tie-bar的伸張引起的彈性恢復力而發生形體（鎖模）力。■Frame■形體（鎖模）裝置(ClampingUnit)Ⅱ.注塑成型機③形體（鎖模）Cylinder-模具在開閉時,發生形體力的油壓Cylinder直壓式:Piston直接結合到可動板Toggle式:通過ToggleLink的構造,可增加力量④模具厚度調整裝置-直壓式的原理上，不需要模具厚度調整裝置※但,調整0點時需要-Toggle式,因需要按模具厚度來調整形體（鎖模）裝置,才能得到形體力，因此需要厚度調整裝置⑤Ejector-注塑後，從模具突出成型品的裝置⑥安全門-考慮作業者的安全和防止受傷,和注塑機的動作進行設定InterLock:後門一般是作業者的死角,通常和Power連接進行Open時PowerOffⅡ.注塑成型機形體（鎖模）裝置的種類-一般直壓式和Toggle式最為代表,也有移送用Toggle,最終形體力用直壓式的複合式,還有最近開發的2Plate工法的DIMA式。①直壓式-型開閉速度慢(∵CylinderSize大)-一直維持同樣的形體力-易於把握形體力（鎖模力）-形體力發生的時間長②Toggle式-Energy效率高,可進行輕量化-可進行Hi-Cycle成型(高速型開閉)-難於正確確認形體力（鎖模力）-Tie-bar的伸張和彈性恢復會發生形體力,因此必要設定模具厚度Ⅱ.注塑成型機1.鎖模力:根據產品的大小決定鎖模力.鎖模力=P*A平均有效壓力(300~1000kg/㎠)投影面積(計算型開閉方向面積)2.最大注塑量:表示能注塑的最大重量(oz,g).雖然根據樹脂的比重有所差距,但是一般都以PS為基準.(最佳注塑量為最大注塑量的30~80%)最大注塑量=螺杆截面積*最大計量距離*樹脂的比重■注塑機選定方法Ⅱ.注塑成型機3.注塑壓力:注塑成型機能射出的最大樹脂的壓力.(設計基準2000kg/㎠)注塑力=P*A最大系統壓力注塑ram斷面積注塑壓力=注塑力/螺杆斷面積Ton,kg/㎠表示ΠD²4螺杆的直徑統一的注塑成型機上一般能裝三種不同直徑螺杆，根據成型品選定.2600240022002000180016001400120010008006004002000101620323048406450806096801289014470112bar2400(40)1900(45)1800(40)1550(50)1400(45)1150(50)99.9%160barⅡ.注塑成型機4.最大注塑速度:注塑成型機的最大注塑速度(mm/sec)最大注塑速度=注塑率/螺杆斷面積用m³/sec表示ΠD²4螺杆的直徑最大注塑速度影響產品的外觀(熔接線(weld),流痕(flowmark)等)選注塑成型機的時候要確認。要是成型機大的話，最大速度變小。Ⅱ.注塑成型機5.格林柱間距:根據模具大小檢討是否能裝載，還得確認模具的油壓型腔或設置固定的空間是否足夠.橫向豎向6.可塑化能力:可塑化能力是對於每段時間樹脂能可塑化的性能大容量成型品必須檢討.適合裝載的模具大小Ⅱ.注塑成型機7.型開閉距離:確保取出產品的空間雖然需要產品長度的2倍但是在三段模具的時候需要兩倍以上的距離.8.最小模具厚度:表示能安裝的最小模具厚度比這個小的模具不能安裝.9.Ejector距離:表示取出成型品時的ejector的動作距離.Ⅱ.注塑成型機■注塑機周邊附帶設備-模具溫度調整機(MoldTemperatureController)-原料自動移送裝置(AutoFeedingSystem)-原料Tank/容器(Silo/Hopper)-原料乾燥機;HopperDryer(除濕)/Oven&ConvectionDryer(熱風)-Robot&Stocker-混合機(Mixer)-粉碎機(Crusher)-其他Ⅱ.注塑成型機1.噴泉流動(fountainflow)一般的注塑產品是壁厚薄的平板產品.平板產品的定義是厚度在3~4mm以下，寬度為厚度5倍的產品.在這種CAVITY內樹脂流動時在模具上產生固化層形成分水狀模樣前進.根據這種原理在前端的計量樹脂形成產品的表面部位，後端的計量樹脂填充產品的中央部位.(b)FOUNTAINFLOWMelt厚度(t)寬度(w)(a)平板MODEL固化層主要成型影響因素Ⅲ.注塑成型條件■流動理論2.剪斷變形率和摩擦熱量前端變形跟產品的厚度，注塑速度有關係.注塑速度快時，壁厚薄時前端變形大排象性增大.還有在固化層和流動層分介面上變形最大.前端變形大時在分介面上產生摩擦熱量.一般轉入到模具的樹脂由冷模具呈現出溫度下降的傾向,但是注塑速度在特定速度以上的話減少跟模具的接觸時間熱損失少，根據剪斷變形率增加摩擦熱量也發生增加樹脂的流動線段溫度保存或者上升.此外固化層厚度是注塑速度越慢模具的損失熱增加，固化層的厚度也增加.(a)Shearrate低速注塑高速注塑(b)Temperature(c)Slowfilling摩擦熱量損失熱量流動前端溫度下降(d)Fastfilling流動前端溫度上升Ⅲ.注塑成型條件■流動理論InjectionPressureFlowLength流動前端料把流道GATECAVITY3.注塑壓力壓力是熔融樹脂克服流動阻力的原動力.當螺杆達到保壓轉換點的時候螺杆前段的壓力叫注塑壓力.用比注塑成型機的最大注塑壓力小的壓力充滿型腔(cavity)端點為止.要不然會有可能發生未成型.一般考慮安全率,模具設計及注塑成型條件設定的時候注塑壓力在注塑成型機最大注塑壓力的80%以下壓力加強量(30~50%)成型內壓Ⅲ.注塑成型條件■流動理論4.注塑速度(Filltime)對於注塑速度的注塑壓力呈現U弧度.注塑速度慢的話,比起發生熱熱損失更大，流動溫度下降，粘度增加，固化層厚度增大，所以流動阻力大，注塑壓力增大.相反注塑速度快的話流動溫度會上升，粘度減小，固化層的厚度會變小,但是固化層和流動層之間的摩擦阻力會大大增加，反而會使注塑壓力增大.Caviti內的流動速度一定時，注塑壓力最小.流動前端一定溫度Filltime(sec)最大射出壓力(Mpa)最佳注塑速度區間成型區間注塑機最大注塑壓力OptimumSpeed摩擦熱量損失熱量流動前端溫度下降流動前端溫度上升LowSpeedHighSpeedⅢ.注塑成型條件■流動理論4-1.最佳注塑速度最佳的注塑速度是，在給出的條件下使注塑壓力最小化.根據型腔的厚度注塑速度也應不同.薄的比厚的有效流動斷面較小，所以要增加注塑速度提高全段變形率，增加摩擦變形力，才能使流動溫度穩定，使注塑壓力減小.根據樹脂的材料，比熱，熱導電率，粘度等等都會有很大不同.根據溫度的變化，粘度變化大的材料(PC,PMMA)有較小的U型弧度，但是沒有那種屬性的材料(PP,ABS)有較大的U型弧度.所以有的材料對注塑速度敏感，有的材料則不敏感.摩擦熱量損失熱量(a)厚CAVITY(b)薄CAVITYFilltime(sec)最大注塑壓力(Mpa)1234567820406080100120140160PCPP(c)不同注塑速度下的注塑壓力最佳注塑速度區間Ⅲ.注塑成型條件■流動理論5.保壓設定(1)保壓的意義保壓是在充進工程以後在型腔內為了保證樹脂冷卻收縮率在用適當壓力適當時間內前進螺杆繼續提供樹脂到型腔內的工程.對於產品的收縮率有很大的影響.(2)保壓強度和時間的確定保壓的大小左右收縮率的大小.提高保壓產品會變大能阻止發生縮印.但是相反的情況產品尺寸變小發生縮印.但是太高的保壓會增加形體力和殘留硬力會使產品變形.一般適當保壓是最大注塑壓力的70~80%.保壓的時間:保壓時間關聯與型腔的厚度.因為產品厚度厚冷卻時間長發生收縮的話在那個時間內一直提供樹脂.但是GATE固化之後樹脂不能進到型腔內，畢竟保壓時間是GATE的固化時間.根據產品厚度設計適當的GATE.GATE的固化時間依賴GATE的厚度跟長度.成型時間(sec)注塑壓力(Mpa)保壓時間填充時間保壓強度(a)保壓強度和時間厚度(t)寬度(w)(b)GATE長度長度(l)Ⅲ.注塑成型條件■流動理論(3)最佳保壓設定一般把保壓按照一定的壓力平均給的話G