以CAE的观点看塑胶成型常见问题及对策

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料溫的設定可以參考材料廠商的建議。
料管分後、中、前、噴嘴(Rear, Center, Front and Nozzle)四區,從後往前的料溫設定應逐步 提高,每往前一區,增高6 oC。 若有必要(尤 其是對熱敏感的塑料),可將噴嘴區和/或前區 的料溫設定的和中區一樣。
毛邊或廢邊
Flash
射出成型機
2. 流道(Runner)或/和澆口尺寸不當
多澆口設計時,流道或/和澆口尺寸如果不當,塑流有 可能包抄空氣或氣體,形成積風。
CAE可以預測充填模式和可能的積風點。 更改流道 或/和澆口尺寸,可以改變充填模式,積風有可能避免。
積風
Air Trap
模具
3. 排氣不良
若是排氣不良,波前收口處會捲入空氣或氣體,形成 積風。
毛邊或廢邊
Flash
射出成型機
2. 塑料計量過多
塑料計量過多,過量的熔膠被擠入模穴,模板 有可能被模穴內的高壓撐開,熔膠溢出,產生 毛邊。
3. 料管溫度太高或太低
料管溫度太高,熔膠太稀,容易滲入模穴各處 的間隙,產生毛邊。
毛邊或廢邊
Flash
射出成型機
3. 料管溫度太高或太低
料管溫度太低,熔膠太稠,須高壓才能填模, 模板有可能撐開,熔膠溢出,產生毛邊。
毛邊或廢邊
Flash
射出成型機
6. 保壓時間太長
保壓時間太長,高壓在熔膠內向低壓處傳遞,熔膠 在模穴各間隙處伺機滲出的或然率提高,有可能產 生毛邊。
毛邊或廢邊
Flash
射出成型機
7. 停留時間太長或太短
塑料在料管或/和熱澆道中停留時間太長,會使得塑 膠變稀,熔膠容易滲入模穴各處的間隙,產生毛邊。
發赤
Blush
射出成型機
1. 熔膠溫度太低
2. 射速太快 3. 射壓太高
Large area flash
毛邊或廢邊
Flash
毛邊或廢邊(Flash)的定義:
熔融塑料流入分模面,滑塊的折動面或 配件的間隙所形成的廢料
毛邊或廢邊
Flash
塑料
1. 流動性太大或太小
塑料流動性太大,熔膠太稀,容易滲入模穴各處的間隙, 產生毛邊。
CAE可以預測充填模式(Filling Pattern)和可能的積風 點。 在可能的積風點加排氣口,以避免積風。
積風
Air Trap
射出成型機
1. 射速過高
射速過高時,產生噴流 (Jetting) ,有可能捲 氣成積風。 降低射速,可以穩定塑流,防止噴流,避免 積風。
發赤
Blush
發赤(Blush)的定義: 澆口附近產生的雲狀色變。 有時會在塑流 通道中形成阻礙處發現。 原因是熔膠破折 (Melt Fracture)。
壁厚差異太大時,薄壁處塑流遲緩,熔膠循厚壁快速超 前,有可能對模穴中空氣或氣體進行包抄,形成積風。
CAE可以預測充填模式(Filling Pattern)和可能的積風點。 更改厚度分佈,使壁厚儘可能保持均一,以避免積風。
積風
模具
Air Trap
1. 澆口(Gate) 位置不當
澆口位置不當時,塑流有可能包抄空氣或氣體,形成 積風。 CAE可以預測充填模式(Filling Pattern)和可能的積風 點。 更改澆口位置,可以改變充填模式,積風有可能 避免。
毛邊或廢邊
Flash
模具
8. 模面不清
模面有異物,模板無法密封,造成溢料,產生 毛邊。
9. 模溫太高
模溫太高,熔膠較稀,容易滲入模穴各處的間 隙,產生毛邊。
毛邊或廢邊
Flash
射出成型機
1. 鎖模力(Clamp Force)不足
鎖模力不足時,模板有可能被模穴內的高壓 撐開,熔膠溢出,產生毛邊。 CAE可以預測所須鎖模力對時間曲線,設定 的鎖模力不可小於曲線中最大的鎖模力。 盒型模穴的深度若大於25 mm,每25 mm應 以1.1累乘算出來的鎖模力,作為選擇射出成 型機的參考。
流痕
Flow Line or Flow Mark
模具
2. 澆道(Sprue)、流道(Runner)或/和澆口(Gate)太小
澆道、流道或/和澆口太小,流阻提高,如果射壓不足, 熔膠波前的推進會愈來愈慢,塑料會愈來愈冷,射壓 和保壓不足以將冷凝的表皮緊壓在模面上,留下熔膠 在垂直流動方向的縮痕, 狀如年輪。
4. 射壓過高
射壓過高時,模板有可能被模穴內的高壓撐開, 熔膠溢出,產生毛邊。
射壓可從些許缺料注射(Short Shot)開始,每次 增加3 Bar(50psi),直到填壓適度為止。
毛邊或廢邊
Flash
射出成型機
5. 射速過高或過低
射速過高時,熔膠太稀,容易滲入模穴各處的間隙, 產生毛邊。 射速過低時,熔膠溫度降低,熔膠太稠,須高壓才 能填模,模板有可能撐開,熔膠溢出,產生毛邊。 每次射壓或射速調整的增量以10%為原則。 每次 調整後,大約要射膠10次才可達到穩定狀態。
以CAE的觀點看 塑膠射出成型常見問題和對策
徐昌煜
歐磊科技股份有限公司
Incompletely filled part due to entraped air
積風
Air Trap
積風(Air Trap)的定義:
空氣或氣體不及排出,被熔膠波前包夾在 型腔內。
積風
Air Trap
製品
1. 壁厚差異太大,產生跑道效應 (Race Track Effect)
塑料流動性太小,熔膠太稠,須高壓才能填模,模板有 可能撐開,熔膠溢出,產生毛邊。
毛邊或廢邊
Flash
模具
1. 澆口位置不當
澆口位置不當,使得流長太長,須高壓才能填模, 模板有可能撐開,熔膠溢出,在澆注系統上游處的 分模面產生毛邊。
毛邊或廢邊
模具
Flash
2. 分模線(land)不當
分模線(land)應自模穴外緣向外延伸12mm。 再外, 公母模就相互分離(relieved),以保持分模線(land)處 模面緊貼,不致溢料。
流痕
Flow Line or Flow Mark
塑料
1. 流動性不佳
流長對壁厚比(Flow Length to Thickness Ratio)大的 型腔,須以易流塑料充填。 如果塑料流動性不夠好, 熔膠愈走愈慢,愈慢愈冷,射壓和保壓不足以將冷凝 的表皮緊壓在模面上,留下熔膠在垂直流動方向的縮 痕, 狀如年輪。 材料廠商根據特定設計,可以提供專業的建議:以不 產生溢料的原則下,選用最易流動的塑料。
積風在壓縮下升溫,塑膠表面會變得不光滑 (dullness) ,進而成顆粒狀(grainy) ,(就大部分塑料 而言) ,最差會變得焦黑(black burn) ,或(就acetal而 言) ,會變得燼白(white burn) 。
積風
Air Trap
模具
3. 排氣不良
建議的排氣口深度: 結晶性材料(Crystalline Polymers)為0.025mm,非結晶性材料(Amorphous Polymers) 為0.038mm。 當然, 材料廠商可以提供 更準確的資訊,作為設計參考。
模具
1. 模溫太低
模溫太低會使得料溫下降太快,射壓和保壓不足以將冷 凝的表皮緊壓在模面上,留下熔膠在垂直流動方向的縮 痕, 狀如年輪。 提高模溫,保持較高料溫,射壓和保壓將冷凝層緊壓在 模面上,直到製品定型,流痕無由產生。 模溫可從材料廠商的建議值開始設定。 每次調整的增量 可為 6 ° C,射膠10次,成型情況穩定後,根據結果,決 定是否進一步調整。
停留時間太短,熔膠溫度太低,熔膠太稠,須高壓 才能填模,模板有可能撐開,熔膠溢出,產生毛邊。 模具要裝在和其射料量相當的射出機上。 當射料 量在料管容量的20到80%之間,塑化適當,毛邊不 易產生。
毛邊或廢邊
操作員
1. 習慣不好
操作員過早或過晚開關成型機的門,塑料運送員不 照規定運送塑料等等,都會使得成型結果前後不一 致,當料管加熱器因不規律的熱損失而試圖及時補 充熱量時,塑料溫度不易均一,而有熱點(Hot Spot) 產生,熱點附近流動性好,可能造成毛邊。
Record Grooves
Flow front cools down near the wall
Cooled down outer layer impedes direct frontal flow to the wall
Flow front touches mold wall again
流痕
以CAE在電腦上對不同的熔膠傳送系統(包括澆道、流 道和澆口)的充填進行模擬分析,找出理想的澆道、流 道和澆口的尺寸(包括長度和斷面有關尺寸如直徑等), 是可行之道。
流痕
Flow Line or Flow Mark
模具
3. 排氣(Venting) 不足
排氣不良,會使得熔膠充填受阻,熔膠波前無法將冷凝 的表皮緊壓在模面上,留下熔膠在垂直流動方向的縮痕, 狀如年輪。 在每一段流道末端考慮排氣,可以避免氣體進入型腔。
發赤
Blush
模具
4. 澆口太小或進澆處型腔太薄
熔膠流量大,斷面積小時,剪切速率(Shear Rate)大, 剪切應力往往跟著提高,以致熔膠破折(Melt Fracture), 產生發赤現象。 CAE模擬,可以預測熔膠通過上述狹隘區時的溫度、剪 切速率和剪切應力, 而CAE一般都會提供各種塑料料溫、 剪切速率和剪切應力的上限。 CAE工程師可以根據分析 結果作相應的調整,很快可以找出適當的澆口尺寸和進 澆處型腔厚度。
發赤
Blush
塑料
1. 乾燥不足
乾燥不足,塑料濕氣重,加熱、混煉、推進時,蒸氣捲 入熔膠,進入型腔時,產生銀線,發赤現象常伴隨產生。 人們往往忽略乾燥劑的定期再生(Regular Regeneration)。 應當就教乾燥器供應商,確實作好樹 脂的乾燥工作。 檢查乾燥器的空氣進氣管路是否堵塞。 空氣進不來, 樹脂的濕氣就帶不走,乾燥的動作便徒具形式。
發赤
Blush
模具
1. 模溫太低 2. 熔膠傳送系統(Melt Delivery System)有銳角存在
尤其是澆口處有銳角時,容易產生發赤現象。 有時只 要在進澆處採用較大的圓角半徑,即可消除發赤現象。
3. 冷料井(Cold Slug Well)太小
澆道冷料井的直徑應和澆道襯套(Sprue Bushing)出口 直徑同,其深度與直徑同或超過直徑。
毛邊或廢邊
Flash
毛邊或廢邊
Flash
毛邊或廢邊
Flash
模具
6. 排氣口太深或太淺
排氣口太深時,熔膠滲出,產生毛邊。 排氣口太淺時,積風不易排出。 加壓排氣時, 模板有可能被撐開,熔膠溢出,產生毛邊。
7. 鋼材太軟
鋼材太軟時,易生凹陷,凹陷若發生在模穴周 圍,熔膠滲入,產生毛邊。
Flashes on a venting channel
型腔排氣更不能輕忽。 最好採用全周長排氣。
CAE模擬熔膠充填,可以幫我們很快的找到所有可能的 最後充填處(Last Filled Area),也就是須要加排氣孔的 地方。 按圖索驥,萬無一失。
模板太薄時,模板有可能被模穴內的高壓撐開, 熔膠溢出,模板中央處的分模面產生毛邊。
Flash
5. 模具加工或裝配不當
模具加工或裝配不當,模穴邊緣形成過大間隙, 熔膠滲出,產生毛邊。 澆道襯套(Sprue Bushing)不可太長,否則公母模 無法合緊,造成溢料,產生毛邊。 平的分模面的平面度(Flatness)以0.05mm內為宜。
3. 承板(Support Plate)跨距太大
承板(Support Plate)跨距太大,模板有可能被模穴內 的高壓撐開,熔膠溢出,在模板中央處的分模面產 生毛邊。 可在承板和可動側安裝板之間加間隔塊 (Support Block or Support Pillar),縮短跨距。
毛邊或廢邊
模具
4. 模板太薄
Flash
平常應該不斷的教育操作員,讓大家瞭解成型循環 不一致可能帶來的麻煩,認清保持良好成型操作習 慣的重要性。
採用機器人(Robots)等進行自動化是保持成型循環 一致的一條路。
Concentric record grooves
流痕
Flow Line or Flow Mark
流痕(Flow Line or Flow Mark)的定義: 成型品表面的線狀痕跡,此一痕跡顯示了 熔膠流動的方向。
Flow Line or Flow Mark
塑料
2. 採用成型潤滑劑(Molding Lubricant)不當
一般潤滑劑含量在1%以下。 當流長對壁厚比大時, 潤滑劑含量須適度提高,以確保冷凝層緊貼在模面上, 直到製品定型,流痕無由產生。 增加潤滑劑含量,須和材料廠商議定後進行。
流痕
Flow Line or Flow Mark
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