气体辅助射出成型原理

Gas pressure hold
Gas pressure
PEP valve open Nozzle valve closed Gas PEP valve open
Gas pressure hold
Gas pressure PEP valve open Nozzle valve closed PEP valve open
Cross section (mm)
h b b=101.6 h=1.18 h b r=4.75 H h b H=22.22
Moment of inertia I(mm)
Deflection(simply Deflection supported):y(mm) ration(y/ybase)*100%
氣體輔助射出成型原理
內容
• 傳統射出成型的問題 • 氣體輔助射出成型應用原理 • 相關產業的應用狀況
氣體輔助射出成型製程
傳統射出成型壓力與流動長度的關係
射 出 壓 力 流動長度 射 出 壓 力 流動長度
傳統射出成型的問題
射出壓力無法有效的連續傳遞─射出壓力
較高
不均勻的壓力分佈
翹曲問題 收縮問題
PDA下蓋
TYPICAL MOLDING CYCLE
Machine pressure
IN-MOLD PRESSURE
Typically 80 Bar Gas pressure
Typically 10 Bar
Plastic injection
Mold opens
6.5
防止翹曲變形
• 藉由GAS的穿透造成產品有較均勻應力分 佈 • 藉由GAS的穿透造成產品的密度較為均勻 • 藉由GAS的穿透造成產品的熱分佈較為均 勻防止熱應力不均的情況發生
防止翹曲變形
(因GAS造成產品有較均勻的應力分佈)
防止翹曲變形
(因GAS防止熱變形情況發生) • 由於產品肉厚的限制在部份的結構件上需 輔以RIBS來補強以增加強度
• 粗厚件
– 由於Gas可穿透整個產品造成產品內部中空故 約可節省35%左右的材料
材料的節省
• 結構件
– 將視成品設計者的設計而有所不同
設計理念: 成品全面打薄,局部加厚
500mm
模型 A
2.5mm 200mm
模型 B
2.0mm 200mm
模型 C
r=5mm 2.0mm 200mm
製品體積(cc) 輕量化率(%) (氣道尺寸) moment(I2) 最大射出壓(Mpa)
內氣成型：氣體射出機噴嘴及止逆閥
氣體輔助射出成型進氣方式
內氣成型：氣體經由射出機噴嘴射入 所有的氣道的設計必須是相通的並且與 噴嘴相互垂直並對稱 為了得道最佳的氣體穿透，成品中塑料 的流動必須是平衡的 各個氣道中的僅能有一個氣體壓力曲線 設定 可以直接的使用於現有的模具中 必須加裝止逆閥防止氣體回流
Gas injection – plastic urged forward
5.19
Gas pressure starts
PEP – One Cavity Mould with 2 Branches
PEP valve closed Nozzle valve closed PEP valve open
CINPRES LTD
氣體輔助射出成型的應用 全射成型
Bubble velocity decreases as volume shrinkage decreases; resistance increases as the plastic cools.
v
t
全射成型案例 TV front cabinet
Water dispenser panel
CD Carrier Tray
• 170mm long, 121mm wide & 10mm Dp. • Wall section varies from 1.2mm to 2mm • ABS/Pc Blend • Max. Distortion allowable 0.1mm
使用射嘴的動作
Gas Inlet End-cap Body
Spider assembly
Nozzle Design
STAGE 1
Plastic
Nozzle Design
STAGE 2
Gas inlet
Plastic
Nozzle Design
STAGE 3
氣體輔助射出成型進氣方式
內氣成型：氣體經由成品的流道射入
氣體輔助射出成型製程
氣體壓力的控制方式 體積控制法
氣體先被預壓在一固定量的活塞中 利用此活塞推動氣體充填成品 成型參數：預壓壓力（氣體充填體積），活 塞速度，氣體充填時間，氣體起射時間
壓力控制法（大部分的系統）
利用減壓閥控制氣體射出壓力大小 成型參數：氣體壓力曲線（壓力，時間）
氣體輔助射出成型製程
組立時間減少50%,節省材料25%
氣體輔助之缺點
• • • • • • • 氣道設計之重要性 多模穴之擺設及流動問題 轉角效應問題 表面之氣痕問題 成型的穩定性須提高 氣針氣密性問題 成型參數變多
氣體輔助射出成型製程
成型參數
傳統射出成型
•模具溫度 •塑料溫度 •射出速度 •射出壓力
氣體射出成型
•氣體射出壓力 •氣體射出時間 •塑料射出量 •材料特性
• • • • • 傳統射出成型的延伸 成型品內具有中空截面的形狀 低模腔壓力製程 是一種”短射”或“全射”的製程 向傳統射出成型設計準則挑戰的製程
氣體輔助射出成型製程
氣體輔助射出成型概述（2）
• 利用高壓的氣體（氮氣）射入未冷卻的塑 料 • 氣體所形成的“泡泡”將沿著阻力最小的 方向流動（高溫及低壓區） • 中空截面將會消除成品肉厚處表面之收縮 凹陷
模具成本的節省
• 因Gas的穿透可克服肉厚不均所引發的收縮 問題故可將成品一體化 • 多副模具---單一副模具
後續加工成本的節省
• 因Gas的穿透使產品允許有肉厚不均的設計 將可大幅減少零件數目以節省後續的組立 成本
外殼 後殼 項目 一般厚度 補肋厚度 零件數 重量 前殼 零件數 一般厚度 原始設計 3.5mm 2.0mm 18 件 2.65Kg 36 件 3.6mm 新設計(Gas) 2.5mm or1.5mm 6.0mm 2件 1.95Kg 14 件 2.8mm 效益分析 減少重量 提昇 CRT 支稱強度 89%組件數減少 26%輕量化 61%組件數減少 20%輕量化
O
250 100 260 53.9
200 80 133 75.2
220 88 (R5 半圓) 412 28.2
註:ABS 230 C,充填時間 2Sec,Sidegate 1 點Φ3mm
材料的節省
電腦底座的應用及效益
傳統設計 重量(公克) 肉厚(mm) 成型週期(sec) 強度 成型不良率 變型量 590g 4 70 0 1% Δ
熱
冷
厚度較均勻 上下兩邊的 熱分佈平均
避免收縮凹陷
• 藉由Gas的穿透將壓力導引到成品較厚之處 達到對成品局部保壓的動作
成本的降低
• • • • • • 材料的節省 冷卻時間的節省 材料的變更 模具成本的節省 後續加工成本的節省 如何善用周週邊設備(N2產生機)來真正的達 到成本上的節省
材料的節省
272.27
3.21
100
745.05
1.17
36.54
12,530.50
0.07
2.17
防止翹曲變形
• 但塑膠件是否如同金屬件般RIB愈厚強度及 平整度愈好呢 ????
Warpage
AA
SECTION AA
防止翹曲變形
• 藉由Ribs的補強並輔以Gas的穿透使得強度 增強並避免因熱傳不平衡所產生之翹曲變 形的問題
CGI 壓力控制法 其他品牌壓力控制法 體積控制法
氣體壓力
成型週期時間
氣體輔助射出成型進氣方式
內氣成型
氣體經由射出機噴嘴射入 氣體經由流道系統射入 氣體直接由成品表面射入
外氣成型（CGI特有之專利）
氣體輔助射出成型進氣方式
內氣成型：氣體經由射出機噴嘴射入
氮氣射入
氣體輔助射出成型進氣方式
案例(一)-頭痛醫頭
案例(二)-全面產品控制
氣體輔助射出成型進氣方式
內氣成型：氣體直接經由產品進入 氣針安裝示意（SIG(2)）
塑料
GAS
分模線
MOULD PLATE
CINPRES LTD
氣體輔助射出成型的應用
全射成型
氣體的流動與下述參數有關:• 塑料體積收縮率. • 射出成型之壓力.溫度.計量.流動及密度
氣體輔助射出成型進氣方式
內氣成型：氣體直接經由產品進入
氣體射入及回收
氣體射入及回收
氣體輔助射出成型進氣方式
內氣成型：氣體直接經由產品進入 頭痛醫頭，腳痛醫腳 可根據產品問題所在選擇氣針所在位置， 亦可利用此方式來做全產品的控制（直 接將氣針安置於流道之上） 各氣道不一定需要相通 可選擇獨立的氣體壓力或單獨的壓力控 制 建議使用止逆閥
氣輔設計 400g 2.8 42 0 1% Ο
材料的變更
• 由高單價的材料變為低單價的材料
– ABS變為PP+GAS – 金屬變為NOYLON+GAS+GF – 金屬變為PP – 金數變為ABS – PCABS變為ABS – ..........
模具成本的節省
• 因Gas的穿透簡化了複雜的滑塊機構
PEP valve closed Nozzle valve closed PEP valve closed
PEP valve closed
Nozzle valve open PEP valve closed
Plastic injection and pressurisation
PEP valve closed Nozzle valve closed PEP valve closed
来自百度文库
氣體輔助之優點應用
• • • • • • • 一.解決產品表面縮水現象 二.解決產品之翹曲變型問題 三.增加產品之剛性及軔性 四.降低射出成型之鎖模壓力 五.縮短生產成型時間 六.簡化模具結構 七.增加產品成型之塑膠流動
使用氣輔的效益分析
• 品質的提升 • 成本的降低
品質的提升
• 防止翹曲變形 • 避免收縮凹陷的產生
步驟三
步驟四
氣體繼續掏 空塑料去補 償塑料體積 的收縮
氣體輔助及傳統射出壓力比較
傳統射出成型壓力與流動長度的關係
射 出 壓 力 流動長度 射 出 壓 力 流動長度
氣體射出成型壓力與流動長度的關係
射 出 壓 力 流動長度 射 出 壓 力
氣體二次滲透
流動長度
PEP – One Cavity Mould with 2 Branches
產品肉厚的設計必須均一、無法有局部
肉厚設計
不均勻的收縮
收縮問題 複雜的補肋結構
氣體輔助射出成型製程
1 2 3
塑料
氣體
4 氣體
5 氣體
6
保壓
洩壓
開模
氣體輔助射出成型製程
定量的塑膠 射入模穴中
步驟一
溶融塑膠
凝固層
步驟二
氣體
氣體推動熔融 塑料往前
氣體輔助射出成型製程
氣體持續推動 塑料填滿模穴
氣體射入及回收
氣針
氣體輔助射出成型進氣方式
內氣成型：氣體經由成品的流道系統進入 氣道必須與流道系統相通 不同流道所連接的氣道不需要相通 塑料流動的平衡較不重要（可利用不同 的迴路來控制各氣道所需的進氣時間及 壓力大小，但若有良好的塑料流動則可 使用同一氣體曲線控制氣體的流動） 並需經由修模方能使用 為防止氣體回流，使用止逆閥是必須的
5.20
Plastic refill
Gas vented
CINPRES LTD
氣體輔助射出成型的應用
全射成型定義
模腔至少被塑料填滿100%.(未作任何保 壓狀態下列),然後再利用氣體進行保壓以 補嘗體積的收縮. (FULL-SHOOT MOLDING)
氣體輔助射出成型製程
氣體輔助射出成型概述（1）