注塑知識縮減版

/第一章射出成形機1－1射出機組件典型的射出成形機如圖1-1所示，主要包括了射出系統(tǒng)（injｅcｔionsystem)、模具系統(tǒng)（moldｓystem）、油壓系統(tǒng)（hydrauliｃsysｔem)、控制系統(tǒng)（coｍtｒolｓyｓｔem）、和鎖模系統(tǒng)（cｌaｍpingｓyｓtem）等五個單元.圖１-1應(yīng)用于熱塑性塑料的單螺桿射出成形機1—1－1射出系統(tǒng)射出系統(tǒng)包括了料斗(ｈooｐｅr)、回轉(zhuǎn)螺桿與料筒(bａrrel)組合，和噴嘴（noｚzｌe），如圖1—２.圖1-2熱塑性塑料的單螺桿射出成形機之塑化螺桿、料筒、電熱片、固定模板及移動模板（1）料斗，回轉(zhuǎn)式螺桿，料筒圖1-3回轉(zhuǎn)式螺桿之進料區(qū)、壓縮區(qū)、和計量區(qū)。（２)噴嘴噴嘴的溫度應(yīng)該設(shè)定在材料供貨商建議之塑料熔化溫度,或是略低于溫度。1-1-2模具系統(tǒng)模具系統(tǒng)包括了導(dǎo)桿（ｔiｅbaｒs）、固定模板（stａｔionａrypｌateｎ)、移動模板（movａbleplaten)、和容納模穴、豎澆道、流道系統(tǒng)、頂出銷和冷卻管路的范本(moｌdingplａｔes)（1)兩板模:大多數(shù)模具是由兩片模板組成,如圖1－６，此類模具常使用在塑件澆口正好設(shè)在塑件邊緣或者接近塑件邊緣的設(shè)計,其流道（ｒunnｅr）也設(shè)計在母模板上。(2）三板模三板模通常應(yīng)用于澆口遠離塑件邊緣的設(shè)計，其流道是設(shè)計在分隔公模與母模的脫料板（stｒiｐpｅｒplate）上，如圖1-6所示。圖1—6(左）兩板模與（右）三板模1—1－３油壓系統(tǒng)射出機的油壓系統(tǒng)提供開啟與關(guān)閉模具的動力,蓄積并維持鎖模力噸數(shù),旋轉(zhuǎn)與推進螺桿,致動頂出銷,以及移動公模側(cè)。油壓系統(tǒng)的組件包括幫浦、閥、油壓馬達、油壓管件、油壓接頭及油壓槽等。1-1-4控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)提供成形機一致性的重復(fù)操作,并且監(jiān)控溫度、壓力、射出速度、螺桿速度與位置、及油壓位置等制程參數(shù).制程控制直接影響到塑件質(zhì)量和制程的經(jīng)濟效益?？刂葡到y(tǒng)包括簡單的開/關(guān)繼電器控制到復(fù)雜的微處理器閉回路控制器。1-1-5鎖模系統(tǒng)鎖模系統(tǒng)用來開啟／關(guān)閉模具，支撐與移動模具組件，產(chǎn)生足夠的力量以防止模具被射出壓力推開。鎖模機構(gòu)可以是肘節(jié)機構(gòu)鎖定、油壓機構(gòu)鎖定、或是上述的兩個基本型態(tài)的組合.1－２射出成形系統(tǒng)典型的射出成形系統(tǒng)（moldedsyｓｔem)包括熔膠輸送系統(tǒng)和成形塑件,如圖1-7所示。熔膠輸送系統(tǒng)提供讓熔膠從射出機噴嘴流到模穴的通道，它通常包括：豎澆道（sｐrｕe）、冷料井（coldsluｇweｌｌ）、主流道、分枝流道、和澆口（gatｅs）圖１—7射出成形系統(tǒng)包括熔膠輸送系統(tǒng)及成形塑件。1—3射出機操作順序:（ａ）關(guān)閉模具;（b)充填模穴；（ｃ)保壓；（d)螺桿后退；（e)頂出塑件；（f）關(guān)閉模具（ａ）關(guān)閉模具(b）充填模穴(c）保壓（d）螺桿后退（e）頂出塑件（f）關(guān)閉模具射出成形的周期射出成形的周期時間根據(jù)制程的塑件重量、肉厚、塑料性質(zhì)、機器設(shè)定參數(shù)而改變。典型的周期時間可能從數(shù)秒鐘到數(shù)十秒。1—-充填（射出階段)2——保壓與冷卻３-－開啟模具4－-頂出塑件5－-關(guān)閉鎖具

第二章螺桿操作根據(jù)需求,回轉(zhuǎn)式螺桿可以設(shè)定轉(zhuǎn)速以塑化塑料顆粒，并且將熔膠以設(shè)定之螺桿速度、射出量與射出壓力壓擠進入模穴?；剞D(zhuǎn)式螺桿射出機之射出成形的主要控制參數(shù)如下列：背壓背壓(baｃkpｒessｕre）是螺桿往后推以準備下一次射出塑料時,作用于螺桿前端之塑料的壓力值。(2)射出速度（或射出時間）射出速度（ｉｎjecｔionsｐｅeｄ或螺桿速度ramｓｐeed)是指射出操作中，螺桿的前進速度。對于大部份的工程塑料,應(yīng)該在塑件設(shè)計的技術(shù)條件和制程允許的經(jīng)濟條件下,設(shè)定為最快的射出速度。然而，在射出的起始階段，仍應(yīng)采用較低的射速以避免噴射流(jｅｔting)或擾流。接近射出完成時，也應(yīng)該降低射速以避免造成塑件溢料，同時可以幫助形成均質(zhì)的縫合線.射出時間是將熔膠充填進模穴所需的時間,受到射出速度控制.雖然最佳的充填速度取決于塑件的幾何形狀、澆口尺寸和熔膠溫度，但大多數(shù)情況會將熔膠盡快射入模穴.因為模具溫度通常低于樹脂的凝固點(ｆreeｚinｇpｏiｎt），所以太長的射出時間會提高導(dǎo)致塑料太早凝固的可能性。薄肉厚塑件使用高射出速度以防止充保模穴前發(fā)生凝固。有時候,粗厚塑件或小澆口會降低充填速度，此時必須保持熔膠連續(xù)地流過澆口以防止?jié)部谀?，進而充飽模穴。新進的研究方向嘗試控制射出量,控制螺桿動作和止回閥(chｅckvalｖe）關(guān)閉的時間，以達到控制組件尺寸的目的。（3)螺桿旋轉(zhuǎn)速度螺桿旋轉(zhuǎn)速度是塑化螺桿的轉(zhuǎn)速.轉(zhuǎn)速越快,塑料螺桿溝槽壓縮得越激烈，產(chǎn)生更大量的剪切熱.壓縮比TF/TM一般取２—３，壓縮比越大,剪切作用越大。L/Ｄ：是指螺桿的有效長度L與直徑D的比，這個比值越大就能達到混煉良好的樹脂，L／D比一般取16—2０。（4)緩沖量緩沖量(cｕshion）是螺桿的最大允許前進位置與最末端的前進位置之間的差值。假如允許螺桿行程設(shè)為最大值，緩沖量為零，螺桿將前進至碰到噴嘴后才停止。通常,緩沖量設(shè)定為３~６mm（１/８～１/4英）。（5）熔膠溫度熔膠溫度應(yīng)依照(ａ）樹脂種類、（b）射出機特性、(ｃ)射出量，相互配合。最初設(shè)定的熔膠溫度應(yīng)參考樹脂供貨商的推薦數(shù)據(jù)。通常選擇高于軟化溫度、低于樹脂之熔點做為熔膠溫度,以免過熱而裂解。以nyｌoｎ為例，在射出區(qū)（feｅdｚone)的溫度通常比料筒的溫度高，此增加的熱量可以降低熔膠射出壓力而不致于使熔膠過熱。因為nylon熔膠的黏滯性相當?shù)?可以很容易地充填模穴而不必倚賴提升溫度造成的致稀性。（6)模具溫度模具溫度的限制在于避免塑料在模穴內(nèi)的剖面凍結(jié)(freezｉng）以及塑料的冷卻性質(zhì)(例如cｒyｓｔaｌlization等）。所以，模具溫度應(yīng)該是在熔膠的流動性與模具溫度之間作折衷選擇。假如可能的話,應(yīng)該讓臨界之凝固位置（theｃriticａlｆｒeezinｇｌｏｃation)發(fā)生在澆口處。調(diào)節(jié)澆口尺寸能夠獲得在可能的最低模具溫度下的最佳流動性。較低的模具溫度可以加速成形周期，故應(yīng)盡量使用可接受的最低模具溫度。有些射出成形需要冷卻或冷凝，有些則需要加熱模具以控制結(jié)晶度（crysｔaｌlizａt(yī)ioｎ）和熱應(yīng)力.模具溫度可以使用冷卻劑調(diào)節(jié)。模具溫度和冷卻劑溫度都應(yīng)監(jiān)控。模具固定側(cè)和移動側(cè)使用不同模溫的目的之一是要控制成品附著在模仁，方便頂出.影響熔膠溫度和模具溫度的一些因素包括：射出量(shｏtsizｅ)—大射出量需要較高的模具溫度。射出速率（injｅctｉoｎrａt(yī)e）—高射出速度會造成致稀性的高溫.流道尺寸（sizｅｏfｒｕnner）-長的流道需要較高溫度。塑件壁厚（partｔhｉckneｓs）—粗厚件需要較長冷卻時間，通常使用較低模溫。（７）射出壓力和保壓壓力①注射壓力注射壓力的作用克服塑料熔體從料筒流向模具型腔的流動阻力,給予熔體一定的充模速度及對熔體進行壓實、補縮。注射壓力對注塑過程的影響在一定程度上決定塑料的充模速率；適當提高充模階段的注射壓力，可提高充模速率、增加熔體的流動長度和制品的熔接痕強度，制品密實、收縮率下降，但制品易取向,內(nèi)應(yīng)力增加.注射壓力較低時,塑料熔體呈鋪展流動,流速平穩(wěn)、緩慢，但延長了注射時間，制品易產(chǎn)生熔接痕、密度不勻等缺陷;當注射壓力較高,而澆口又偏小時，熔體為噴射式流動，這樣易將空氣帶入制品中，形成氣泡、銀紋等缺陷,嚴重時還會灼傷制品.②在模腔充滿后,為了對模內(nèi)熔體進行壓實、補縮而通過螺桿繼續(xù)施加的注射壓力稱為保壓壓力.保壓壓力對注塑的影響通常,保壓壓力較高時，制品的收縮率減小,密度增加；表面光潔度、熔接痕強度提高，缺點是:脫模時制品中的殘余應(yīng)力較大、易產(chǎn)生溢邊。射出壓力的上限是射出機的容量、鎖模力和模具的結(jié)構(gòu)。通常，射出壓力和保壓壓力設(shè)定為不會造成短射的最低壓力。射出壓力和保壓壓力應(yīng)該足夠高，維持足夠久，以便在塑件的收縮階段繼續(xù)填注塑料,將收縮量最小化。然而，太高的射出壓力會造成塑件潛在的應(yīng)力。兩段式加壓可以應(yīng)用在一些制程，第一階段的高壓進行充填，第二段則以較低壓力進行保壓。圖2—12射出壓力與設(shè)計、成形參數(shù)、材料的關(guān)系(8)保壓時間完成充填模穴后，射出機仍然施加壓力在模具的時間稱為保壓時間,保壓的目的在維持組件的尺寸精度。（9)剩余冷卻時間解除壓力到開模之間的時間稱為剩余冷卻時間,目的是讓塑件足夠硬化以便頂出.假如在塑件尚未完全冷卻硬化之前就頂出，會造成塑件翹曲變形。（１０)開模時間(mold—openiｎgtime，也稱為ｄeadｔime)2—５二次加工塑件頂出之后，切除熔膠輸送系統(tǒng)（豎澆道、流道、澆口)的加工稱為二次加工.有些塑件需要二次加工進行組合或裝飾。（1）組合組合塑件的二次加工包括：黏合（bonding）熔接(weldｉnｇ）嵌入（ｉnseｒtiｎｇ）打樁（stakinｇ)嵌金屬型板(sｗaｇiｎｇ)接合組合(assemblywithfaｓｔｅｎeｒｓ）（2）裝飾裝飾塑件的二次加工包括表面處理：加熱或加壓之表面處理。印刷：為裝飾或提供信息而在塑件表面加工。（3)其它的二次加工其它的二次加工包括:上漆硬鍍金屬層／遮蔽層表面處理退火車削?第三章模具設(shè)計3-1流道系統(tǒng)流道系統(tǒng)（ｒunnersystemｓ)將熔膠從豎澆道引導(dǎo)到模穴內(nèi)，要推動熔膠流過流道系統(tǒng)就需要額外的壓力.當熔膠流經(jīng)流道系統(tǒng)時，產(chǎn)生的剪切熱（摩擦熱)使熔膠溫度升高，有助于熔膠的流動。大尺寸流道可以使用較低壓力推進熔膠流動，但是卻需要較長的冷卻時間，會產(chǎn)生較多的廢料，也需要較高的鎖模力。反之，適當?shù)男〕叽缌鞯涝谑褂迷虾拖哪茉吹确矫婵梢赃_到最高效率。３—１-1模穴數(shù)目之決定模穴數(shù)目的多寡取決于可應(yīng)用的生產(chǎn)時間、射出機射出量的大小、所需之塑件品質(zhì)、射出機塑化能力、塑件形狀與尺寸，以及模具成本等因素。以下三組簡單的公式可以協(xié)助決定模穴數(shù)目，應(yīng)選取三組公式所獲得之最小值作為設(shè)計模穴數(shù)目。(1）產(chǎn)品數(shù)量(2)射出量能(3）塑化能力3-1－２流道配置多模穴系統(tǒng)的基本流道配置方式如圖3-1,包括：標準流道系統(tǒng)（stａnｄard,或魚骨形Hｅrｒiｎgbｏne）H形流道系統(tǒng)(H-brｉｄge，或分枝形branching）輻射流道系統(tǒng)(ｒａｄiａl，或星形staｒ）圖3-１基本的流道系統(tǒng)之配置Ｈ形和幅射流道系統(tǒng)提供自然平衡，亦即從豎澆道到所有的模穴都有相同的流動距離和流道尺寸，所以各模穴都有相同的充填條件。至于魚骨形流道系統(tǒng)，雖然不是自然平衡，卻比自然平衡系統(tǒng)可以在相同的模具內(nèi)塞進更多模穴,造成最小的流道體和最低的模具加工成本。除了采用自然平衡的流道系統(tǒng)之外,不平衡的流道系統(tǒng)也可用人工改變流道直徑與長度,或是在各個子流道加裝流量調(diào)節(jié)螺絲，以調(diào)整獲得平衡的系統(tǒng).模流分析軟件的流道平衡分析可以自動化完成流道平衡。3—1－3豎澆道尺寸之決定豎澆道尺寸主要決定于塑件尺寸，特別是塑件的肉厚.豎澆道的設(shè)計必須能夠方便可靠地讓塑件脫模,于射出成形時，豎澆道不可以比塑件其它部分的截面更早凝固,如此才能夠有效３－１-4流道截面之設(shè)計常見的流道截面如圖3-3,包括:圓形流道梯形流道改良梯形流道（圓形與梯形之組合)半圓形流道長方形流道通常建議采用前三種流道截面設(shè)計.就最大的體積與表面積比值而言，圓形流道最佳,也具有最小的壓力降和熱損失,然而，卻必須在兩側(cè)模板都進行加工，模具加工成本通常較高昂，而且合模時兩側(cè)的半圓也必須對齊。相對地，梯形流道只在母模側(cè)加工，其效能也很好，梯形流道通常應(yīng)用于三板模,因為三板模如果采用圓形流道時,可能無法順利脫模，而且模具可能在分模線造成圓形流道與范本滑動件之間的干涉。圖3-3常用的流道截面形狀３-1－5流道尺寸之決定流道的直徑和長度會影響流動阻力。流動阻力愈大的流道，充填就會造成愈大的壓力降.加大流道直徑可以降低流動阻力,但是會耗用較多的樹脂材料,也需要更長的冷卻時間,才能頂出塑件。設(shè)計流道直徑最初可以根據(jù)實驗資料或是下列方程式進行,然后應(yīng)用模流分析軟件微調(diào)流道直徑，最佳化熔膠傳送系統(tǒng).3-１—6熱流道系統(tǒng)理想的射出成形系統(tǒng)可以生產(chǎn)密度均勻的塑件，而且不需要流道，不產(chǎn)生毛邊和澆口廢料.使用熱流道系統(tǒng)（hｏtrunnerｓystｅms）可以達成此一目標。熱流道內(nèi)尚未射進模穴的塑料會維持在熔融狀態(tài)，等充填下一個塑件時再進入模穴,所以不會變成澆口廢料.熱流道系統(tǒng)也稱作熱歧管系統(tǒng)(hotmaniｆｏldsｙsｔems）或無流道成形（rｕnnerlesｓｍolding）.常用的熱流道系統(tǒng)包括：絕熱式和加熱式兩種.使用絕熱式流道(ｉnsulatｅdruｎnｅrs)的模具，其模板有足夠大的信道,于射出成形時，接近流道壁面塑料的絕熱效果加上每次射出熔膠之加熱量,就足以維持熔膠流路的通暢,如圖3-6(a)所示。加熱式流道（ｈｅatedrunneｒｓ）系統(tǒng)有內(nèi)部加熱與外部加熱兩種設(shè)計。內(nèi)部加熱式如圖3-6(b），由內(nèi)部的熱探針或魚雷管加熱，提供了環(huán)形的流動通道。藉由熔膠的隔熱作用可以減少熱量散失到模具。外部加熱式提供了內(nèi)部的流動通道,并由隔熱組件與模具隔離以降低熱損失，如圖3-6（c)。表3—2列出三種熱流道的優(yōu)缺點。表３—２各種流道系統(tǒng)之優(yōu)缺點圖3－６熱流道系統(tǒng)之種類：(a）絕熱式、(b）內(nèi)部加熱式、和（c)外部加熱式。3－2流道設(shè)計規(guī)則流道設(shè)計對于塑件質(zhì)量與產(chǎn)能有絕對的影響,本節(jié)之流道設(shè)計規(guī)則提供了流道設(shè)計的基本規(guī)范。(1)在流道尺寸方面，流道截面面積不應(yīng)該小于豎澆道截面面積，以便熔膠可以快速流到澆口區(qū)域。但是必須注意不要使用太大口徑的流道，才能夠降低廢料量。選擇冷流道口徑應(yīng)考慮能夠使用標準刀具加工者優(yōu)先。對于大部分的塑料，建議流道最小直徑為1。5ｍm（0。０6英吋）。未加填充材料的塑料之典型流道尺寸可以參考表3-１。梯形流道的高度與寬度大約相等,而且每邊各有5°～15°的斜角。（２)每當流道有分支，其分支流道的直徑應(yīng)該要小于主流道的直徑，因為只有較少量的熔膠會流進分支。而且,從經(jīng)濟觀點而言,應(yīng)減少流道內(nèi)的的熔膠量,以減少廢料。當主流分流到N個分支流道時，主流道直徑（dmain）和分支流道直徑(dbrａnch)的關(guān)系為:(３)考慮熔膠溫度，一般而言，小尺寸流道比大尺寸流道為佳，其可以產(chǎn)生較大量的黏滯熱，有效地提升熔膠溫度，而不必采用高溫料管.不當?shù)貞?yīng)用高溫料管可能會導(dǎo)致塑料裂解.然而，小尺寸流道系統(tǒng)有可能提前凝固，造成短射。(4)所有的流道必須在交接處設(shè)計一冷料井(cｏldslugwelｌ),幫助熔膠流進流道系統(tǒng)和模穴.圖3－9顯示冷料井的長度通常等于流道直徑。流道與另一分支流道相交處,通常在流道延伸處設(shè)置冷料井.圖３-9冷料井（5)流道的設(shè)計必須顧及頂出和脫模的方便性，提供適當?shù)钠拭婧兔撃Ｐ苯?。對于大部份的塑料而?必須將流道表面拋光，以方便熔膠流動和頂出塑件。加長的流道系統(tǒng)應(yīng)該采用多豎澆道拉桿(multipｌｅspruｅpｕllerｓ）和多重頂出位置。(6）設(shè)計熱澆道系統(tǒng)時,應(yīng)咨詢塑料供貨商,以確定正確的歧管尺寸和進澆量。３—3澆口設(shè)計澆口是熔膠流進模穴處的小開口,一個塑件的澆口設(shè)計包括澆口種類、尺寸和位置。澆口設(shè)計受到塑件設(shè)計、模具設(shè)計、塑件規(guī)格（例如外觀、公差、同軸性）、成形塑料、填充材料、范本種類、和經(jīng)濟因素（模具加工成本、成形周期、允許之廢料量等)的影響.熔膠的流動長度超過實用上的限制，必須使用多澆口系統(tǒng)。最好采用單澆口,多澆口系統(tǒng)通常會產(chǎn)生縫合線和熔合線的問題。單澆口系統(tǒng)可以確保材料、溫度的均勻分布和均勻的保壓，以及較佳的分子鏈配向性。雖然單澆口系統(tǒng)模具的最初加工成本較高,但是廢料少，塑件質(zhì)量佳等結(jié)果使其值回票價。圖3—10顯示澆口尺寸的名詞。和塑件及流道比較，澆口截面通常很小，所以塑件可以很容易地去除澆口而不會留下澆口痕跡.通常澆口厚度大約是塑件厚度的2/3。由于澆口處的塑料凝固可以視為保壓階段的結(jié)束，大截面的澆口可以減少黏滯熱熱,大截面澆口容許使用較低進澆速度進澆，使用較高的保壓壓力進行較長時間的保壓，以提高塑件的材料密度。假如必須考慮塑件的外觀、低殘留應(yīng)力和較佳尺寸穩(wěn)定性等因素,就應(yīng)該選用較大的澆口.］圖3—10澆口各個尺寸之名稱3—3—１澆口種類澆口有許多類型，根據(jù)去除澆口方式方類可以區(qū)分為人工去除式澆口（mａnuallｙtrimmedgates）和自動去除式澆口(ａutomａt(yī)icallｙtriｍｍedgateｓ)。(A）人工去除式澆口人工去除式澆口需要作業(yè)員二次加工切除澆口，其使用的原因包括:澆口太大,必須移到模具外面再予以剪除。對于剪切應(yīng)力很敏感的塑料(例如PＶC)，應(yīng)避免采用自動去除式澆口。來自不同方向的熔膠同時流過大的截面積,而且要求纖維的配向性時，應(yīng)避免自動去除式澆口。人工去除式澆口有下列形式：直接澆口、凸片澆口、邊緣澆口、重迭式澆口、扇形澆口、盤狀澆口、環(huán)狀澆口、輻狀澆口、和薄膜澆口。（１）直接澆口直接澆口（ｄｉrecｔgate）又稱為豎澆道澆口（ｓpｒuegate）如圖６—11,通常使用于單模穴模具，塑料以最小的壓力降直接從豎澆道填入模穴。此類澆口于剪除后容易在塑件表面留下澆口痕跡。直接澆口的凝固受控制于塑件肉厚,而不是澆口厚度.通常塑件在接近直接澆口區(qū)域的收縮不大，但在直接澆口處有大量的收縮,結(jié)果造成澆口處的大量拉伸應(yīng)力。圖3－11直接澆口(2）凸片澆口凸片澆口(tabgate）如圖3－１2，通常使用于扁平塑件或薄塑件，以減小模穴內(nèi)的剪應(yīng)力。澆口周遭的高剪應(yīng)力只發(fā)生在輔助凸片，并且將于成形后剪除.凸片澆口經(jīng)常應(yīng)用于ＰC、壓克力、ＳＡN和ABＳ等樹脂的成形。凸片的最小寬度是６.4mｍ,最小厚度為模穴肉厚的75％。（３）邊緣澆口側(cè)邊澆口（ｅdgeｇaｔe）又稱為標準澆口（ｓtaｎdaｒdgate），如圖3-13所示,通常位于模具的分模在線，而且從塑件的側(cè)邊、上方或下方充填。典型邊緣澆口尺寸為塑件厚度的6％～75%，或是0．4~６。4mm,寬度為１.6~１2。7ｍm，澆口面長度不應(yīng)超過1。0mm，最佳值為0．5mm。圖3-１2凸片澆口圖３—13邊緣澆口3－5模具冷卻系統(tǒng)熱塑性塑件的射出成形中，模具的冷卻時間占整個周期的2/3以上，如圖６－4３所示。效率好的冷卻回路可以縮減冷卻時間，增加產(chǎn)能。再者，均勻的冷卻可以降低殘留應(yīng)力，維持塑件尺寸的精度與穩(wěn)定性，進而改良塑件質(zhì)量。(參閱圖3-４4）。圖３—43模具冷卻占整個射出成形周期的2/３以上圖3-44適當有效的冷卻可以改善塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)率模具冷卻系統(tǒng)之組件模具本身可以視為一具熱交換器，將熔膠所含的熱量經(jīng)由冷卻循環(huán)系統(tǒng)的冷媒帶走。典型的模具冷卻系統(tǒng)如圖３-45和圖3-４６所示，包括下列組件:。模溫控制單元.幫浦。冷媒供應(yīng)歧管.管路（ｈoseｓ）.模具內(nèi)的冷卻孔道(ｃｈanｎels)．冷媒收集歧管3－5－1冷卻孔道的配置冷卻孔道可以是并聯(lián)或串聯(lián)管路,如圖3－28所示。并聯(lián)冷卻孔道路從冷媒供應(yīng)歧管到冷媒收集歧管之間有多個流路，根據(jù)各冷卻孔道流動阻力的不同，各冷卻孔道的冷媒流動速率也不同，造成各冷卻孔道不同熱傳效率,并聯(lián)冷卻孔道之間可能有不均勻的冷卻效應(yīng)。采用并聯(lián)冷卻孔道時，通常模具的模穴與公模心分別有并聯(lián)冷卻系統(tǒng),各系統(tǒng)之冷卻孔道數(shù)目則取決于模具的尺寸和復(fù)雜性。圖3—４7冷卻孔道的配置，(左）并聯(lián)孔道；（右）串聯(lián)孔道。３—5－2其它的冷卻裝置模具內(nèi)可能有些遠離冷卻管路區(qū)域,無法達到正常的冷卻效果,這些區(qū)域可以采用障板管（baｆｆles）、噴流管(bubblｅrs）或熱管（tｈｅrｍalｐinｓ)來達到均勻的冷卻效果。障板管、噴流管和熱管都是冷卻孔道的一部份,可以引導(dǎo)冷卻劑流進平常難以冷卻的區(qū)域，如圖3-４８所示。圖３-48障板管、噴流管和熱管。

第四章問題排除4－1包風包風(airtraps）是指熔膠波前將模穴內(nèi)的空氣包覆，它發(fā)生在熔膠波前從不同方向的匯流，或是空氣無法從排氣孔或鑲埋件之縫隙逃逸的情況。包風通常發(fā)生在最后充填的區(qū)域，假如這些區(qū)域的排氣孔太小或者沒有排氣孔,就會造成包風,使塑件內(nèi)部產(chǎn)生空洞或氣泡、塑件短射或是表面瑕。另外,塑件肉厚差異大時,熔膠傾向于往厚區(qū)流動而造成競流效應(yīng)(ｒａcｅ－trackiｎgｅfｆｅｃt），這也是造成包風的主要原因,如圖8-１所示。圖4—１熔膠波前從不同方向匯流，而造成包風4—2黑斑、黑紋、脆化、燒痕、和掉色黑斑（blaｃｋｓpecｋs)和黑紋（blackstｒeakｓ)是在塑件表面呈現(xiàn)的暗色點或暗色條紋，如圖4—2所示。褐斑或褐紋是指相同類型的瑕疵,只是燃燒或掉色的程度沒那么嚴重而已。發(fā)生黑斑或黑紋的原因是塑料有雜質(zhì)污染、干燥不當,或是塑料在料筒內(nèi)待料太久而過熱裂解.圖4-2（左）黑斑和（右）黑紋脆化（brittｌeｎess）的原因是材料裂解，使分子鏈變短,分子重量變低,結(jié)果使得塑件的物理性質(zhì)降低。塑件脆化可能導(dǎo)致斷裂或破壞,如圖4—3所示。圖４-3塑件脆化導(dǎo)致斷裂燒痕（bｕrnｍarkｓ）是塑件接近流動路徑末端或包風區(qū)域的暗色或黑色小點，如圖4－４所示，其形成主因是模穴內(nèi)的空氣無法逃逸,受壓縮造成高熱而燒焦。圖4-4燒痕掉色（ｄiscoｌorａｔion）是指塑件從原始的塑料顏色發(fā)生變化的瑕疵，這可能是因為塑料裂解或污染所造成的,例如:塑料在料筒內(nèi)待太長的時間;料筒溫度太高，造成塑料變色；回收再研磨塑料、不同顏色塑料、來路不明塑料造成的污染。假如射出速度太快或射出壓力太高，可能導(dǎo)致流道系統(tǒng)和模穴內(nèi)的氣體無法在很短的充填時間內(nèi)從排氣孔排出,會造成包風；競流現(xiàn)象加上不當?shù)呐艢庀到y(tǒng)也會造成包風。結(jié)果，模緒內(nèi)的空氣受壓縮，壓力與溫度升高,使得流道路徑末端或包風區(qū)域的塑件表面的塑料裂解而造成燒痕。4—3表面剝離表面剝離(delaｍｉｎatｉoｎ）是指塑件表面的層狀剝離塑料，如圖4-5，其造成的原因為：混合材料之間的兼容性不佳。成形制程使用了過量的脫模劑。模穴內(nèi)的熔膠溫度太低。濕氣太重。澆口和流道具有尖銳轉(zhuǎn)角。圖4—５表面剝離表面剝離的改善方法說明如下:(1）改變塑料準備程序:避免采用性質(zhì)不明的塑料或回收塑料.遵守塑料干燥的指示，在射出成形前確實將塑料干燥。過多的濕氣加熱會造成蒸氣，導(dǎo)致塑件表面剝離。（2）變更模具設(shè)計：將澆口與流道的轉(zhuǎn)角平滑化,可以避免造成塑料剝離。（3）調(diào)整成型條件:假如熔膠溫度太低，塑件層之間可能無法鍵結(jié),受到頂出的作用力，可能使塑件剝離，應(yīng)嘗試提高料筒溫度和模具溫度.嘗試提高背壓。避免使用過量的脫模劑解決脫模問題，應(yīng)該改良頂出系統(tǒng)或排除其它的脫模困難。４—４魚眼魚眼（fisheyes)是一種塑件表面的瑕疵，導(dǎo)致于未熔化的塑料被壓擠到模穴內(nèi)，而呈現(xiàn)在塑件表面的瑕疵，如圖4—７所示.其形成的原因包括:˙料筒溫度太低。˙添加太多的再研磨塑料。˙塑料受污染。˙螺桿轉(zhuǎn)速太低和背壓太低。圖４－7魚眼改善塑件發(fā)生魚眼的方法說明如下：(1）改良材料準備程序:將不同的塑料分開儲存于不同的容器或袋子內(nèi),以避免塑料相互摻雜。根據(jù)塑件質(zhì)量的要求，降低所添加再研磨塑料的比例。假如允許使用再研磨塑料時,首先應(yīng)該嘗試添加10％看看,再逐漸調(diào)整比例.(２)調(diào)整成形條件：提高料筒溫度。在塑化階段提高螺桿轉(zhuǎn)速，以造成更大量的磨擦熱，將塑料熔化。提高背壓，使塑料均勻混合成熔膠狀態(tài)。塑料供貨商通常可以提供塑料的料筒溫度、背壓、螺桿轉(zhuǎn)速等信息，但還要根據(jù)現(xiàn)場狀況進行調(diào)整。(3)檢查射出機組件：檢查加熱片、熱對偶和控制器的功能是否正常。料筒是否太短而無法塑化樹脂。4－５毛邊毛邊(fｌasｈ)指在模具的不連續(xù)處（通常是分模面、排氣孔、排氣頂針、滑動機構(gòu)等)過量充填造成塑料外溢的瑕疵。如圖４—８所示.造成毛邊的原因包括:（1)鎖模力太低（2)模具有縫隙（３)成形條件(4）不當?shù)呐艢鈭D４－8毛邊4-６流痕流痕（fｌoｗｍａrks)是塑件在澆口附近之漣波狀的表面瑕疵，如圖4-9所示，其產(chǎn)生原因是塑件溫度分布不均勻或塑料太快凝固，熔膠在澆口附近產(chǎn)生亂流、在澆口附近產(chǎn)生冷塑料或是保壓階段沒有補償足夠的塑料。造成這些問題的因素包括：低熔膠溫度、低模具溫度、低射出速度、低射出壓力或者流道和澆口太狹小。最近根據(jù)使用鑲埋玻璃模具進行觀察分析得知,流痕的缺陷也可能因為熔膠流動波前部份在模穴壁面冷卻,并且與后到的熔膠持續(xù)翻滾和冷卻之效應(yīng)。圖4—9流痕改善塑件流痕的方法說明如下：（1）變更模具設(shè)計:改變流道系統(tǒng)的冷料井尺寸,使得在充填階段，熔膠波前的較低溫塑料不會進到模穴。通常,冷料井的長度等于流道直徑.流痕的產(chǎn)生有可能是因為流道系統(tǒng)和澆口尺寸太小而提前封口，使得保壓階段的補償塑料無法進入模穴。對于特定之模具與塑料,加大流道與澆口尺寸。縮短豎澆道的長度,或者改用熱流道設(shè)計取代冷流道設(shè)計。應(yīng)改善模具的排氣能力。（2）調(diào)整成形條件：應(yīng)該提高塑料的流動性,所以可以提高模具溫度、提高噴嘴溫度、提高料筒溫度、提高射出壓力、提高射出速度、提高保壓壓力和加長保壓時間。(3)改善塑件設(shè)計:塑件不宜有太急劇的肉厚變化。4—7遲滯效應(yīng)遲滯效應(yīng)（ｈesiｔatioｎ）或遲滯痕跡是一種塑件表面的瑕疪,它導(dǎo)因于熔膠流經(jīng)薄肉區(qū)或肉厚突然變化區(qū)域,造成流動停滯，如圖4—10所示.當熔膠射入厚度變化的模穴,會往厚區(qū)與阻力較小的區(qū)域充填，結(jié)果使薄區(qū)流動停滯,一直到薄區(qū)以外部份都完成充填,停滯的熔膠才繼續(xù)流動。但是,停滯太久的熔膠可能會在停滯處就先行凝固，當凝固的熔膠被推到塑件表面，就會產(chǎn)生遲滯痕跡。遲滯效應(yīng)可能經(jīng)由變更塑件肉厚或改變澆口位置而改善.要排除塑件的遲滯痕跡，必須考慮重新設(shè)計塑件與模具，微調(diào)成形條件也是可以思考的方向.說明如下：(1)變更塑件設(shè)計：縮減塑件肉厚變化。（2）變更模具設(shè)計:澆口位置應(yīng)該遠離薄肉區(qū)或肉厚突然變化區(qū)域,如此,使遲滯效應(yīng)延后發(fā)生，或在較短時間內(nèi)結(jié)束。圖4-１1顯示不當?shù)臐部谖恢盟斐扇勰z遲滯流動。將澆品移離薄肉區(qū)可以減低遲滯效應(yīng)。(3）調(diào)整成形條件:提高熔膠溫度及／或增加射出壓力。圖４-１０停滯流動的熔澆造成遲滯效應(yīng)圖4—11不當?shù)臐部谖恢盟斐傻娜勰z遲滯流動。4—9噴射流當熔膠以高速流過噴嘴、流道、或澆口等狹窄的區(qū)域后，進入開放或較寬厚區(qū)域，并且沒有和模壁接觸，就會產(chǎn)生噴射流(jetting）。蛇狀發(fā)展的噴射流使熔膠折合而互相接觸,造成小規(guī)模的縫合線，如圖4－１２所示。噴射流會降低塑件強度，造成表面缺陷及內(nèi)部多重瑕疪。相較之下，正常的充填模式之熔膠波前則不會產(chǎn)生這些問題。改善塑件之噴流瑕疵的方法說明如下：圖4－12噴射流與正常充填的比較(1）更改模具設(shè)計:通常噴射流問題出現(xiàn)在澆口設(shè)計，你可以重新安置或變更澆口設(shè)計，以引導(dǎo)熔膠與側(cè)壁金屬模面接觸。使用重迭澆口或潛式澆口,如圖４-13.以逐漸擴張的熔膠流動面積來減低流動速度;使用凸片或扇形澆口，如圖4—１4，可以提供熔膠從澆口到模穴較平順的轉(zhuǎn)移,降低熔膠的剪應(yīng)力和剪應(yīng)變。加大澆口與流道尺寸，或縮短澆口長度。檢討冷料井是否設(shè)計不當。圖4-13使用重迭澆口或潛式澆口以避免噴射流圖４—1４使用凸片或扇形澆口以避免噴射流（2)調(diào)整成形條件：調(diào)整為最佳的螺桿速度曲線，使熔膠波前以低速通過澆口,等到熔膠探出澆口外再提高射速，以消除噴射流,如圖４—15。亦可能調(diào)整料筒溫度以逐量提高或降低各段熔膠的溫度，以消除噴射流，此改善方法的原因仍未確定，但是可能與模嘴膨脹效應(yīng)和熔膠性質(zhì)（例如黏度和表面張力等）之改變有關(guān)系。對于大多數(shù)的塑料，降低溫度使得?？谂蛎浶?yīng)增大；但是，也有塑料(例如PVC）則因為升高溫度而增大模嘴膨脹效應(yīng)。圖4-１5調(diào)整為最佳的螺桿速度曲線，以消除噴射流.４－10波紋波紋（rippｌｅs)是指接近流動長度末的指紋般的小漣波，如圖4－16所示.圖4-１6波紋波紋缺陷的產(chǎn)生是由于熔膠流動波前部份在模穴壁面冷卻,并且與后到熔膠的持續(xù)翻滾冷卻之效應(yīng),如圖4-１7所示。與澆口形狀、熔膠溫度相比較,熔膠流動波前速度和模具溫度對于波紋的產(chǎn)生有很大的影響.提高熔膠波前速度或模具/熔膠溫度可以幫助來消除波紋。圖4—1７（1)正常充填不發(fā)生波紋；（2）冷模溫和低熔膠波前速度造成波紋.改善塑件之波紋的方法說明如下:(1）改良塑件設(shè)計：增加塑件厚度.（2）變更模具設(shè)計：確定塑件有合適的流道系統(tǒng)，包括豎澆道、流道和澆口.在整個模具安排適當?shù)呐艢庀到y(tǒng)，特別是流動路徑的末端。（３）調(diào)整成形條件:提高模具溫度,提高熔膠溫度。但仍要避免待料在過高的溫度太久，以免塑料裂解.提高射出速度，以提高黏滯熱，降低熔膠黏度。提高射出壓力，但仍不宜超出機器的負載.正常操作的射出壓力應(yīng)限制在射出機最大壓力負載的7０~85％,以免損傷射出機的液壓系統(tǒng).4—11短射短射（sｈoｒtshoｔ）是熔膠無法充滿整