非结晶性材料vs半结晶性材料p-pressurev课件.ppt

1、設計對翹曲影響設計對翹曲影響材料材料成形條件成形條件產品肉厚產品肉厚翹曲變形因素翹曲變形因素l產品設計塑件肉厚塑件肉厚差異(肉厚突變)塑件外形l模具設計澆口位置流道與澆口設計冷卻系統配置頂出系統翹曲變形因素翹曲變形因素l成形條件設定模溫熔膠溫度射出時間保壓時間保壓壓力l材料高分子結構形式 結晶性 非結晶性纖維成形條件對收縮的影響成形條件對收縮的影響Holding timeMelt temperatureInjection rateHolding pressureMold temperatureWall thicknessShrinkageShrinkageShrinkageShrinkageS

2、hrinkageShrinkage產品設計產品設計l塑件肉厚一般薄殼塑件 增加分子配向性 減少收縮非結晶性材料通常有配向性問題 增加截面厚度將會降低分子配向性效應結晶性材料更有可能會有收縮問題 普遍性會減小翹曲 平均肉厚分佈 調整區域肉厚薄件薄件厚件厚件塑件壁厚影響塑件壁厚影響l減少肉厚對於翹曲或許是正確or不正確對於結晶性材料較薄之產品或許可以有效的降低區域性收縮與減小變形對於非結晶材料增加肉厚將會降低分子配向及增加產品剛性減小變形塑件壁厚塑件壁厚vs.收縮收縮l通常厚度增加相對的產品收縮也隨之增加l收縮的關聯性產品幾何造型澆口位置保壓壓力保壓時間Thickness vs Volumetri

3、c Shrinkage0.202.204.206.208.2010.2012.201.52.02.53.03.54.04.5Wall thickness mmShrinkage%VolumetricShrinkageVolumetric ShrinkageThickness塑件壁厚塑件壁厚vs.收縮收縮l產品的厚度改變時,直接會影響到包括水溫保壓壓力&時間 產品較厚則所需壓力較低之壁 產品在粗厚區域無法完全凝固冷卻時間Thickness vs WarpagePack Pressure 20 MPa-3.0-2.0-1.00.01.02.03.01.52.02.53.03.54.04.5Wall

4、 thickness mmZ-DeflectionCenterEdgeDifference塑件壁厚塑件壁厚vs.翹曲翹曲肉厚的改變肉厚的改變l厚的突然改變會改變充填模式l塑膠會往較厚的地方充填l可能會發生許多問題包括了短射不均勻的體積收縮 以及翹曲變形Not Recommended!Under packedSink MarkSink MarkEarly freeze off將澆口放置於產品最厚處將澆口放置於產品最厚處l從最厚處進澆可提供較佳的充填及保壓效果l如果保壓不足，較薄的區域會比較厚的區域更快凝固l避免將澆口放在厚度突然變化處，以避免遲滯現象或是短射的發生均勻的產品肉厚設計均勻的產品肉厚

5、設計HighShrinkageHigh Cooling RateLow Crystallization LevelLow Cooling RateHigh Crystallization LevelWarped Part肉厚對翹曲變形的影響肉厚對翹曲變形的影響粗厚塑件產品粗厚塑件產品l粗厚產品容易發生非均勻冷卻進而產生翹曲變形l減少塑件厚度是典型修正方式Thick PartWarped PartUniform Thickness模具設計模具設計l澆口配置使體積收縮變化減到最小減少分子配向影響l流道與澆口設計對產品提供適當的保壓 澆口與流道不能太早凝固 流道不能夠影響整個週期時間材料通過較小澆口

6、時不要超過容許剪切力模具設計模具設計l冷卻系統配置冷卻管路配置必須使熱量一致性帶走冷卻溫度控制主要目的是要保持模面表面溫度均勻使用較高熱傳導係數之金屬來幫助達到均勻冷卻l頂出出系統設計平衡頂出系統預防過度頂出傷及產品澆口配置澆口配置中心澆口中心澆口邊緣澆口邊緣澆口冷卻管路配置冷卻管路配置原始設計原始設計修正設計修正設計:增加水路與改變水路配置以達到一個更均勻的熱轉移增加水路與改變水路配置以達到一個更均勻的熱轉移水溫控制水溫控制原始設計原始設計:均勻的冷卻溫度在公母模面均勻的冷卻溫度在公母模面修正設計修正設計:公母模測冷卻溫度不同公母模測冷卻溫度不同,已減小變形但還不在容許範圍內已減小變形但還不

7、在容許範圍內嵌入較高熱傳導係數金屬嵌入較高熱傳導係數金屬原始水路配置原始水路配置修正設計修正設計:鈹銅合金放置公模側幫助熱量轉移鈹銅合金放置公模側幫助熱量轉移成形條件成形條件l模具溫度影響冷卻速率控制冷卻劑溫度及模具溫度l熔膠溫度影響塑件保壓能力l射出時間對保壓及配向性有一定程度的影響l保壓時間較低的體積收縮直到澆口凝固l保壓壓力較多的壓力有較低的體積收縮l不均勻的冷卻溫度會造成產品翹曲變形l典型地型式僅在相反的方向抵消翹曲l通常這不是解決翹曲變形之最佳方式冷卻溫度的影響冷卻溫度的影響WarmColdl較快的冷卻較低的收縮l特別針對半結晶材料而言可能造成冷卻速率太快l或許對塑件收縮有不利的影響

8、假如環境溫度高於模溫冷卻對收縮上的影響冷卻對收縮上的影響Water Temp vs.Volumetric Shrinkage0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.00102030405060Water Temperature CShrinkage%VolumetricShrinkage冷卻對收縮上的影響冷卻對收縮上的影響水溫水溫 20C 保壓時間保壓時間15秒秒水溫水溫 60C 保壓時間保壓時間15秒秒Note:圖中顯示值為水溫20C 時.保壓15秒後澆口還沒有凝結,體積收縮上升了8.6%l由於快速冷卻使收縮減到最小進而降低翹曲變形特別針對半結晶材料而言或許對塑件收

9、縮有不利的影響假如環境溫度高於模溫l較高模溫會有較均勻之收縮l產品幾何造型Water Temp vs.Z-Deflection0.200.220.240.260.280.300.320.340.360102030405060Water Temperature CDeflection mmZ-Deflection冷卻對翹曲上的影響冷卻對翹曲上的影響冷卻對翹曲上的影響冷卻對翹曲上的影響水溫水溫 20C 水溫水溫 60C l熔融溫度越高，塑膠維持熔融狀態越久，越容易造成體積收縮l冷卻時間越長，產品體積收縮的機會越大Melt Temp vs.Volumetric Shrinkage7.07.58.08

10、.59.09.5180200210220230240250Melt Temperature CShrinkage%VolumetricShrinkage熔膠溫度對收縮上的影響熔膠溫度對收縮上的影響熔膠溫度熔膠溫度180C 保壓時間保壓時間15 秒秒熔膠溫度熔膠溫度250C 保壓時間保壓時間15 秒秒Note:澆口還未凝固!熔膠溫度對翹曲上的影響熔膠溫度對翹曲上的影響l較高的熔膠溫度對塑件較容易保壓l通常會使得體積收縮變更加均勻但值會偏高l熔膠溫度太高會使得翹曲變形變高Melt Temp vs.Z-Deflection6.06.26.46.66.87.07.2180200210220230240

11、250Melt Temperature CDeflection mmZ-Deflection熔膠溫度對翹曲上的影響熔膠溫度對翹曲上的影響熔膠溫度熔膠溫度180C熔膠溫度熔膠溫度250C結果顯示最大變形量結果顯示最大變形量 6.07 mm射出時間對收縮上的影響射出時間對收縮上的影響l一般性較快充填時間會造成較亂的配向性(大多數在非結晶性材料)有較大之收縮較慢充填時間會造成材料黏變大進而增加保壓困難性使收縮變大適當的充填時間會降低收縮l視下列因素而定產品幾何造型材料保壓壓力Injection Time vs.Volumetric Shrinkage70 MPa Pack Pressure4.04.

12、24.44.64.85.05.20.001.002.003.004.005.00Injection Time Sec.Volumetric Shrinkage%VolumetricShrinkageInjection Time vs.Volumetric Shrinkage30 MPa Pack Pressure7.57.77.98.18.38.58.78.90.001.002.003.004.005.00Injection Time Sec.Volumetric Shrinkage%VolumetricShrinkage射出時間對收縮上的影響射出時間對收縮上的影響所有成形條件都相同所有成形條

13、件都相同,除了射出時間暨保壓壓力除了射出時間暨保壓壓力Inj.25Pack 30Inj 4.0Pack 30Inj.25Pack 70Inj 4.0Pack 70l較長的保壓時間可降低產品收縮但必須確保澆口凝固l澆口凝固後保壓就沒有效用保壓時間對收縮上的影響保壓時間對收縮上的影響Pack time vs Volumetric Shrinkage88.599.51010.51157912Pack TimeVolumetric Shrinkage VolumetricShrinkage保壓時間對翹曲上的影響保壓時間對翹曲上的影響l較短的保壓時間保壓不足l較長的保壓時間過保壓l通常保壓不足或過保壓是

14、造成產品變形之主要因素這個案例澆口附近保壓不足有較高的收縮Pack time vs.Z-Deflection5.45.65.866.26.46.657912Pack TimeZ-Deflection mmZ-Deflectionl較高的保壓壓力有較低之收縮l保壓主要目的是補償塑膠在模穴之收縮壓力對收縮影響壓力對收縮影響Pack Pressure vs.Volumetric Shrinkage02468101214406080100120140Pack Press%of Fill PresVolumetric ShrinkageVolumetricShrinkage壓力對收縮影響壓力對收縮影響P

15、acking 60%fill Pressure 53.2 MPaPacking 100%fill Pressure 88.7 MPa壓力對翹曲影響壓力對翹曲影響l高保壓壓力通常會造成產品不均勻收縮，而導致產品的翹曲變形l對薄殼產品而言，由於壓力降更明顯，上述之情況更加嚴重l較高的壓力在澆口附近,較低的壓力在產品末端Pack Pressure vs.Z deflection345678920406080100120140Pack Press%of Fill PresDeflection mmZ deflection壓力對翹曲影響壓力對翹曲影響Packing 60%fill Pressure 53

16、.2 MPaPacking 100%fill Pressure 88.7 MPa過保壓過保壓l在澆口較高的壓力有較低的收縮l在產品末端如較低的壓力有較高的收縮l有可能產生不穩定的拱起或者彎曲取決於產品強度l改善方式多段保壓形式Low shrinkage in the center of the partVolumetric shrinkage保壓不足保壓不足l澆口附近壓力低l遠離澆口處壓力更低l有可能產生不穩定的 拱起或者彎曲取決於產品強度 l改善方式多段保壓形式增加保壓時間增加保壓壓力Volumetric shrinkageLow shrinkage in the center of the

17、 part材料材料l分子排列組織 結晶性 非結晶性影響產品保壓能力產品強度l纖維影響線性收縮產品強度l當塑膠分子鏈發生整齊排列，形成類似“結晶”狀時，稱為結晶化l材料結晶性越高，表示越容易收縮非結晶性材料非結晶性材料vs.半結晶性材料半結晶性材料p-pressurev-specific volumeT-temperatureIncreasingPressureTemperatureSpecific VolumeBAn nD D非結晶性材料的非結晶性材料的PVT 特性特性BAn nD DTemperatureSpecific VolumeCrystallizationPhase半結晶性材料的半結

18、晶性材料的PVT 特性特性Fast cooling,Low crystallinity,Low shrinkageSlow cooling,HighCrystallinity,High shrinkage差異結晶程度差異結晶程度不均勻的產品厚度將會造成不同度的冷卻速率較厚區域將會有較長之冷卻時間與較高之結晶性,這叫作差異結晶程度纖維對收縮影響纖維對收縮影響l纖維可增加沖擊強度添加纖維可能會造成產品翹曲變形l纖維影響收縮HighShrinkageLow ShrinkageGate on this edge總結總結l翹曲變形因素歸納如下翹曲變形因素歸納如下材料材料產品幾何造型產品幾何造型成型條件成型條件模具限制模具限制QUESTIONS?