實驗原理與步驟

℃，若要使用更高的溫度，則必須更換內部工作流體。

加熱機構部分，主要由平板式熱管、加熱槓桿、熱源及油壓缸等 所組成，將平板式熱管固定於模仁下方，利用油壓缸配合射出成型的 製程步驟帶動槓桿來接觸並進行加熱其示意圖如圖4.3 所示，加熱時 油壓缸向下對槓桿一邊施壓，另一邊槓桿帶動熱源向上頂住平板式熱 管進行加熱，冷卻時油壓缸退回原本位置帶動槓桿使熱源離開平板式 熱管與模仁，此時並搭配模具內的冷卻系統進行冷卻。

而模具內部冷卻系統是採用空氣冷卻的方式，目的為將溫度降低 至脫膜溫度，其構造是利用渦流管（vortex tube）搭配空氣壓縮機來 製造低溫空氣進行冷卻，將冷卻氣體噴入加熱槓桿與模具間的空隙，

讓冷卻空氣可以直接接觸到平板式熱管，在利用平板式熱管之高熱傳 導係數的特性，加速模具的冷卻，而渦流管冷空氣出口溫度最低溫度 可到達-30℃，渦流管內部示意圖如圖 4.4 所示。

本研究設計此加熱/冷卻機構，安裝於模具內部，配合射出成型 製程進行模具需要加溫部位進行升溫與降溫，未來此機構可改用如氣 壓缸等機構以縮小體積，並且適用於不同尺寸產品之射出成型模具。

4-2 溫度量測實驗與熱傳軟體數值模擬

20mm110℃及 20mm130℃，由室溫開始加熱，假設射出成型開模頂

出時之模穴表面溫度為 65 度，頂出後加熱機構開始加溫至射出成型

4-3 實驗試片製作

為探討射出成型結合線的強度問題，本研究中製作拉伸試片形狀 的 模 仁 ， 模 仁 部 分 的 規 格 是 依 照 美 國 材 料 與 試 驗 協 會(American Society for Testing and Materials，簡稱 ASTM)的塑膠測試手冊[31]上 所介紹的塑膠拉伸試驗片規格如圖4.10，並且將設計的加熱機構安裝

著塑膠流動的方向，越晚形成的結合線，由於料溫越低使得該區域之 公司型號HT-9102A之儀器如圖 4.12，其承受力量為 20~200 公斤。以 拉伸試驗機去進行拉伸試驗。每種拉伸試片分別進行五次的試驗，最 後五片取其平均值，比較各種成形條件下試片強度之差異，藉以探討 當使用本研究所設計之加熱機構進行加熱時，結合線的強度是否有增 加，是否有比一般傳統模溫機加熱達到更好的效果。

彎曲試驗則是將多孔平板之結合線位置切割成測試用試片，試片 尺寸為長30mm 寬 7mm 之試片。將試片放置於壓力測試機上，固定 試片兩端點，由上方施力於試片中心，其示意圖如圖 4-13 所示。為 了避免試片在受力時滑動，實驗過程中以雙面膠貼附於試片下方固 定，再進行彎曲試驗，記錄相關之力量及位移結果。

在外觀上除了肉眼觀察外，並且使用電子顯微鏡 SEM(掃瞄式電 子顯微鏡)觀察結合線的區域表面之幾何形狀，並且藉由觀察結合線 V 形缺口的寬度與深度來判斷幾種試片與成形條件對於結合線的影 響，使用之SEM 規格為 HITACHI S-4000 CCFE SEM，倍率為 30 倍 至30 萬倍，為國家奈米實驗中心所有。

Temperature(℃)

Conductivity K

（W/m-k）

average 689.03 表4.1 熱板熱傳係數

Temperature( )℃ 20 200 400 Density (KG/m³

)

Conductivity

（W/m-k）

29 29.5 31.5

表 4-2 ASSAB 718 材料參數

Vapor Chamber effect

Temperature – Time curve

Injection molding experimental

Strength

V-notch depth Measurement Tensile tests

Appearance

Bending tests

Heating and cooling apparatus test calibration Heating and cooling apparatus design

Heat conduction Experimental

圖4.1 實驗流程圖

圖4.2 平板式熱管

Oil pressure

Vapor chamber

Heat source

(a)

(b)

圖4.3 加熱槓桿示意圖

圖4.4 渦流管內部示意圖

圖4.5 溫控設備

圖4.6 熱源

圖4.7 實驗用鋼板

Point O Point A

Point C

Point B

Point D

圖4.8 　模型表面溫度量測點

圖4.9 ABS 單位分子結構

圖 4.10 拉伸試片規格 165 mm 12.7mm

Thickness=3.175 mm 19.05 mm

110 mm

圖4.11 多孔平板模型 53 mm

R 10 mm

R5 mm

圖4.12 電腦伺服控制材料試驗機

specimen

圖4.13 彎曲試驗示意圖