3-1 實驗規劃
圖 3- 1 為實驗流程圖。
由文獻中可得知，溫度與熱應力是影響殘留應力最大的因素，所 以在射出成型的條件中我們僅以模溫與嵌入件溫度做射出時的變因，
之後再以退火消除大部分熱應力以觀測流動應力之影響，最後以熱循 環實驗跟液態氮淬火，探討何種參數能有較佳的殘留應力分佈與抵抗 破壞的能力。
3-2 實驗試片
3-2-1 試片尺寸
本實驗試片之尺寸為長 40mm×寬 20mm×厚度 2mm(圓弧處厚 1mm)，嵌入件為直徑 2mm×長 50mm，如圖 3- 2 所示。
3-2-2 試片材料
塑料部分使用 PC 與 PS 二種，嵌入件為 SUS304 不鏽鋼線，材料性
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質見表 3- 1[25]、表 3- 2[25]、表 3- 3。
3-2-3 試片成形條件
嵌入件溫度分為三種：未加溫( 視為模溫 )、較模溫提高 15 度、
玻璃轉化點溫度；模溫則選用一般其材料常用溫度二種，其餘成形參 數皆固定(表 3- 4，表 3- 5)，共四種試片，見表 3- 6 與表 3- 7。
3-2-4 試片量測位置
見圖 3- 3，由試片側邊量到試片中央 4 點，編號 1、2、3、4，上 下計算輔助點 8 點，共測量三區塊:A 區為塑料射出後尚未到受嵌入 件影響區域，B 區為塑料流至接近嵌入件時，流體方向受到改變以及 冷卻受嵌入件影響的區域，C 區為塑料流過嵌入件後，塑料溫度受影 響以及塑料匯合的區域。
3-3 實驗設備
3-3-1 射出成型模具
本實驗使用一模四穴之模具(圖 3- 4)，模仁進行電鍍處理提高表 面光滑度以利光彈觀測，並外接加熱棒與 thermal couple 加熱嵌入件
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至設定溫度。
3-3-2 光彈應力觀測儀
如圖 3- 5，包括：投影機，教學用偏光儀，含較大與較小的兩片
λ
4波片， 單色光濾鏡。3-3-3 加熱爐
本實驗使用之加熱爐(圖 3- 6)，能夠設定加熱溫度與加熱時間，
並自動調整加熱速率以達到目標溫度與時間，以 thermal couple 量測 爐內溫度與加熱爐顯示溫度比較，誤差約±1℃。缺點為加熱速度越快，
加熱之溫度誤差也越大，以 30 分鐘從 35℃加熱至 120℃的情況下，
30 分鐘之後加熱爐 sensor 顯示溫度誤差大約為 6℃，需要約 15 分鐘 穩定至 120℃。因此若需要準確之溫度控制，本加熱爐以持溫時的溫 度控制較為精確。
3-3-4 恆溫水槽
使用之恆溫水槽如圖 3- 7，可自動控制水溫維持固定溫度。
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3-3-5 冷凍庫
如圖 3- 8，常態溫度約為-15~-20 度。
3-4 實驗步驟
3-4-1 退火實驗步驟
（1）將試片以光彈法觀測，照相紀錄試片於射出成型後之殘留應力 分佈，並觀察記錄試片 x 軸、AB、CD上各量測點之條紋級數 與等傾角，量測點位置如圖 3- 3，並計算出 x 軸上量測點之等 效應力值。
（2）進行不同射出參數試片之退火，PC 試片使用加熱爐持溫 120 度，
處理時間分為 1Hr 與 3Hr；PS 試片則因為加熱爐於低溫時過於 不穩定，改以水浴槽持溫 80 度，處理時間同 PC 試片。
（3）將退火後試片再以光彈法觀測，照相紀錄試片之殘留應力分佈，
並觀察試片上相同位置各量測點之條紋級數與等傾角，計算出 x 軸上量測點之等效應力值。
（4）分析各不同射出參數試片於退火後，其上各量測點之等效應力 值之變化，得到各試片分別與退火時間之關係，並分析不同射
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出參數試片於退火效果之關係。
3-4-2 熱循環實驗步驟
（1）接續 3-4-1 之試片以及原試片，進行熱循環，PC 試片高溫採 85 度恆溫水浴，低溫為-15 度冰櫃空冷，各持溫 15 分鐘，不同溫 度間轉移時間為 2 分鐘，作 6 次循環；PS 試片高溫 55 度恆溫 水浴，低溫為-15 度冰櫃空冷，時間參數同 PC 試片。
（2）將熱循環後試片再以光彈法觀測，照相紀錄試片之殘留應力分 佈，並觀察試片上相同位置各量測點之條紋級數與等傾角，計 算出 x 軸上量測點之等效應力值，並觀察試片是否有開裂發 生。
（3）分析各試片於熱循環後，其上各量測點之等效應力值之變化，
得到各試片與熱循環次數之關係，並分析不同射出參數以及不 同退火試片於對於熱循環之關聯性。
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表 3- 1 聚碳酸酯樹脂（PC）材料性質[25]
Properties Value Unit
Density
1196kg/m Temperature of Deflection
127 ℃Melting point
300 ℃Thermal conductivity ,k
0.15W/(m·K) Specific heat ,c
1.5kJ/kg·K Molding temperature
85-115 ℃Coefficient of thermal expansion
710
-5stress-optic coefficient ,c
/K
7.8×10-11m
2/N
表 3- 2 聚苯乙烯（PS）材料性質[25]
Properties Value Unit
Density
1069kg/m Temperature of Deflection
80 ℃Melting point
250 ℃Thermal conductivity ,k
0.15W/(m·K) Specific heat ,c
1.8kJ/kg·K Molding temperature
30 - 70 ℃Coefficient of thermal expansion
9.410
-5stress-optic coefficient ,c
/K
4.8×10-11m
2/N
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表 3- 3 不鏽鋼線 SUS304 材料性質
Properties Value Unit
Density
8000kg/m
Thermal conductivity ,k
16.2 W/(m·K)Specific heat ,c
0.5 kJ/kg·KCoefficient of thermal expansion 1.72 10
-5表 3- 4 PC 試片射出成型參數（正雄 100 噸射出機台）
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表 3- 6 PC 試片實驗變因參數表
Type Mold temperature (℃) Insert temperature(℃)
Case1 70 70
Case2 90 90
Case3 70 85
Case4 70 140
表 3- 7 PS 試片實驗變因參數表
Type Mold temperature (℃) Insert temperature (℃)
Case1 60 60
Case2 70 70
Case3 60 75
Case4 60 100
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圖 3- 1 研究流程圖
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圖 3- 2 試片尺寸圖
圖 3- 3 應力量測點示意圖
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圖 3- 4 模具示意圖
圖 3- 5 光彈應力觀測儀
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圖 3- 6 加熱爐
圖 3- 7 恆溫水槽
圖 3- 8 冷凍庫
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