括充填(Filling stage)、保壓(Packing stage)、冷卻(Cooling stage)
以及頂出(Eject stage)。射出成型基本上是一種非穩態週期程序,
所謂非穩態是指整個射出成型是隨時間變化,而非一成不變,週期性
筒以一般重力的方式落入料管,旋轉螺桿將塑料推向料管之加熱區;
料管內之塑料經高溫融化又經壓縮,當螺桿停止轉動後,塑料會
形品可使用較均勻而低的壓力,即可完成射出,因此可以減少殘留應 質、收縮、尺寸偏差及翹曲。Y. Doggang[23]設計的模溫系統利用對 模穴直接鍍上一層薄金屬及絕源層來做模具的加熱、冷卻,結果顯示 製 程 時 間 約 12 秒,且所鍍的加熱層較薄者,反應速度較快。
Schmidt[24] 提到射出成型除了降低製程時間,也必須考慮溫度的均 勻性,否則導致成品的不穩定。
及最具決定性的為模溫高低及冷卻時間長短兩者。
在模具的加熱方式上,有下列幾種作法,傳統加熱方法是使用模 具內的水路,在水路內通入高溫流體進行加熱,一般採用水作為工作 流體,不過水溫上限只到達 100℃,若將工作流體換成油,則可以加 溫到達160℃,此種方法目前最為普遍也不需額外裝設備,只是加熱 的效率差,容易拉長成形時間(Cycle time),且無法達到局部加熱,
目前並無法完全解決結合線的問題。
目前解決結合線方面最成功的加熱方式要屬小野株式會社所申 請的專利RHCM(Rapid Heat Cycle Molding)[27]技術,其加熱方法是 利用高溫高壓的蒸氣加熱與低溫的蒸氣冷卻,可作整體加熱與局部加
域[28],即蒸發段(Evaporator section),絕熱段(Adiabatic section)以及 冷凝段(Condenser section),其原理為熱源由蒸發段傳入,使毛細構造 中的工作流體吸收熱量,隨即產生相變化由液態轉變為氣態,在容器 內進行快速對流,待蒸氣到達冷凝段之後,經由一次相變化釋放出潛 熱並轉回液態,再由毛細構造的輸送力,送回原本的蒸發段。
目前熱管已經有相當廣泛的應用,包括 Anon[29 ]研究中提到,
將熱管應用於射出成型模具的散熱,可以比單純使用水路進行冷卻節 省25~30%的循環時間(Cycle time),且可以使溫度更加均勻。
本研究所使用之平板式熱管,其功能原理與熱管相同,其利用兩
就必須讓加熱系統再次加熱,準備下一次製程。整個循環動作以流程
熱源上,利用油壓缸的前進後退,使加熱器能夠接觸以及分離模穴, 為蒸氣腔體(Vapor chamber),其熱傳導係數大約是一般模具鋼(P-20)
的 20 倍以上(一般應用於傳統模具機構中之快速導熱材料-鈹銅
管,再利用平板式熱管的熱交換效能帶走熱量。在此機構中,加熱系 統之加熱器、平板式熱管尺寸以及模穴尺寸必須隨著產品大小不同而 變更尺寸;因此必須配合實驗以及模擬確認設計參數與加熱系統之關 係。
die
die
Filling stage Packing stage
Cooling stage Eject stage 1
Eject stage 2
圖3.1射出成型製程步驟
stroke
diameter
圖3.2 射出機之射出單元
compression zone
metering zone feed zone
圖3.3 螺桿之三段區域示意圖
Copper wire
Steel substrate
Steel frame
Two layer coating Copper electrode
Runner
圖3.4 銅電極加熱方式
Cool water
Cavity Mold
圖3.5 火焰加熱
Chamber
Wick Cool
heat
圖3.6 平板式熱管內部示意圖
Filling stage Packing stage Cooling stage Eject stage
Heating Cooling Heating
start
圖3.7 加熱冷卻示意圖