氮气辅助成型技术讲义PPT课件02

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1、氣 輔 控 制 在 射 出 成 型 的 應用 Gas-Assistant Control in the Application of Injection Mold Process資 料 來 源:富 益 成 科 技 有 限 公 司( V i t e k T e c h. , L T D , B. C. C A N A D A )報 告 人：林 進 生 J a s o n L i n 何 謂 氣 體 輔 助 射 出 成 形 :就是在射出成形加工的融熔樹脂射出後或是在射出中，將惰性氣體(氮氣)注入樹脂內，利用該高壓氣體壓力，將射出品的收縮或翹曲問題降至最低的成形方法 可 應 用 氣 輔 射 出 成

2、型 項 目 與 產 業 別 汽 機 車 - 保 險 桿 , 後 視 鏡 ,儀 錶 板 ,內 飾 件 等 家 電 產 品 - 電 視 機 ,投 影 機 ,冷 氣 機 ,洗 衣 機 ,電 子 琴 ,音 響 3C電 子 產 品 - NB,PDA,LCD TV,DVD,手 機 ,印 表 機 ,滑 鼠 家 俱 業 - 桌 子 ,椅 子 ,棧 板 百 貨 業 - 置 物 箱 ,把 手 等 採 用 VITEK氣 輔 設 備 廠 商 實 績 汽 機 車 - 亨 福 實 業 家 電 產 品 - 松 下 電 器 ,成 發 塑 膠 ,川 慶 塑 膠 ,勝 檳 興 業 ,大 城仁 和 興 業 ,韋 翔 塑 膠 ,東

3、桂 塑 膠 ,良 盈 實 業 ,嘉 晉 塑 膠 ,恆 嘉塑 膠 ,海 國 樂 器 3C電 子 產 品 - 精 泉 塑 膠 ,迎 廣 科 技 ,仕 欽 科 技 ,協 益 電 子 ,高 塑 開 發 科 技 ,竹 永 成 精 密 試 模 廠 - 緒 茂 塑 膠 百 貨 業 - 華 博 科 技 氣 輔 射 出 成 型 的 優 點 提 高 產 品 品 質 增 加 產 品 強 度 縮 短 產 品 製 程 節 省 生 產 成 本 傳 統 成 型 與 氣 輔 成 型 射 壓 比 較 圖 Flow Length PressurePressure Pressure Press urePressure Pressu

4、re傳統成型氣輔成型 氣 體 輔 助 射 出 成 型 原 理 (一 )流程1: 開始射入原料(短射)流程2: 氣輔開始(第一次氣體穿透) 氣 體 輔 助 射 出 成 型 原 理 (二 )流程3:保壓(第二次氣體穿透)流程4:開模前洩放高壓氣體 氣 輔 成 型 系 統 示 意 流 程 圖 VITEK氮 氣 產 生 機 的 設 計 理 念 最 先 進 壓 力 擺 盪 式 (PSA)製 氮 法 採 用 高 效 能 吸 附 劑 (CMS)， 吸 附 能 力 永 不 衰 減 隨 機 配 置 數 位 式 氧 氣 偵 測 儀 採 用 運 作 穩 定 ， 操 作 簡 易 的 PLC控 制 架 構 可 靠 且

5、簡 易 的 操 作 程 序 對 吸 入 空 氣 僅 需 簡 易 的 前 處 理 節 能 設 計 ， 低 耗 電 量 低 保 養 成 本 ， 維 護 度 高 壓 力 擺 盪 式 (PSA)與 薄 膜 式 氮 氣 機 比 較 表機型 優 缺 點PSA氮氣生成薄膜氮氣生成氮氣純度(%)可達99.99%以上最高99.9%空壓機型式及壓力一般油潤滑常壓67barg 空壓機即可有油或無油式高壓1013barg空壓機吸附劑壽命正常保養與使用情況下，可無限期使用(壹年僅需更換兩支前置過濾器)使用1618個月後性能下降30%，24個月後即須更換分子篩，而更換分子篩的費用約為機台售價的1/31/2空氣/氮氣置換比

6、例一般在99%下為3:1 99%下為4.5:1 壓縮空氣進口溫度要求35由於須使水分子蒸發為最小直徑，所以必須要求至少在50以上空壓機平均耗電量低高保養方式容易困難氮氣純度及品質較好且穩定普通潛在性污染因機台內部有完善的前處理設備，所以無此疑慮，故入口端之前不需再加裝冷凍乾燥機僅有簡單過濾設備，水分及油污較易進入薄膜而污染，故入口端之前必須加裝冷凍乾燥機 VITEK(富 益 成 )氣 輔 成 型 控 制 器 設 計 理 念 可 控 制 兩 台 注 塑 機 可 儲 存 1000組 成 型 條 件 觸 控 式 多 彩 顯 示 液 晶 螢 幕 中 文 Windows人 機 介 面 快 拆 式 迴 路

7、 模 組 設 計 斜 坡 式 緩 增 壓 緩 降 壓 精 密 型 全 閉 迴 路 控 制 器 具 備 線 上 清 除 氣 針 功 能 即 時 壓 力 曲 線 及 數 值 顯 示 具 備 關 機 狀 態 記 憶 氣 輔 成 型 控 制 器 比 較 一 覽 表機 械 製 造 商 Battenfeld (德 國 ) Gas Injecition (英 國 ) Bauer (德 國 ) Vitek (加 拿 大 )軟 體 系 統 環 境 英 文 介 面 英 文 介 面 英 文 介 面 中 文 介 面成 型 控 制 類 別 壓 力 控 制 壓 力 控 制 壓 力 控 制 壓 力 控 制氣 體 迴 路 控

8、 制 閥 快 速 電 磁 閥 快 速 電 磁 閥 比 例 閥 伺 服 閥控 制 迴 路 半 閉 型 半 閉 型 全 閉 型 全 閉 型易 受 高 壓 氮 氣 源 壓 力 變 動 的 影 響 是 是 不 一 定 否控 制 邏 輯 無 無 固 定 型 PID 人 工 智 慧 自 調 型 PID緩 增 壓 或 緩 降 壓 無 無 有 有提 供 與 射 出 機 電 阻 尺 連 線 無 有 無 有快 拆 式 迴 路 模 組 的 設 計 有 無 無 有迴 路 模 組 擴 充 的 功 能 有 無 無 有清 除 氣 針 功 能 無 無 有 有人 機 介 面 操 作 性 困 難 困 難 普 通 容 易成 品 良

9、 率 差 差 普 通 高穩 定 性 差 差 普 通 高即 時 成 型 壓 力 /時 間 曲 線 顯 示 無 無 有 有 VITEK(富 益 成 )氣 輔 成 型 控 制 器 規 格型 號Model NO 輸 出 控 制 壓 力Output Control Pressure(bar/psi) 氣 輔 控 制 迴 路Gas Control CircuitGCU-1 7/100350/5000 1GCU-2 7/100350/5000 2GCU-3 7/100350/5000 3 GCU-4 7/100350/5000 4 資料來源: Gas-assisted Injection Molding D

10、esign and Processing Guide for GE- PLASTICS Resins-GE PLASTICS 須用特製的切斷式 (shut-off)噴嘴 所有氣道須和料頭 連 接，氣道設計易 受限制 不適用於熱澆道 模具修改較容易 進 氣 位 置 (一 ) 由 射 嘴 進 氣 資料來源:Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide forGE-PLASTICS Resins-GE PLASTICS 可減少水口料 氣道須和流道/澆口 連接 不適用於熱澆道 仍須切斷式噴嘴，防 止氣體逆流 進 氣 位 置 (二

11、) 由 流 (澆 )道 系 統 進 氣 資料來源:Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for GE- PLASTICS Resins-GE PLASTICS 可多點進氣 各氣道可分開獨立 控制 氣道設計可變性大 產品表面留氣嘴孔 進 氣 位 置 (三 ) 由 模 穴 進 氣 氣 道 設 計 注 意 要 點 一 氣 道 設 計 注 意 要 點 二 氣 道 設 計 最 佳 起 始 比 例 (24倍 ) 柱 狀 產 品 設 計 原 則塑料儘量從一端進膠，進氣點位置接近澆口，可調整進氣點位置，使氣體穿透均勻 澆口和進氣口

12、可位於產品中間，但須注意加工精密，維持兩邊平衡充填柱 狀 產 品 設 計 原 則 氣道轉角處採用大圓角柱 狀 產 品 設 計 原 則 柱 狀 產 品 設 計 原 則多模穴模具除了注意多穴流動充填平衡之外，尚須考慮重力對充填的影響 柱 狀 產 品 設 計 原 則利用溢料井可提高氣輔掏空率，進而控制掏空率，並克服成品陰陽痕的產生 開始氣輔前之融膠充填圖氣體穿透分佈圖 柱 狀 產 品 設 計 原 則氣針可置於模穴外部的一個小模穴內，經過一小澆口進入主模穴，如此可避免氣針在成品表面留下太大的痕跡 板 狀 產 品 設 計 原 則氣針位置須配置在塑料澆口附近，使氣體順箸塑流方向推動熔融塑料往成品的末端充填

13、(a) (b)(c) 板 狀 產 品 設 計 原 則氣道配置未指向波前充填末端，易造成氣體滲透到薄壁 板 狀 產 品 設 計 原 則塑料澆口和進氣點位置須適當安排，使氣體一次穿透和二次穿透皆可到達每一條氣道末端 板 狀 產 品 設 計 原 則進氣點和澆口需距離20mm以上，以避免氣體回滲主流道，或用小澆口防止回滲 板 狀 產 品 設 計 原 則避免主氣道分叉，避免閉路式氣道 當氣道分叉時，氣道末端可成階梯式縮小，以阻止氣道加速板 狀 產 品 設 計 原 則 氣 輔 CAE模 流 分 析 -融 膠 波 前 流 動 圖 氣 輔 CAE模 流 分 析 -氣 輔 流 動 分 布 圖 氣 輔 CAE模

14、流 分 析 -案 例 研 究 一 開始氣輔前之融膠波前壓力分佈 (氣道直徑“)低壓處塑料和氣體入口氣道 氣體穿透至薄壁,氣道直徑為“ (2:1 比例)氣體滲透到薄壁 開始氣輔前之融膠波前壓力分佈 (氣道直徑“)低壓力處從澆口引出之箭頭方向顯示塑流之跑道效應 氣體滲透到薄壁更嚴重氣體穿透至薄壁的情形更嚴重,氣道直徑為“ (6:1 比例) 可接受的氣體穿透狀況氣體穿透至薄壁的情形明顯改善,氣道直徑為“ (4:1 比例) 氣體有更直接的通路往低壓處穿透已無氣體穿透薄璧現象,使用氣道直徑為“和新的氣道配置 氣 輔 CAE模 流 分 析 -案 例 研 究 二 氣輔成型汽車門把塑料澆口進氣點可能的進氣點可

15、能的進膠點0.5 肉厚處0.18一般肉厚 原始設計澆口和進氣點位置之氣體滲透狀況氣體在厚的把手處穿透氣體滲透至薄壁處 進氣點塑料澆口氣體大致都停留在薄壁處原始設計澆口和新的進氣點位置之氣體滲透狀況 塑料澆口進氣點氣體大致穿透在肉厚處新的澆口和新的進氣點位置之氣體穿透狀況 無溢料井vs.有溢料井滿射無溢料井氣體穿透位置 滿射有溢料井氣體穿透位置控制閥較遲 打開溢料井有溢料井與無溢料井設計之氣體穿透狀況比較塑料澆口進氣點 氣 輔 成 型 條 件 建 議 設 定 值 短 射 量 7080%氣 輔 觸 發 螺 桿 距 射 出 末 端 約 2 cm 延 遲 時 間 =1.0 秒 1st保 壓 壓 力 =

16、105 bar 1st增 壓 斜 率 =200 bar/sec 1st保 壓 時 間 =5 秒 2nd保 壓 壓 力 =150 bar 2nd增 壓 斜 率 =200 bar/sec 2nd保 壓 時 間 =10 秒 3rd保 壓 壓 力 =0 bar 3rd增 壓 斜 率 =40 bar/sec 3rd保 壓 時 間 =15 秒 儘 量 採 用 緩 降 壓 排 氣 及 增 加排 氣 的 時 間 氣 輔 射 出 成 型 製 品 的 缺 陷 滲 透 (Permeation)或 手 指 紋 (Fingering) 氣 泡 (Bubble) 吹 穿 (Blow out) 縮 水 (Sink) 凹 凸 膨 脹 (Swell) 遲 滯 痕 跡 (Hesitation line) 亮 紋 (Witness line) 起 瘡 (Burning) 氣 輔 成 型 調 機 黃 金 守 則 每 次 只 更 改 一 個 條 件 氣 體 與 塑 料 的 流 動 同 方 向 採 用 最 小 的 保 壓 壓 力 採 用 最 短 的 保 壓 時 間 採 用 最 少 的 塑 料 注 射 量 隨 時 檢 查 成 品 中 空 的 長 度 及 截 面 積