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Title,First Layer,Second Layer,第三層,第四層,第五層,C,ORE,T,ECH,S,YSTEM,Moldex,進階課程(二),解釋名詞與定義說明,課程大綱,Moldex,參數定義說明,流動&保壓分析說明,冷卻分析說明(,),翹曲分析說明(,),冷卻相關背景知識,C,ORE,T,ECH,S,YSTEM,Back,時間,流率,壓力,在此一階段塑料不再充填，產品開始冷卻固化。,螺桿鬆退以進行下一週期成型準備。,冷卻過程說明,當產品固化到足以頂出強度時，射出成型機台之頂出單元便行頂出。,頂出後便進行閉模動作，為下一週期準備。,Back,頂出階段說明,塑件冷卻過程,塑件冷卻過程,模溫週期變化,模溫週期變化,合模時間,充填時間,保壓時間,冷卻時間,(佔成型週期最長),脫模時間,(熱變形溫度下頂出),影響冷卻速率因素,塑件厚度設計,約和厚度成平方比,冷卻方式,模材選擇,冷卻管配置,冷卻液性質,冷卻液流速,塑料種類,加工參數,冷卻時間粗估,平板型塑件,圓型塑件,Tm=,冷卻初塑料溫度,Tw,=,模具溫度,Te,=,塑料頂出溫度,冷卻時間=,t,2,x 3,冷卻分析目的,冷卻分析目的,預估冷卻時間及成型週期長短,冷卻系統設計的最佳化,使塑件各部的冷卻效果均勻而有效率,因冷卻不均造成塑件的翹曲變形,冷卻分析所需物性資料,塑膠材料熱物性質,密度(,density),比熱specific heat),或熱容量(,heat capacity),熱傳導係數(,thermal conductivity),冷卻液性質,黏度(,viscosity),密度,g/cc,比熱,erg/g-K，,熱傳導係數,erg/sec-cm,2,-K,模座熱物性質,密度,g/cc，,熱傳導係數,erg/sec-cm,2,-K,Back,冷卻水管參數的設定,冷卻液流量的設定應該儘可能達到紊流(,turbulent flow),狀態,使熱傳效果較佳,雷諾數,(,Reynolds Number),管徑,D,cm,冷卻液密度及黏度 =,冷卻液流量,=,Q,cc/sec,單位分別為,g/cm,3poise,雷諾數在4000以上為紊流,欲達良好的熱傳效果,應控制在10,000以上,如縮小管徑或提高流速,Back,冷卻液最小流量設定速見表,Q in cc/sec,D in mm,Moldex,冷卻分析結果說明,C,ORE,T,ECH,S,YSTEM,冷卻時間,(,cooling time),:,將塑件中心溫度,T,a,降至頂出溫度,T,E,所需時間,塑件冷卻時間分布,此點所需冷卻時間,=20,sec,此點所需冷卻時間,=24,sec,NOTE:,在實際生產時流道或為熱流道(,hot runner),或是可無須完全固化即行頂出(因其不是產品的一部份),因此在生產及分析時總體冷卻時間的計算可將流道冷卻時間加以忽略,以免成形週期過長.,塑件冷卻時間分布判圖原則,判圖重點,找出冷卻時間特長的熱點(,hot spot),加以檢討,由冷卻時間分布找出影響成形週期的關鍵區域加以改善,藉以縮短冷卻時間,判斷冷卻時間較長區域是由何種因素引起:,較厚的肉厚,較高的起始溫度,較差的冷卻效率(冷卻水流率不足,水管離塑件太遠,水管不足.),冷卻水管安排不當,造成此區域積熱,使冷卻時間較長,此例題肉厚為4,mm,理論最小冷卻時間為13,sec.,由分析結果發現冷卻水管散熱比僅為55%,代表冷卻時間的拉長主要由於水管設計不良所致.可於積熱處安排更多水管以改善冷卻效率,塑膠平均溫度,(,TempPAvg,),脫模瞬間在塑件肉厚方向取平均所得溫度分佈,塑膠平均溫度,此點平均溫度,=106,o,C,此點平均溫度,=114,o,C,溫度分布,肉厚方向,塑膠平均溫度判圖原則,判圖原則,:,塑件平均溫度分布是否均勻，溫度分布不均是造成產品翹曲的原因之一.,除流道外其他部份是否溫度已低於頂出溫度?若非如此,代表冷卻時間不足,塑件可能在脫模時變形,若冷卻時間為已知,由冷卻分析結果的平均溫度分布是否大部分(90%以上)低於頂出溫度來判斷冷卻時間是否足夠,冷卻時間設定為10秒時之平均溫度分布,(由冷卻分析知冷卻時間須25秒),上半面肉厚較厚區域,塑料溫度約為155,o,仍高於頂出溫度,表面平均溫度(上),表面平均溫度(上),TavgPTop,成型週期塑件平均溫度,(上)顯示觀察者可以看到的面之數,即,“所見即所得”(,what you is what you get,wyiwyg,),原則,觀察者,上層,下層,n,表面平均溫度(下),表面平均溫度(下),TavgPBot,成型週期塑件平均溫度,(下)顯示觀察者可以看到的反面之數,觀察者,上層,下層,n,模面溫度差,(,TempMDiff,),週期平均模溫差分佈,判圖原則:,模面溫差愈小愈佳,若模溫差過大(20度)，表冷卻不佳，可能造成翹曲變形,可藉改善冷卻水管設計、冷卻液流量及溫度以降低模溫差,模面溫度差,此點平均溫度,=106,o,C,此點平均溫度114,o,C,熱通量,(,heat flux),:,單位面積的熱傳速率,erg/sec-cm,2,熱通量越高代表熱傳效果越佳,冷卻結束瞬間塑料界面熱傳係數,塑件溫度,平均模溫,塑件熱通量分佈,此點最終熱通量,=,1447.4,x10,4,erg/sec-cm,2,此點最終熱通量,=,1841.3,x10,4,erg/sec-cm,2,熱通量分佈,熱通量(上),(,HeatFluxTop,),:,週期平均熱通量分佈,將根據視角顯示觀察者可以看到的面之熱通量值,觀察者,上層,下層,n,熱通量分佈,下層之最終熱通量值,熱通量(下),(,HeatFluxBot,),:,週期平均熱通量分佈,上層熱通量的相反側,也就是將對面側的熱通量映射上來的值,週期平均熱通量分佈,散熱量分佈,散熱量(上),(,HeatLoadTop,),:,成型週期總吸(散)量分佈,(正值表散熱，負值表吸熱),一般而言，水管為負值，塑件為正值,將根據視角顯示觀察者可以看到的面之熱通量值,冷卻水管放熱效率,冷卻水管放熱效率,(,CoolEffcy,(+),:,一根水管表面總放熱量為,Q1，,塑件在整個成型週期總放熱量為,Qp,，,冷管放熱效率即定義作,Q1/,Qp,*100%。,用於評量該水管之放熱效率大小,。,一般而言，此值遠小於吸熱效率,冷卻水管吸熱效率,冷卻水管吸熱效率,(,CoolEffcy,(-),:,一根水管表面總吸熱量為,Q2，,塑件在整個成型週期總放熱量為,Qp,，,冷管放熱效率即定義作,Q2/,Qp,*100%。,用於評量該水管之吸熱效率大小,。,此值愈大，表示冷卻效率愈佳,塑膠中心溫度,(,TempPCent,),脫模瞬間在塑件肉厚方向之中心溫度分佈,前述冷卻時間的預估是根據此塑膠中心溫度值冷卻到所設定的頂出溫度所需要花費的時間,塑膠中心溫度,塑膠最大溫度,(,TempPMax,),脫模瞬間在塑件肉厚方向最大溫度分佈,當模溫差大時，會造成中心溫度非最大溫度，易造成因冷卻不均變形,塑膠最大溫度,溫度分布,肉厚方向,上固化層厚度分布,上固化層厚度,(,FroznLayrTop,),冷卻結束瞬間,塑料溫度低於設定之頂出溫度之厚度值,此點上固化層厚度為,0.67,mm,此點上固化層,厚度為,1,mm,n,上層,下層,n,上固化層厚度,溫度低於頂出,溫度,下固化層厚度分布,下固化層厚度,(,FroznLayrBot,),冷卻結束瞬間,塑料溫度低於設定之頂出溫度之厚度值,n,上層,下層,n,下固化層厚度,溫度低於頂出,溫度,固化層厚度差,固化層厚度差,(,FroznLayrDiff,),上下固化層厚度差,n,上層,下層,n,上固化層厚度,下固化層厚度,固化百分比,固化百分比,(,FrozenRatio,),厚度方向已固化區域所佔的比例,%,100%表完全固化,固化百分比判圖原則,判圖原則固化層比例分布是否均勻?越均勻越佳.,固化層比例是否足夠.若冷卻時間太短,固化層比例太低(如,25%,以下),容易使成形件在脫模時發生變形,冷卻時間取為一半時的,固化層比例分布,大部分區域固化層僅佔厚度的,16%,固化層厚度不足,脫模表面溫度(上),(,TempPTop,),脫模瞬間在眼睛所見塑件表面溫度分佈,脫模表面溫度(下),(,TempPBot,),脫模瞬間在眼睛所見反面塑件表面溫度分佈,脫模表面溫度,模穴表面溫度(上),(,TempMTop,),脫模瞬間在眼睛所見模具表面溫度分佈,模穴表面溫度(下),(,TempPBot,),脫模瞬間在眼睛所見反面模穴表面溫度分佈,模穴模表面溫度,翹曲相關背景知識,C,ORE,T,ECH,S,YSTEM,射出成型之收縮探討,射出過程之收縮探討,充填階段收縮,溫度壓力變化，引發的塑料比容跟密度發生變化,保壓階段收縮,受到保壓壓力及保壓時間影響,冷卻階段收縮,塑件重量保持固定，體積逐漸收縮使塑件密度提高,脫模至使用階段收縮,來源為加工過程中之流動殘餘應力及塑件脫模溫度與使用環境溫度差造成的熱應力,成型過程中,P-V-T,變化探討,壓力及溫度變化,P-V-T,變化,塑件收縮理論,塑件收縮理論,定義體積收縮率,假設,X、Y、Z,為均向收縮,線性收縮率為,影響收縮因素(一),塑料選擇,均勻塑料分子顆粒,結晶性,吸水性,熔融指數較低，流動性佳,含填加物,影響收縮因素(二),產品設計方面,塑件尺寸,肉厚分佈,厚度變化,補強肋效果,影響收縮因素(三),模具設計方面,澆口位置,澆口型式與尺寸,流道系統,冷卻水管,加工精度,頂出系統,影響收縮因素(四),加工條件設定,壓力、時間,模具溫度,熔膠溫度,冷卻時間,頂出溫度,鎖模力,翹曲變形因素(一),不均勻體積收縮,模具冷卻不均,造成的不對稱熱收縮,冷卻速率較低,較熱模面,冷卻速率較高,較冷模面,脫模,塑件翹曲變形,收縮量較大,收縮量較小,翹曲變形因素(二),流動配向造成的塑料物性各向異性,幾何效應造成的差異熱應變,模穴側:冷卻速率較快,料溫較低,模仁側:冷卻速率較慢,料溫較高,脫模,模穴側:收縮量較小,模仁側:收縮量較大,翹曲變形因素(三),壓力差導致變形,模穴壓力較高區域,模穴壓力較低區域,脫模,收縮率較低,收縮率較高,Moldex,翹曲分析結果說明,C,ORE,T,ECH,S,YSTEM,X,方向位移量,X,方向位移,(,X-Component displacement),脫模後，各點因收縮翹曲而造成之,X,方向位移量,Y、Z,方向位移量同,X,方向位移量,X,方向位移,(,X-Component displacement),脫模後，只考慮模溫效益所造成,X,方向位移量,Y、Z,方向位移量同,體積收縮率、凹痕,體積收縮率定義：,脫膜後至室溫所得之體積收縮率值,凹痕定義：,成品冷卻後因體積收縮率造成模具表面下陷，,收縮率分佈,凹痕分佈,翹曲形狀,翹曲形狀：,將,XYZ,三方向之變形量整合顯示,放大倍率：,將,XYZ,三方向之變形量，同時放大，方便識圖,原始變形,變形放大15倍,線性收縮率,線性收縮率：,得知,XYZ,三方向之線性位移量,選擇翹曲形狀功能顯示,採,INFO,功能中,Sharinkage,，,並選取兩點,