針對產(chǎn)品開發(fā)階段對塑件質(zhì)量的控制與模具設(shè)計方案的確認，運用CAE 模流分析軟件已廣為模具業(yè)者使用，本文藉由實際產(chǎn)品在開發(fā)階段，評估傳統(tǒng)冷流道設(shè)計與熱澆道技術(shù)的差異性，并透過CAE 的模擬分析，提供科學化的數(shù)據(jù)讓使用者更清楚熱澆道的技術(shù)優(yōu)勢。
一、簡介
何謂熱澆道系統(tǒng)
熱澆道模具是將傳統(tǒng)式模具或三板式模具的澆道與流道經(jīng)加熱，于每一成形時，即不需要取出流道和澆道的一種嶄新設(shè)計且在射出成形模具產(chǎn)業(yè)中扮演關(guān)鍵零件性角色，它提供著射出成形模具中從射出機的噴嘴處到模具的模穴之間塑料流動的控制。透過熱流板、熱嘴、及其控制系統(tǒng)的功能，讓模具在成形時能提升塑品質(zhì)量、加快生產(chǎn)速度、降低生產(chǎn)成本、做出高難度產(chǎn)品如圖1、2 所示。(圖1、熱澆道系統(tǒng)，圖2、溫度控制器)
CAE 模流分析對熱澆道系統(tǒng)的影響
塑件的產(chǎn)品型態(tài)千變?nèi)f化，配合不同的材質(zhì)及機臺的設(shè)定，須找出調(diào)校至最佳途徑實為困難，因此，配合CAE 模流分析軟件，有助于切入問題的核心，縮短產(chǎn)品開發(fā)時程及避免不必要的錯誤造成更多資源的浪費，如設(shè)計熱澆道時?？紤]的因素、選用的塑料，如玻纖或其它添加物的影響、塑件的要求品質(zhì)，如縫合線(weldline)、翹曲量(warpage)等、單模穴或多模穴(Multi-cavities)配置、澆口的型式的及位置、熱流道斷面尺寸及長度選用、加工參數(shù)的控制建議，如熱澆道的并列與序列，流率，充填及保壓壓力、其它因子，如冷卻水路、射出機規(guī)格等上述幾項考慮事項，經(jīng)由模流分析運算結(jié)果后，可針對上述所提出的變量進行交叉分析，裁定熱澆道的設(shè)計，對于爾后的類似案例可迅速調(diào)閱參考，做為最佳的數(shù)據(jù)庫。
二、應用研討(鼠標下蓋)
三板模與熱澆道之模具結(jié)構(gòu)上比較
三板模在設(shè)計時，模具較復雜，因要考慮料頭取出、母模部份之結(jié)構(gòu)移動之尺寸要計算，反之，熱澆道因為已系統(tǒng)化，故沒有上述之問題如圖3、4 所示。(圖3、熱澆道結(jié)構(gòu)，圖4、熱澆道感測節(jié)點位置圖)
塑件使用的材料為ABS 其性質(zhì)如圖5，6所示用(圖5、材料黏度曲線，圖6、材料PvT曲線)。運用CAE 模流分析分別計算有熱澆道與無熱澆道設(shè)計的差異性，比較的感測節(jié)點位置如圖7、8 所示。(圖7、熱澆道感測節(jié)點位置圖，圖8、三板模感測節(jié)點位置圖)
圖9~14 為分析模型與流動波前，由結(jié)果可知成品在流動過程中平順。
圖15 為成型壓力-時間歷程曲線，由資料可知三板模的成型所需壓力較高為68MPa，熱澆道的成型壓力為51MPa。由資料可知熱澆道可以降低成型射壓。
圖16、17 為澆口壓力-時間歷程曲線，由資料可知三板模的流道壓力損失為58Mpa，熱澆道為37MPa，由此可知熱澆道系統(tǒng)可以降低過高的流道壓力損失，此組的改善幅度為36%。
圖18 為感測節(jié)點溫度曲線，由數(shù)據(jù)可知流道內(nèi)部的溫度差異以三板模較高48 度，熱澆道只有20 度，由此可知熱澆道系統(tǒng)可以降低過高的溫度差異，此組的改善幅度為58%。
圖19 為澆口壓力-時間歷程曲線，由資料可知三板模的澆口壓力在保壓階段的下降幅度很快，但是熱澆道系統(tǒng)的澆口壓力仍維持在40MPa，由此可知熱澆道系統(tǒng)對成品收縮補償?shù)男в眠h高于三板模。
圖20 為澆口流量-時間歷程曲線，由資料可知熱澆道在塑件保壓階段可以提供較多的流量進入模腔。
圖21、22 為冷卻時間分布圖，由數(shù)據(jù)可知三板模的冷卻時間為44 秒，采用熱澆道的冷卻時間僅需14 秒，由此可知采用熱澆道系統(tǒng)可以大幅縮短成型周期，改善的幅度為68%。
三板模與熱澆道之優(yōu)缺點
為獲得平衡的流道及穩(wěn)定質(zhì)量的塑件，常使用熱澆道節(jié)省流道的塑料、降低制造成本，減少流道壓力，取得良好質(zhì)量的成形射出。整體分析表如下表所示：
三、結(jié)論
透過上述的分析可得知，在現(xiàn)今以”生產(chǎn)力”、”質(zhì)量”、”重視環(huán)?！奔啊惫?jié)省人力資源”的情況中，三板模模具在不論生產(chǎn)或設(shè)計上，都快沒有”競爭力”，而現(xiàn)熱流道系統(tǒng)再搭配模流分析，將使得產(chǎn)品生產(chǎn)能有效的提升效率及改善問題，若在產(chǎn)品設(shè)計初期能善用模流分析，將有助于切入問題的核心，縮短產(chǎn)品開發(fā)時程及避免不必要的錯誤造成更多資源的浪費?！睙釢驳来钆淠Ａ鞣治觥毕嘈旁谖磥淼哪＞邩I(yè)中，將掀起另一波模具業(yè)的高峰。
四、參考文獻
1. 映通股份有限公司,“Amold熱澆道系統(tǒng)使用手冊”,映通股份有限公司,2000.
2. 映通股份有限公司,“塑料模具設(shè)計與熱澆道系統(tǒng)規(guī)劃”, 映通股份有限公司,1999.
3. 張榮語,“射出成型專書(I)(II)(III)”,高立圖書出版社,1998.
4. 科盛科技股份有限公司,“專業(yè)射出成型─CAE 實戰(zhàn)應用與問題剖析”,科盛科技股份有限公司,2002.
五、圖表匯整
圖1、熱澆道系統(tǒng)；圖2.溫度控制器；圖3、熱澆道結(jié)構(gòu)；圖4、三板模結(jié)構(gòu)；圖5、材料黏度曲線；圖6、材料PvT 曲線；圖7、熱澆道感測節(jié)點位置圖；圖8、三板模感測節(jié)點位置圖；圖9、熱澆道CAE 分析模型；圖10、熱澆道流動波前40%；圖11、熱澆道流動波前80%；圖12、三板模CAE 分析模型；圖13、三板模流動波前40%；圖14、三板模流動波前80%；圖15、成型壓力-時間歷程曲線；圖16、澆口壓力-時間歷程曲線(三板模)；圖17、澆口壓力-時間歷程曲線(熱澆道)；圖18、感測節(jié)點溫度曲線；圖19、澆口壓力-時間歷程曲線；圖20、澆口流量-時間歷程曲線；圖21、熱澆道冷卻時間；圖22、三板模冷卻時間。
編者注：本文因網(wǎng)絡頁面篇幅關(guān)系，圖表略去。如您有需要，可以來函或致電索取。
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