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薄殼成型技術
近幾年，金融風暴使得百業蕭條，但是可攜式電子產品的從業中日夜趕工、供不應求者卻大有人在。可攜式電子產品講究短小輕薄，當外殼薄到將近1mm，甚至小于1mm時，對于材料商、產品和注塑件模具設計工程師、注塑件模具注塑件加工、成型注塑件加工以及成型機暨附屬設備制造注塑件加工都是一大挑戰。本文針對薄殼成型從材料選擇、產品和注塑件模具設計、CAE分析、注塑件模具制造成型設定到成型機及設備選擇作重點介紹。期能拋磚引玉，共創新機。 對固定式電子產品而言，薄殼使得成本降低、循環時間縮短，因而生產力提高。對于可攜式電子產品而言，薄殼使得重量變輕、尺寸減小。可攜式電子產品的需求每年成長達30%，今后十年的成長會更快。由于擁有這種產品的人還很少－在美國少于5%，全世界則少于1%－整個市場大得驚人。典型薄殼的流長對壁厚比的范圍是100：1到150：1或更大。若要達到這么高的比值而不增加澆口，就須要采用高融膠溫度、高射壓以及很高的射速。 C-MOLD射出成型模擬采用的Cross-WLF黏度模式如下： 此一模式可以在寬廣的成型條件范圍內適切的描述黏度，好處之一是較好的處理黏度對溫度和壓力的敏感性(黏度對壓力的敏感性隨溫度降低而增加)。在Cross-WLF黏度模式中，壓力對黏度的影響以D3顯示。在傳統的成型條件下，壓力對黏度的影響不明顯，D3可設為0。在高壓下，壓力對黏度的影響變得重要，D3必須決定，使得模擬的結果可以捕捉壓力的效應。要獲得D3的合理值，特殊的黏度測試程序以及數據分析是必要的。 如果沒有考慮壓力對黏度的影響，當系統壓力增加時，預測壓力的誤差會愈來愈大。下圖的平碟模是一個很好的例子，說明非零的壓力對黏度的影響項D3可以改進充填和后充填模擬的壓力預測。平碟采用聚碳酸酯(PC)材料，平均壁厚是1mm，流長是170mm。壓力對黏度的影響項D3并入計算后，預測的壓力明顯提高，并和實測壓力相當吻合。 經由澆道澆口、針點澆口、二次熱澆道澆口等直接進澆到薄壁，應使用澆口井，以減少澆口應力、幫助充填，并將制品在去澆口時的損毀降到最低。當壁厚小于1.2mm時，往往使用直徑大于壁厚的澆口，以助流，并在澆口封凝前，完成適當的填壓。 為了有足夠的壓力充填薄的型腔，流道壓力降最好不要超過機器可提供射壓的15%。使用較傳統流道大1.25到1.4倍的流道。更有進者選擇熱流道加上閥門澆口以有效的降低壓力到期望值。熱流道內徑一般大于13mm，不可有尖角和死區。采用外熱式加熱器才是正途。為了能以高壓進澆，閥門澆口必須安裝，但是不可形成障礙。熱流道能大大的減少壓力降和循環時間，然而塑料經過熱流道使得融膠的在高溫下停留時間加長，薄殼成型的射料量較之傳統者為小，如果塑料在料管以及熱流道中的停留時間過長，會使得材料劣化。 塑料停留時間可以下式計算： 1.4x使用塑料比重x料管料量x成型循環時間 聚苯乙烯比重x射料量 1.4是一乘數(一般在1和2之間) 最短和最長的停留時間應遵照材料注塑件加工商的建議。如果特定的指示無從獲得，最短和最長的停留時間可以1.5和4分鐘為準。 在壁厚小于1.2mm的薄殼應用，產品的剛性設計變得重要。須要的剛性可以藉幾何特微的并入和裝配方法的巧思而獲得。較大產品的剛性可經由材料選擇、設計和裝配的一體考慮而達成。高射速使得排氣更為重要，以防氣困引燃。典型的分模面排氣是0.01~0.04mm深、5mm寬，甚至沿分模面全周長排氣。在型心銷、頂出銷、肋和螺柱處排氣也是很有用的。流道末端的充分排氣以及對型腔抽真空都可以減輕型腔排氣的負荷。 對冰箱蔬果盤之類的大零件而言，材料往往占成本50%以上。對小而薄的零件而言，成型機費用可占到成本的90%，材料6%，而注塑件模具只占4%。小而薄的產品較之厚者更能從冷卻的改善而獲得效益。薄殼產品不像傳統壁厚者一般可以承受較大的因熱傳不均而產生的殘余應力。為了將收縮彎翹控制在可以接受的程度，均衡的冷卻設計變得非常重要。 薄殼制品的頂出是頗具挑戰性的，因為：1）高壓使得填壓較緊、收縮較少以及2）薄壁和薄肋使得產品較易損毀。為了避免頂穿和粘模，應使用較多而且較大的頂出銷。當壁厚小于1.2mm時，可以使用多到2倍而且大到2倍(直徑>6mm）的頂出銷。 高速射出的塑料增加注塑件模具的磨耗。薄殼成型應采用較P20硬的工具鋼，高磨耗、沖蝕區尤然。建議使用洛式硬度大于55(如H13和D2)的澆口嵌塊。公、母模板和承板厚度可為傳統板厚的兩倍。支撐柱要多，在近澆道中心和型腔處應預負荷0.1mm。H13鋼的屈服強度較NAK55或P20高15%到25%，值得選用。為了把融膠快速的帶進薄的型腔，要使用高的油壓和短的射出時間。當射出時間小于0.5秒時，實在沒有多少時間可以用來遵循速度曲線或切斷壓力，因此一個高分辨率的微處理器控制的成型機就變得必要。高壓薄殼成型須要在射出單元上加裝蓄壓器，快速合模的要求也使的蓄壓器變得頗有幫助。對某些參數(如保壓壓力和充填到保壓的轉換)的閉路控制是重要的，射出和合模行進曲線的控制能力和制程追蹤及線上品管軟件也是必要的。
