เวลาในการฉีดขึ้นรูปและระยะสกรู

เม็ดพลาสติกที่หลอมละลายในกระบอกฉีดโดยใช้ความร้อนจากฮีทเตอร์จะถูกฉีดเข้าแม่พิมพ์โดยแรงดันของไฮดรอลิคผ่านปลายของหัวฉีด การที่จะให้สภาพการฉีดขึ้นรูปคงที่หรือสม่ำเสมอนั้น วัตถุดิบที่ถูกป้อนเข้าแม่พิมพ์จะต้องมีปริมาณคงที่ เมื่อคำนึงถึงปริมาณของวัตถุดิบกับระยะทางที่สกรูเคลื่อนที่ถ้าระยะทางการเคลื่อนที่ของสกรูสั้นปริมาณวัตถุดิบที่ป้อนเข้าสู่แม่พิมพ์จะมีปริมาณน้อยและถ้าระยะทางการเคลื่อนที่ของสกรูยาวปริมาณวัตถุดิบก็จะมากขึ้นตามไปด้วย ซึ่งหมายถึงว่าถ้าต้องการควบคุมปริมาณวัตถุดิบที่ป้อนเข้าสู่แม่พิมพ์คงที่ส่วนสำคัญคือ ควบคุมระยะทางเคลื่อนที่ของสกรูให้คงที่ วิธีการควบคุมระยะทางการเคลื่อนที่ของสกรูมี 2 แนวทาง 1.ควบคุมเวลาที่จำเป็นในการเคลื่อนที่ของสกรู 2.ควบตำแหน่งของสกรูเมื่อสกรูเคลื่อนที่ไปแล้ว ถ้ากำหนดให้ระยะทางการเคลื่อนที่ของสกรูคงที่เวลาที่จำเป็นในการเคลื่อนที่ของสกรูจะขึ้นอยู่กับความเร็วของสกรู เช่น ถ้าใช้ความเร็วสูงการเคลื่อนที่ของสกรูจะใช้เวลาน้อยและถ้าใช้ความเร็วต่ำจะต้องใช้เวลามากขึ้น ถึงแม้ว่าจะสามารถควบคุมความเร็วในการเคลื่อนที่ของสกรูได้อย่างเที่ยงตรงแต่การควบคุมเวลาที่แน่นอนให้สัมพันธ์กับความเร็วจะทำได้ยากมาก หน่วยนับของความเร็วในการเคลื่อนที่ของสกรูกำหนดให้เป็น มิลลิเมตร/วินาที ( ขึ้นอยู่กับเครื่องฉีด ) ภายใต้สมมุติฐานที่ว่าความเร็วของวัตถุดิบที่ถูกป้อนเข้าสู่แม่พิมพ์เหมือนความเร็วของการเคลื่อนที่ของสกรู ตัวอย่างเช่น ถ้าระยะทางในการเคลื่อนที่ของสกรูเท่ากับ 300 ม.ม ความเร็วเท่ากับ 50ม.ม/วินาที เวลาที่ใช้จะเท่ากับ 6 วินาที

จากวิธีการคำนวณถึงแม้ว่าจะสามารถควบคุมความเร็วได้อย่างเที่ยงตรง แต่การควบคุมทั้งความเร็วและเวลาให้เที่ยงตรงทำได้ยากมากยกตัวอย่างเช่น ถ้าควบคุมความเร็วให้เที่ยงตรงและให้การควบคุมเวลามีเบี่ยงเบนได้ +_0.1 วินาที จะมีผลกระทบต่อระยะทางการเคลื่อนที่ของสกรู ดังนี้

ในการฉีดขึ้นรูปขึ้นรูปพลาสติกแบ่งการควบคุมเป็น 2 ช่วง 1.ช่วงควบคุมความเร็ว คือ ช่วงที่วัตถุดิบถูกป้อนเข้าสู่แม่พิมพ์จนเกือบเต็มแบบ 2.ช่วงควบคุมแรงดัน คือ ช่วงที่เปลี่ยนจากควบคุมความเร็วเป็นช่วงควบคุมแรงดัน ถ้าเราสามารถควบคุมจุดเปลี่ยนจากช่วงควบคุมความเร็วเป็นช่วงควบคุมแรงดันให้คงที่จะทำให้ฉีดขึ้นรูปชิ้นงานมีคุณภาพสม่ำเสมอ เครื่องฉีดบางรุ่นสามาถเลือกได้ว่าจะใช้ระยะหรือเวลาในช่วงควบคุมความเร็วและช่วงควบคุมแรงดัน โดยถ้าใช้เวลาเป็นตัวกำหนดการเคลื่อนที่ของสกรูอาจได้รับผลกระทบจากความเร็วของสกรูให้เกิดความเบี่ยงเบนได้มากหรือน้อยขึ้นอยุ่กับแรงดันในการฉีด ความเร็ว ระยะของสกรู ดังตัวอย่างการคำนวณตามตาราง

วัตถุดิบจะถูกป้อนให้ไหลผ่านเกท ( Gate ) เข้าสู่แม่พิมพ์ด้วยความเร็วคงที่ระดับหนึ่งจนเต็มแม่พิมพ์ แต่เนื่องจากวัตถุดิบที่ถูกป้อนจากความเร็วของสกรูทำให้ไม่สามารถหยุดการไหลได้ทันทีจึงทำให้เกิดแรงดันภายในแม่พิมพ์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งเรียกว่า แรงดันส่วนเกิน ( Over pack ) ถ้าแรงดันสูงเกินไปจะเกิดครีบที่ชิ้นงานและยังเป็นสาเหตุของปัญหาอื่นๆอีก ในกรณีป้อนวัตถุดิบเข้าสู่แม่พิมพ์ด้วยความเร็วต่ำสามารถเปลี่ยนจุดควบคุมความเร็วเป็นการควบคุมแรงดันเมื่อวัตถุดิบมีปริมาณ 99 %ของแม่พิมพ์หรือเกือบเต็มแม่พิมพ์ แต่ถ้าใช้ความเร็วในการป้อนวัตถุดิบเข้าแม่พิมพ์สูงและเปลี่ยนจุดการควบคุมความเร็วเป็นการควบคุมแรงดันเมื่อวัตถุดิบเกือบเต็มแม่พิมพ์จะเกิดแรงดันส่วนเกิน ซึ่งหมายความว่าให้เปลี่ยนจุดควบคุมควบคุมความเร็วก่อนหน้านั้นเล็กน้อยจะช่วยแก้ปัญหาได้ แรงดันที่ควบคุมค่าความเร็วขณะที่สกรูเคลื่อนที่เป็นสิ่งที่จำเป็น ตัวอย่างเช่น เมื่อตั้งความเร็วของการฉีดไว้ที่ 100 ม.ม/วินาทีและตั้งค่าแรงดันฉีดต่ำ แต่ในความจริงความเร็วต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ และเมื่อเพิ่มแรงดันอีกความเร็วก็อาจเพิ่มขึ้นเป็น 100 ม.ม/วินาทีและเมื่อความเร็วของสกรูเท่ากับค่าที่ตั้งไว้ถึงแม้จะเพิ่มแรงดันขึ้นอีกความเร็วก็จะไม่เปลี่ยนแปลงถ้าเป็นเครื่องฉีดรุ่นใหม่จะมีมอนิเตอร์แสดงเป็นกราฟ 2 เส้น คือ ค่าแรงดันที่ตั้งไว้และค่าแรงดันจริงในการทำงาน การควบคุมแบบนี้เรียกว่า แรงดันควบคุมความเร็ว เพื่อให้ง่ายต่อการเข้าใจขอยกตัวอย่าง

ถ้ารูทางออกของถังน้ำมีขนาดเท่ากัน แรงดันของน้ำที่ไหลออกมาจะขึ้นอยู่กับปริมาณของน้ำในถังเปรียบปริมาณน้ำในถังเหมือนแรงดันฉีด ในกรณีทีแรงดันในการฉีดมีการเปลี่ยนแปลงจะทำให้ความเร็วเปลี่ยนแปลงไปด้วย จึงทำให้การขึ้นรูปไม่เที่ยงตรง ถ้าความเร็วในการฉีดเที่ยงตรงจะทำให้เวลาจากจุดเริ่มต้นฉีดจนถึงจุดควบคุมแรงดันคงที่จะทำให้คุณภาพของชิ้นงานสม่ำเสมอ

Gate Seal

การควบคุมสภาพหรือรักษาระดับแรงดัน ( Holding Pressure )เมื่อวัตถุดิบเกือบเต็มแม่พิมพ์จะไม่คำนึงถึงความ เร็ว ซึ่งหมายถึงว่า จะควบคุมเฉพาะแรงดันเท่านั้นแรงดันในช่วงนี้จะใช้ประมาณ 60-70 %ของดันฉีด แนวความคิดพื้นฐานของการรักษาสภาพแรงดันเกิดจากวัตถุดิบเกิดหดตัวเมื่อทำการหล่อเย็น ดังนั้นการรักษาสภาพแรงดันจะต้องทดแทนในส่วนที่วัตถุดิบหดตัวลง ถ้าแรงดันขณะรักษาสภาพแรงดันต่ำจะเกิดการไหลย้อนกลับของวัตถุดิบจากแม่พิมพ์ผ่านเกท (Gate)

เวลาที่ใช้ในการฉีดจะเริ่มจากการเคลื่อนที่ของสกรูจนถึงช่วงเกทซีล ถ้าเวลาฉีด( Injection time+Holding time ) ใช้มากเกินเวลาที่เกทซีลไปแล้วจะไม่ผลต่อน้ำหนักของชิ้นงาน ( รูปกราฟ )และทำให้สิ้นเปลืองค่าไฟฟ้า

จากรูปกราฟแกน X = น้ำหนักของชิ้นงาน แกน Y = เวลาของช่วง Holding Time ถ้าเวลาเกิน 9 วินาทีไปแล้วจะผลต่อน้ำหนักของชิ้นงานและจะคงที่ที่น้ำหนัก43กรัม แต่ถ้าเวลาฉีดน้อยเกินไปจะทำให้ชิ้งานน้ำหนักน้ำหนักน้ำหนักไม่คงที่ นอกจากนั้นวิธีการกำหนดเวลาการฉีด ( Injection Time ) และการรักษาสภาพแรงดัน ( Holding Time ) ขึ้นอยู่กับผุ้ผลิตเครื่องจักร แต่โดยทั่วไปแล้วการป้อนวัตถุให้เต็มแม่พิมพ์คือ เวลาที่ใช้ในการฉีด
เวลาที่ใช้ในการฉีด = เวลาที่ใช้ในการป้อนวัตถุดิบ + เวลารักษาสภาพแรงดัน
ซึ่งเป็นสาเหตุของรอยบุ๋ม ( Shink mark) ฉีดไม่เต็ม ( Short Shot) รอยประสาน (Weld Line) เป็นต้น แต่ถ้าแรงดันสูงเกินไปจทำให้เกิดครีบ (Flash) รอยร้าว (Crack) ในชิ้นงานได้ เมื่อทำการรักษาสภาพแรงดันวัตถุดิบเกือบจะไม่มีการไหลจึงทำให้เกทเกิดการแข็งตัว บริเวณชิ้นงานที่บางกว่าจะเริ่มแข็งตัวก่อนและหลังจากนั้นจะใช้เวลาแข็งตัวในส่วนที่หนากว่า โดยปกติบริเวณที่บางที่สุดจะอยู่บริเวณเกท เมื่อเกทแข็งตัวแล้วไม่ว่าจะเพิ่มหรือลดแรงดันก็จะไม่มีผลกับชิ้นงาน ในสภาพที่เกทแข็งตัวเรียกว่า เกทซีล ( Gate Seal)

รอยประสานของเนื้อพลาสติก Weld line ตอนที่2

Weld line กล่าวทางหลักวิชาการคือ จุดประสานของเนื้อพลาสติกที่มาประสานกันที่อุณหภูมิที่แตกต่าง

Weld line จะเกิดจาก ชิ้นงานมีหลาย gate, ความหนาชิ้นงานที่แตกต่าง Weld line ไม่สามารถทำให้หายได้ 100% แต่สามารถลดการมองเห็นด้วยสายตาได้ และ สามารถย้ายไปในจุดที่มองเห็นได้ยาก Weld line จะเป็นสาเหตุของชิ้นงานอ่อนแอตรงรอย Weld line ในการออกแบบชิ้นงานและแม่พิมพ์จะต้องคำนึงถึงสิ่งเหล่านี้เพื่อขจัดปัญหาก่อนที่จะต้องมาเสียเวลาแก้ไขภายหลัง

สาเหตุการเกิด Weld line

-ด้านการออกแแบบชิ้นงาน

- มีรูกลมหรือร่องสี่เหลี่ยมที่ชิ้นงาน

- ชิ้นงานมีความหนาที่แตกต่างกันมากในแต่ละจุด

-ด้านวัสดุพลาสติก

- อุณหภูมิหลอมละลาย

- ความหนืดผิวของพลาสติก

-ด้านแม่พิมพ์

- อุณหภูมิแม่พิมพ์

- จำนวนของ Gate ที่มากเกินไปเป็นสิ่งที่ทำให้เกิน Weld line

- Air venting บริเวณเกิดรอยประสาน ต้องกำหนดให้มีจุด Air vents

- ระบบการหล่อเย็นของแม่พิมพ์ ควรออกแบบให้ระบบสามารถควบคุมอุณหภูมิได้เท่ากันทั้งแม่พิมพ์

-ด้านเครื่องฉีด

- คุณภาพเครื่องฉีด

- เครื่องฉีดสามารถใช้กับชนิดของพลาสติกที่มีหลากหลายชนิด เช่น PP+GF ต้องการเครื่องฉีดที่มี Screw ขนาดใหญ่กว่าเครื่องฉีดทั่วๆไป ให้คำนึงถึงสิ่วเหล่านี้ด้วยในการแก้ปัญหา

การแก้หรือลด Weld lines

-ใช้อุณหภูมิฉีดสูงในการหลอมละลายพลาสติก

-อุณหภูมิแม่พิมพ์ต้องสุงจึงจะช่วยลดการเกิด Weld lines

-ใช้ความเร็วในการฉีดช้า

-Hold pressure สูง

ตัวอย่างชิ้นงานก่อนแก้ไข Weld line ถ่ายจากกล้องจุลทัศน์จะเห็น weld line อย่างชัดเจน

รูปนี้เป็นรูปที่ได้ทำการแก้และลด Weld line ด้วยวิธีที่แนะนำข้างต้น สิ่งที่สำคัญในการทอลองครั้งนี้คือ อุณหภูมิแม่พิมพ์ได้

ครีบบนขอบชิ้นงาน Flash

การเกิดครีบที่ชิ้นงานเราจะมองที่ปัญหาหลัง 3 ปัจจัยได้แก่

1.การปรับเครื่องฉีดให้เหมาะกับเม็ดพลาสติก
2.การออกแบบ Runner และ Gate
3.คุณภาพของแม่พิมพ์
-------------------------------------------------------------------------------------------------
1.สาเหตุทีเกิด Flash อาจมาจากการกำหนดค่า Clamping Force น้อยกว่า กำลังฉีดโดยทั่วไป Clamping Force เท่ากับ 3-5 ton/in2 ต่อ พื้นที่ Project Area และการเกิด Flash จะเกิดจากการฉีดในช่วงของ Fill , Pack และ Hold เราสามารถทดลองได้ว่าปัญหาเกิดในช่วงไหนโดย ปรับค่าแรง Pack และ Hold
Pressures ให้เป็น ค่า 0 และใช้ความเร็วอย่างเดียวในการเติมเนื้อพลาสติกให้เติม ถ้าทดลองแล้วยังเกิด Flash แสดงว่า Flashเกิดจากช่วงของ Fill pressure and Time สามารถแก้ไขได้โดย ลดความเร็นในการฉีด และลดระยะการเติมเนื้อพลาสติกให้น้อยลง ท้ายสุดเพิ่มแรงฉีด Pack and Hold 50% ของกำลังแรงฉีดโดยเพิ่ม เวลาของ Pack and Hold ด้วย 2-3 วินาที จนชิ้นงานเติม
ต้องปรับอุณหภูมิแม่พิมพ์และอุณหภูมิในการฉีดให้เหมาะกับชนิดของเม็ดพลาสติก
2. การออกแบบตำแหน่งของ Gate อยู่ใกล้รูของชิ้นงานก็ทำให้ง่ายต่อการเกิด Flash
3. คุณภาพของผิว Parting line ที่ไม่เรียบ ฟิตติ้งหน้าแม่พิมพ์ไม่ดีพอ(Air venting หนาเกินไปก็ทำให้เกิด Flash เช่นเดียวกัน) มีเศษเหล็กหรือพลาสติกไปกีดขวาง ระหว่าง Parting line แก้โดยทำความสะอาดด้วยลมเปล่าหน้าแม่พิมพ์ และส่ง แม่พิมพ์ไปฟิตติ้งใหม่

ชิ้นงานบิดงอ Warpage ตอนที่1

ความเค้นและโมเลกุลของพลาสติก เป็นสาเหตุหลักทำให้ชิ้นงานบิดงอ ชิ้นงานจะบิดงอในบางส่วนของชิ้นงาน และการหดตัวที่ไม่เท่ากันของชิ้นงานทำให้เกิดความเค้นที่แตกต่างด้วย แหล่งที่มาของความเค้นมันซับซ้อนมาก และมาจากการรวมตัวของแรงต่าง ๆ ในชิ้นงาน
พลาสติกทั่วๆไปจะหดตัวตามการหลอมละลายของพลาสติกกับบริเวณของแม่พิมพ์ที่ร้อนที่สุด ดังนั้นถ้าพื้นที่ของแม่พิมพ์มีอุณหภูมิที่แตกต่างกันมากก็จะเกิดความเค้นขึ้นในชิ้นงาน
เพื่อจัดการปัญหานี้
1. เพิ่มอุณหภูมิแม่พิมพ์เพื่อเพิ่ม Cooling time ให้นานขึ้น
2. ป้องกันไม่ให้เกิด over packing ที่ Gate โดยการลดเวลาในการอัด (holding time)
3. เพิ่มอุณหภูมิหลอมละลายของพลาสติก และ ชะลอการกระทุ้งชิ้นงานรอให้ชิ้นงานเย็นตัวในแม่พิมพ์พอที่จะไม่เกิดการบิดงอจากการกระทุ้งชิ้นงานถ้าแรงฉีดไม่สม่ำเสมอระหว่างการฉีดชิ้นงานจะมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน
4. เพิ่มความเร็วในช่วงเติมเนื้อพลาสติก เพื่อลด (Material Viscosity) ความหนือของพลาสติกที่เข้าไปใน Mold
5. เพิ่มความเร็วของ Screw Feed (RPM) เพื่อลดความหนืดของการไหล
6. เพิ่มแรงอัดการฉีด
ถ้าชิ้นงานมีรูปร่างหลากหลายของความหนายิ่งจะส่งผลโดยตรงกับความหนาแน่นของชิ้นงาน
ถ้ากระทุ้งทำงานก่อน หรือขนาดเล็กเกินไป,ตำแหน่งไม่เหมาะสมมันเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้ชิ้นงานบิดงอ
1. ต้องแน่ใจว่า กระทุ้งทำงานหรือกระทุ้งออกมาพร้อม ๆ กัน ไม่กระดกไปมาข้างใดข้างหนึ่ง
2. ตำแหน่งกระทุ้งต้องอยู่ในตำแหน่งชิ้นงานที่หนาที่สุด, แข็งแรงที่สุดของชิ้นงาน
3. เพิ่มขนาดของเข็มกระทุ้งและเป็นไปได้ให้เพิ่มจำนวนเข็มกระทุ้งให้สม่ำเสมอทั่วชิ้นงาน
4. ต้องแน่ใจว่าผิวชิ้นงานฝั่ง Core (ตัวผู้) ขัดผิวดีพอไม่ทำให้ชิ้นงานติด

ชิ้นงานบางรูปร่าง เช่น แก้วน้ำ หรือชิ้นงานที่มีผิวบางเกินกว่าที่จะใช้กระทุ้งเข็มต้องเปลี่ยนมาใช้ลมกระทุ้งแทน

รอยยุบบนผิวชิ้นงาน Sink Marks

รอยยุบบนผิวชิ้นงาน ( Sink Marks)
ปัญหาของรอยยุบบนผิวชิ้นงานนั้นเกิดจากหลายปัจจัยด้วยกัน

1.การออกแบบชิ้นงาน
ในการออกแบบความหนาของชิ้งานต้องคำนึงถึงความหนาของ Ribs และ Bosses ที่เป็นส่วนหนึ่งที่ต้องพิจราณา โดยให้ความหนาของผนังต้องไม่น้อยกว่า (ความหนาผนัง = 1.5 x ความหนา Ribs) หรือ ( ความหนาRibs = 0.7 x ความหนาผนังชิ้นงาน

2. การออกแบบแม่พิมพ์
ในการออกแบบแม่พิมพ์ที่จะทำให้โอกาศเกิด Sink Marks น้อยลงต้องคำนึงถีงขนาดของ Gate และ ช่องระบายอากาศต้องไม่เป็นอุปสรรคทำให้การไหลของพลาสติกลดลง , ออกแบบให้ Sprue bushing สั้นมากที่สุดเท่าที่จะทำได้และเพิ่มขนาดของรูขึ้น จะช่วยการไหลของพลาสติกได้ดี

3.การปรับฉีด
ต้องแน่ใจว่า Mold ไม่ร้อนจนเกินไปเพราะจะเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิด Sink Marks เพิ่ม Cooling time เพื่อให้ชิ้นงานเย็นตัวในแม่พิมพ์ และปรับน้ำหนักชิ้นงานให้เหมาะสม ถ้าทำตามคำแนะนำแล้วยังดีไม่พอให้ปรับลด Speed การฉีดและเพิ่ม Pressure
เพิ่ม Packing Pressure และ เวลา

Post by webblog master

รอยประสานของเนื้อพลาสติก Weld line ตอนที่1

สาเหตุการเกิด weld line คือเมื่อการไหลของพลาสติกมาประสานกันนะจุดใดจุดหนึ่งและจุดนั้นเกิดความแตกต่างของอุณหภูมิในสองทิศทางการไหลจะทำให้เกิด Weld line บางกรณีจุดที่เกิด Weld line ยังทำให้ชิ้นงานอ่อนแอในจุดนั้น การปรับขนาด Gate เพื่อปรับ Flow การไหลของพลาสติกเป็นสิ่งจำเป็น

การแก้ไข ชิ้นงานจุดที่เกิดความอ่อนแอบริเวณ weld line คือต้องใช้ความเร็วในการฉีดต่ำในจุดที่พลาสติกมาประสานกัน และเพิ่ม Holding time ให้พลาสติกหลอมตัวดีขึ้น สิ่งที่จะเกิดตามมาคือรอยไหม้ในจุด weld line จะต้องเปิด Air vent ให้อากาศออกได้โดยสะดวก ในบริเวณที่เกิด Weld line

เพิ่มอุณหภูมิการหลอมละลายของพลาสติกและอุณหภูมิแม่พิมพ์จะช่วยเรื่องการควบคุมความร้อนและสามารถปรับลดความเร็วในการฉีดได้ดี, เพิ่มแรงอัดและความเร็วในการฉีดจะทำให้การไหลคงที่

การออกแบบแม่พิมพ์ต้องคำนึงถึงขนาดเกจและตำแหน่งเพื่อช่วยการไหลของพลาสติกและต้องออกแบบให้มีเกจน้อยที่สุด

กรณีศึกษาจากการทำงานจริง

เกิดเป็นจุดอ่อนแอ บริเวณ weld line ตามรูปด้านล่าง

วิธีการแก้ไข ที่นอกเหนือจากการแนะนำในขั้นต้นคือการ

ทำให้มีเนื้อพลาสติกเพิ่มขึ้นมาวัตถุประสงค์เพื่อให้จุด

การเกิด weld line ไปเกิดที่นอกเหนือบริเวณชิ้นงาน

และตัดออกเมื่อไม่ต้องการ นี้คืออีกวิธีที่ช่วยได้