A03 流体辅助射出成形充填流动可视化分析与探讨

二、实验设备与方法

2.1 实验架设

2.1.1液体辅助射出成形实验架设：

本实验有别于一般传统射出成型制程，必须加装液体辅助射出单元配合射出成型机使用。在工作介质方面，采用取得容易且价格低廉的液体─水。将水源由蓄水槽经管路引入液体增压帮浦，增压帮浦靠着气压源驱动开始增压动作，将水增压到所设定的压力并蓄入蓄压器中。水由球阀开关控制进水，再经由高压软管透过水针打入模穴中推动熔融塑料前进，掏空中心部分完成充填过程。实验架设示意图如图二所示。

2.1.2可视化实验架设

将基本水辅射出成形实验架设完成，并将所设计之可视化模具如图三所示架设完成，所需可视化之记录设备包含高速摄影机、灯源、计算机主机等如图四、图五所示。观察整体充填流动现象除设计可视化模具外，最重要即为高速摄影及纪录设备：

高速摄影机：本研究采用由史宾纳科技代理Leutron vision公司LV-95高速摄影机，使用Computar 16mm / F1.4 最高速度可达360 frames/sec其优点如下：高解析画素768 × 494 pixels

● CCD感光组件可使用一般扫描模式、双倍扫描模式、非交错扫描模式

● 异步触发快门

● HD/VD同步扫描

因由于气体在融胶充填速度较液体充填速度快，为配合观察气体辅助射出成型充填流动现象，吾人亦向台湾大学机械系塑料加工实验室杨教授商借Kodak fastcam高速摄影机，Kodak高速摄影机具有1000 frames/sec，可纪录气辅在高速下的充填状态并加以评估。

光源设备：根据日本Yokoyi 教授所建构的可视化设备【2】，所使用光源可输出均匀光源，但由于该设备昂贵故本实验采用一般500W卤素工作灯两座，以上下方式配置维持光线照明的均匀度。

纪录设备：高速摄影机系由机体内部CCD感光组件撷取影像再经由计算机做影像的处理与控制，并依据计算机主机内存的大小决定高速摄影机可记录的时间，本实验所使用之计算机主机内存为256MB可记录4秒，足够记录整体射出成形过程。

2.2 不同几何形状充填流动现象可视化之分析

本研究设计四组不同模仁分别为一般平板件、板厚不同、对称肋件及补强肋；此四种几何形状为工业界生产常运用之形状，故将四种模仁运用于液体辅助射出成形上结合前述射出成形可视化技术用以观察其在成形过程中之充填流动现象，并藉由所记录之影像分析其在成形过程中融胶与液体所产生之交互作用与成型性。

1. 平板：利用最基本的平板几何形状观察水与融胶之间之交互作用并观察其穿透之稳定性与当水充填后于水道周围融胶凝固层的状况，并与气体辅助射出成型做一比较如图六所示。

2. 不同板厚：在模仁设计上分别设计板厚为5mm与3mm，用以观察当水从厚板穿至薄板时其水道几何形状的改变并观察欲纪录其穿透稳定性最后再与气体辅助射出成型做一比较如图七所示。

3. 对称肋（Symmetrical Rib）：气体辅助射出成型对于对称件的成型有其穿透不对称与不稳定的缺点，故在模具设计中计划设计一组具对称肋之模仁用以观察与探讨液体辅助射出成型中是否具有相同穿透不稳定之状况矣或较气体辅助射出成型的穿透情形稳定最后并分析其成因与提出改善对策如图八所示。

4. 补强肋（Fish Bone）：在模仁设计上将工业界最常在板件所使用之补强肋运用于设计中。其中将垂直于融胶流动方向补强肋的位置设计成非对称，目的在于除观察水在复杂水道分布状况外亦比较接近进浇点与与远离进浇点水道穿透的情况，最后并与气辅做一比较如图九所示。

2.3 实验材料

本次实验所使用的材料共分为二大类：

I. 不定型高分子材料：聚苯乙烯（PS）

II.半结晶高分子材料：聚丙烯（PP）。

PP、PS材料由于在加工过程中具透明、流动性佳等特性，适合观察成品内部液体贯穿长度、掏空面积及指影现象、穿透稳定性及其他现象等实验。