射出成形技术入门

1 成形条件

以PS原料及成形的范例，射出成形的原则为“熔解”“注射”“冷却”等三个阶段。

1． 1“熔解”的工程

1．1． 1料管温度

料管的温度，每一区须设定在多少温度是一般的常识（区分为料管灌嘴，前部、中部、后部）。

成形条件中比较重要的是，螺杆前端停滞原料的温度，成形操作中直接测定是比较困难且无法执行，所以以料管前端的温度当作材料之温度，料管之温度由前端开始设定，如果前端分成2部份时把它当作同样的温度。

材料之温度，首先参考制造商提供的数据以及模具实际情况来决定，这样先决定料管前端之温度，然后再来设定后部之温度。后部的温度如果太高的话，成形材料立即软化在螺杆上后面的原料就无法被加进去，所以后部须比前部降低20℃之温度。

灌嘴的温度设定，原则上灌嘴的温度应与料管前端的温度一样不可下降，但是如果不下降一点的话，材料会从灌嘴处流漏出来，所以灌嘴的温度比料管前端温度降低10℃。

1．1．2螺杆的回转速

成形材料是以螺杆回转来使其熔解，回转的速度太快时因磨擦过多产生过热现象，回转速度太慢时拉长—循环成形的时间因而使成本提高，基本上以不产生过热现象转速快一点来设定。也不要设定太快。

1．1． 3螺杆的背压

为了防止螺杆快速的后退，必须给螺杆有个压力，螺杆的背压太低时，因成形材料熔融时，产生的气体会使螺杆后退，那么熔融的成形材料料量就不稳定，如果螺杆的背压太高时，螺杆后退的速度慢，因而使一个循环的时间也增长，背压会使材料的混合达到良好之状态，承受背压的螺杆转速如果快一点，会使材料之混合更好，但是回转速不能太快，背压也不能太高，否则螺杆回转太快了，会因磨擦过剧而产生过热现象。

螺杆背压的多少是以压力表的度数来表示如表上指着10KGF/CM² 的话，则实际上背压即为10KGF/CM²。

1． 2射出的工程

1．2．1 射出量

是以螺杆后退到所定位置来决定射出量，即指成形材料充填到模具内材料的重量，实际上当螺杆后退到一定的位置后仍然会继续向后退一点，就像螺杆向前进到某一位置后也无法完全切断不让材料继续射出一样，这种虽然到达所定位置应切断停止，却无法切断停止而继续动作的位置，我们叫做“CUSHION”（垫料）。

成形品的体积，是垫料量加上螺杆后退到所定位置来决定。通常垫料量大概为5—10MM程度，例如实际料量需60MM时，应设定为65—70MM，因为垫料量为5—10MM。

1．2．2 射出速度

射出速度是由螺杆前进的速度来决定，螺杆前进速度是指根据机台上已设定的程序，使螺杆由一个位置换到另一个位置，开始时射出速度等于螺杆前进速度，也就是以射出速度来称呼，成形的原则是，材料尚未冷却下来前趁早把材料射出去，所以射出速度应愈早愈快愈好，但是因为模具的不同也有无法趁早快速射出的情况，例如射出速度太快时，由闸门射出材料会造成喷痕的不良现象。

1．2．3 射出压（一次压）

射出压就是把成形材料在瞬间内充填到模具腔内的压力，在许多成形条件中模具的压力变化是属于重要的一个，所以以后要详细说明。在这里我们说的射出压即为螺杆向前推的油压压力。对射出成形机来说，射出压与射出速度是有互相关连的，也就是说射出压力不高时，射出速度也无法达到快速的情况。新作的模具第一次试模时，应以中压中速为益，这是为了避免不小心因射出压太高而使模具损坏。

成形机的设定压力与表压互相关连的换算表，所显示的数字与模具实际的压力并不一样，换算表上所显示数值的1/2等于模具内的压力数值，模具内压力一般为400KGF/M²，压力太高除了会产生毛边之外也会使模具受到损害，所以切记压力不可调得太高，但是压力太低了材料无法在模具各角落都充填得到。

1．2．4 模具温度

模具温度因模具水路位置不同会有所不同，

模具温度的设定的程序，开始把模具温度控制器的水温设定，然后母模与公模分别使用模具温度控制器，水温之温度设定开始时与模具温度一样，母模及公模开始时一样温度。

模具温度高的时候，成形品冷却慢但成形材料流动性较好但会使循环时间长，所以模具温度不要太高。

1．3 保压的工程

1．3．1 保压切换（二次压切换）

为使成形材料于模具内完全地充填，成形机必须于瞬间内给予射出压力，然后保压维持一段时间这样的过程叫做射出成形技术过程。

如果射出压不变地保持一段时间，这样会在GATE附近承受有害的压力以至会有变形及破裂情形发生，也就是射出压力太高,但是射出压力不高，材料又无法在模具各处充填完全，像这种状况就必须想个办法（TECHNIC）来解决。

我们以保压切换位置来说明，何时射出压（一次压）转换成保压（二次压），保压切换是设定螺杆前进位置的基本，当螺杆后退到所设定之位置，其与保压切换位置间距即为螺杆前进量，也就是射出量，射出量如果不够的话，射出压是不会上升，当一次压与二次压在转换时，想要求螺杆前进在某预定的位置立即停止将办不到，因为螺杆会继续前进一点，保压切换位置就是一次压完结之后切换掉使螺杆停止，但是螺杆仍然继续走的位置。

二次压完了之后，螺杆位置在垫料的位置上，保压切换位置比垫料大一点，通常比5mm大一点。

1．3．2 保压（二次压）

在这里保压首先以射出压之1/2来调整，然后观察产品，再调高直到射出压之80%程度为止。

有的成形机，可以用程序来调整，保压随着时间的延长而渐减，开始时一样的一次压压力，太高时闸门周围因不合理的压力影响会变形以及破裂现象发生，但是压力太低成形品的尺寸每次变化相当大，或者欠肉或者会胶线等成形不的的情形发生。

1．3．3 保压时间

保压的原则是，维持成形材料在模具冷却到无法再流动为止，但因闸门有封堵的作用，所以如果闸门冷却凝固后，保压的效果就无作用，维持保压的时间如果太短，压力就放掉，这样保压的效果就会消失，成品会有欠肉缩水等不良情况发生。

1．4 凝固的工程

1．4．1 冷却时间

冷却时间是指保压时间完了之后到模具打开为止所设定的时间，成形材料在模具内冷却，然后由模具取出必须不变形而且坚固才行，冷却时间如果设定太长会使成形的循环时间变长。模具的温度低会使冷却时间缩短，如果冷却时间太短了会使模具内取出的成形品变形。

但是实际成形时，在冷却的这段时间内，也正在为下次成形做可塑化工程，也就是螺杆一面回转一面往后退到所设定的位置，这段时间的长短，应可包含在冷却时间内，如果可塑化的时间比冷却时间长的话，成形的冷却时间就会浪费，这时为了要避免此浪费，可以把螺杆之回转以及螺杆的背压调整，也就是回转数提高或者降低背压这样可以缩短可塑化的时间。

冷却时间是成形循环时间中最长的时间，如果能把冷却时间缩短可以降低成本费用。

1．4．2 成形循环（CYCLE TIME）

成形循环是一个成品生产出来到另外一个成品生产出来的时间，在成形机上可以用“定时”来设定为多少时间，在成形如果安全门打开的时间过长，比所定的循环时间还长时，警报器会叫起来，如果安全门打开的时间很短，但是成形循环所定之时间还未到达，下次成形动作也无法开始，为了使产品的尺寸不会有变化起见，每次成形循环（CYCLE）之时间要一定。

如果依照一般原则（在材料未冷却下来时及早把材料射出去），充填时间应该较短较好，充填的时间是可以用射出速度及射出压来调整，为了使模具各个位置都能充分填满材料，射出压高一点比较好而且也有必要，但是射出压应立即换成保压，为的是使闸门附近不会承受到不必要压力。射出压是以成形机的射出压及保压切换位置以及射出速度来调整，保压是以成形机的保压以及保压时间来调整，一般地，保压大概是射出压的1/2程度，成形机所说的保压，实际也是模具内压力会渐渐的下降，这是因为成形材料会渐渐地冷却下来变坚固而引起的结果。

当模具内压力如果降到0时，继续做保压的工作是完全没有效果的，当然成形条件，是由成形机各部的开关操作来控制，像这样模具内压力的变化，以模式来操作成形机器，所得到成形条件的效果就会很好，如果操作都能照此模式来设定成形条件，成品的尺寸变化就不会发生。

模具内压力变化的模式，不包含可塑化工程，也就是料管的温度、螺杆的转速、螺杆背压的变化。

料管的温度，如果长时间的测定时，会有像波浪一样有高有低的情形发生。当螺杆前进至保压切换位置时，仍高速继续前进，将导致保压切换位置延误，如果有这种状况时，则在保压切换位置前，设定程序把速度减小，以便保压切换的变动减少。特别当射出压到达时立即转换成保压状态。会出现模具之压力变化图的标准模式，则成形品的质量良好，尺寸变化也非常地小。

1．5成形条件的平衡

因成形条件操作有时会有满足这个条件，但无法满足那个条件，所以实际成形时，成形条件的平衡相当重要。

就以PS在成形时，会有毛边，欠肉，会胶，不好脱模的例子来说明，射出压（一次压）太低时，虽然易于脱模不易产生毛边，但是产生欠肉及会胶的状况，反过来说，射出压（一次压）太高时，虽然欠肉，会胶不易发生，但毛边易发生，脱模困难。

像这样达到这个要求，相对地就无法达到别个要求，如果仅以射出压的调高或调低来解决，会有困难的。

实际的成形条件是

料管之温度调低、模具温度调高、射出速度要快、射出压（一次压）要低、保压（二次压）要高、保压时间要长，以上述原则实际来试试看，试后再以样品来参考，调整不好再调，调到整个条件都平衡才来定成形条件。

2．不良现象的观察以及原因

如何有把握地观察到不良现象？

首先观察其外观是否与标准一致？不良品首先多由外观显现出来，如果外观没有问题，再检查尺寸，外观与尺寸都没有问题时，再以强度来确认看看。

在成形现场作外观检查时，须以标准样本以及限度样本比照方式来判断。

以尺寸不良的例子来说明一般不良的原因，有下列3个因素（其它不良项目也可以此方式来考虑）。

2．1．1成形材料的不稳定

昨天没有发生不良，但今天却发生不良，这种状况以成形材料的不稳定引起之成份较大，所以每批的成形材料有变化时，一定要先调整成形品的成形条件。

2．1．2 模具的精确度大低（模具的误差）

主要是，因工作的精确度不好引起。

有些模具第一次开始生产时就有毛边，所以新的模具一定要在量产前，就要把所有尺寸检查完成不可。

其次是，成形收缩率的设定不对。

新的模具、新的成型机、或者新的材料在生产时，一定要连续生产到一定的数目，然后量尺寸，例如，生产100个，把成品尺寸标出来，当其中心值与设计数值不一样时，可能是成形收缩率设定不对，成形收缩率，会因成形材料、成形机、模具、成形品的形状、成形条件而有不一样。

使用时精确度不好

模具静止时，检查结果精确度很高，但是成形时，因压力及温度的变化，影响模具的结构因而降低其精确度。这是因为成形机之动作而引起成形之不良，所以在模具设计的阶段就要将模具的目标，设定在高精密及高刚性上，此点很重要。

磨损及破损之情形发生时。如有毛边产生时，应立即送去修理，另外在闸门地方因磨耗而使得材料之流动状况有变动，也会使尺寸产生变化，所以模具须每日检查及定期检查。

2．1．3 成形条件的变化（成形的变化）

成形条件，因成形机的不同而会有异，成形条件是指温度、压力、时间、速度、位置等，虽然成形机表上刻度定在同样之位置，实际的成形条件也会不一样，不会一样的原因也有外在因素。

成形现场的室温如果能控制一定，与对成形不良的解决非常有效果，针对尺寸的准确，要特别注意成形压力、模具温度及室温，室温应保持一定，而且每一成型循环时间要严格遵守，如能确实做到则不良情形会降低。

2．2 不良再发生的防止

成型不良原则上非做到“0”的情况是不可能，切记一点“不良无法避免的想法”，是不可以有的，为发防止不良之再发生，一个一个不良的地方应确实的改正，有时良品与不良品都无法确定的情形下就生产，然后再来检查好的与不好的，不良原因不把它完全排除掉，所生产的货品如有不良品混入，这样一定会产生问题。

今日一般塑料的制品以质量方面的例子来说明，成品的尺寸精密度的问题，如果能做到交进去的成品100%全数是良品时，进料检查不须做，直接就到现场去组装加工。

这种交货方式，如果发生质量异常时，问题就相当大，所以成形业制造产品时，质量必须彻底管控好，同时也要附上出货检查表，这样才能实际地把质量问题完全解决，客户安心而且也不必费人工时间去做进料检查工作，这样客户会对此种成型制造厂优先地给予定单，因此成型工厂对于检验设备的充实是不可欠缺疏忽的。

检验并不是挑选良品，而是以重要之尺寸来确认是否是良品，成型条件有变动时那一批也须全数检查。

附

常用计算公式

1.模具重量: 长x 宽x 钢比重/1000=KG

2.射出重量: 3.14 x螺杆直径平方/4 x原料密度(0.8)x设定值/1000

3.射出压力: 射出油压缸截面积平方/螺杆截面积平方x设定压力值

4.缩水率: (模仁尺寸-成品尺寸) /模仁尺寸 (成品尺寸x0.994=缩水率尺寸