Archives for admin

ชิ้นงานพลาสติกที่มี undercut ภายใน

ชิ้นส่วนพลาสติกที่มี Undercut ภายใน



การออกแบบชิ้นส่วนพลาสติกโดยส่วนใหญ่ ถ้าเป็นไปได้ผู้ออกแบบควรหลีกเลี่ยง การทำบ่าหรือเขี้ยวล็อคไว้ภายในชิ้นงาน เนื่องจากในการผลิตแม่พิมพ์พลาสติก จุดที่เป็นบ่าหรือเขี้ยวล็อคนี้ ต้องทำการออกแบบระบบกลไก เพื่อใช้ปลดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ ทำให้แม่พิมพ์มีราคาสูงขึ้น

ในกรณีที่จำเป็นต้องออกแบบให้มีบ่าล็อคภายใน ตามภาพด้านล่าง เป็นตัวอย่างชิ้นงานที่มี undercut ภายในที่ผนังของทั้งสองด้านตรงข้ามกัน โดยทั่วไปสามารถปลดได้ด้วยคอร์ที่ยุบได้ (Collapsible core) ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนที่มีผิวเอียงหลายชิ้น ดันให้อยู่ในตำแหน่งด้วยแกนกลางที่ทำเป็นเรียวและเลื่อนด้วย angle pin อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่เหมาะกับชิ้นงานขนาดเล็กซึ่งใช้คอร์แยก (split core)ที่มีความแข็งแรงกว่า

Collapsible Core คอร์แบบยุบตัวได้

Collapsible Core คอร์แบบยุบตัวได้

งานฉีดพลาสติกงอโค้งที่มีสาเหตุจากความแตกต่างของการหดตัว

งานฉีดพลาสติกงอโค้งที่มีสาเหตุจากความแตกต่างของการหดตัว



ในงานฉีดพลาสติก การหดตัวที่ไม่เท่ากันในทิศทางการไหลและทิศทางตั้งฉากกับการไหล จะทำให้ชิ้นงานมีโอกาสงอโค้ง และถ้ารูปร่างของชิ้นงานไม่มีความแข็งแรงเพียงพอ ก็จะเกิดการเสียรูปได้ ในกรณีที่ชิ้นงานฉีดเป็นแผ่นอย่างง่ายๆ โดยฉีดเข้าที่ gate ซึ่งกว้างเต็มแผ่น ดังภาพที่1 ทิศทางการไหลและทิศทางที่ Orientation เกิดมากที่สุด จะอยู่ขนานกับด้านข้างของชิ้นงาน เมื่อชิ้นงานเย็นตัวลงการหดตัวตามความยาวของชิ้นงานจะมีมากกว่าการหดตัวตามความกว้าง แต่เนื่องจากผลที่เกิดไม่มีความเค้นภายในชิ้นงานจึงไม่เกิดการบิดงอ

การหดตัวที่ไม่เท่ากันในงานฉีดพลาสติก

การหดตัวที่ไม่เท่ากันในงานฉีดพลาสติก

ในกรณีของชิ้นงานรูปจานกลม ดังภาพที่2 เข้า gate ตรงกลางจุด O การหดตัวมากที่สุดจะอยู่ตามเส้นทางการไหล OA,OB การหดตัวตามเส้นตั้งฉากกับการไหล PC,PD จะน้อยกว่าและทำให้มีเนื้อพลาสติกเกินมาในแนวเส้นรอบวงของชิ้นงาน จึงมีความพยายามที่จะปรับตัว ให้เหมากับเส้นผ่าศูนย์กลางของจานที่ลดลงไป ซึ่งเป็นไปได้เมื่อชิ้นงานเกิดการงอโค้ง การเปลี่ยนสภาพการฉีดเพื่อลด Orientation จะลดความแตกต่างของการหดตัว ขณะที่การเปลี่ยนเกรดของพลาสติกไปเป็นเกรดที่มี Orientation น้อย และความแตกต่างของการหดตัวน้อย จะช่วยลดการงอโค้งได้ การใช้พลาสติกที่น้ำหนักของโมเลกุลน้อย Read More

แม่พิมพ์ฉีดพลาสติกแบบ Lateral film Gate

Lateral film Gate ทางเข้าน้ำพลาสติกแบบแผ่นฟิล์ม



เพื่อให้สามารถฉีดแม่พิมพ์แบบคาวีตี้เดียวได้โดยไม่ต้องทำ runner ให้เยื้องออกไป และไม่เกิดผลเสียจากการวางตำแหน่งคาวีตี้เยื้องศูนย์ วิธีที่ดีที่สุดคือ การฉีดเข้าที่ parting line โดยตรง ซึ่งทำได้โดยใช้เครื่องฉีดพลาสติกที่ติดตั้งชุดฉีดที่สามารถหมุนได้ 90องศา การใช้เครื่องฉีดแบบนี้จะเป็นประโยชน์สำหรับการฉีดชิ้นงานแบนใหญ่ ซึ่งจะได้ชิ้นงานที่เกือบจะไม่มีความเค้นเลย ถ้าไม่สามารถฉีดพลาสติกผ่านทาง parting line ได้ เพราะชุดฉีดหมุนไม่ได้(ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นแบบนี้) ต้องฉีดเข้าคาวีตี้จากกึ่งกลางแม่พิมพ์ หมายถึงแม่พิมพ์รับแรงไม่สมดุลย์ และถูกดันแยกออกมาได้ที่ผิวแบ่ง ( Parting line) เนื่องจากการวางตำแหน่งคาวีตี้ไม่สมมาตร จึงควรทำแม่พิมพ์เป็น 2 คาวีตี้ ซึ่งแรงในแม่พิมพ์สามารถจัดให้สมดุลย์ได้

ภาพด้านล่างแสดงแม่พิมพ์แบบคาวีตี้เดียว ที่มี Lateral film gate จุดศูนย์กลางของ sprue อยู่ที่จุดศูนย์กลางของเครื่องฉีดพลาสติก ดังนั้น คาวีตี้จึงอยู่เยื้องศูนย์ของเครื่องฉีด วิธีการนี้จะยังสามารถฉีดชิ้นงานออกมาได้ แต่สภาพของแรงที่เกิดขึ้นจะเป็นผลเสียต่อแม่พิมพ์และเครื่องฉีด

ทางเข้าน้ำพลาสติกแบบฟิลม์

ทางเข้าน้ำพลาสติกแบบฟิลม์

Injection and Holding Pressure,Injection speed แรงดันฉีดและแรงดันตาม

แรงดันฉีดและแรงดันตาม,ความเร็วฉีด



แรงดันฉีดและแรงดันตาม รวมทั้งความเร็วฉีดที่ต้องใช้ จะขึ้นอยู่กับชนิดของพลาสติกที่ใช้ฉีด,สภาพของการฉีด แรงดันฉีดและแรงดันตามจะตั้งให้เท่ากับแรงดันไฮดรอลิกส์ แรงดันตามต้องมากพอเพื่อที่จะฉีดพลาสติกเข้าสู่คาวิตี้ได้อย่างสมบูรณ์ โดยไม่เกิดการยุบ (sinkmark) แรงดันนี้อาจจะแตกต่างกันสำหรับแม่พิมพ์ชุดเดียวกัน ขึ้นอยู่กับความเร็วฉีด อุณหภูมิของน้ำพลาสติก และรูปร่างของหัวฉีด
ความเร็วฉีดต้องสัมพันธ์กับขนาดและรูปร่างของชิ้นงาน และควรมีความเร็วสูง แรงดันฉีดต้องสูงพอที่จะแน่ใจได้ว่า คสามเร็วฉีดจะไม่ลดต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ระหว่างกระบวนการฉีดทั้งหมด ถ้าความเร็วฉีดลดลงไปเรื่อยๆจนถึงสิ้นสุดการฉีด แสดงว่าแรงดันฉีดต่ำเกินไป หรือความเร็วฉีดสูงเกินไป ปัจจัยสำคัญอีกอย่างหนึ่งก็คือ การเปลี่ยนไปให้แรงดันในช่วงเวลาที่ถูกต้อง เพื่อป้องกันการเกิด Overpacking ในคาวิตี้ของแม่พิมพ์

ชุดกระทุ้งในแม่พิมพ์พลาสติก Ejector Assembly

Ejector Assembly ชุดกระทุ้งปลดชิ้นงานในแม่พิมพ์



ชุดกระทุ้งปลดชิ้นงานจะประกอบไปด้วย แผ่นกระทุ้ง (Ejector plate) แผ่นยึด (Retainer plate) ตัวหยุด (Stoper) และกลไกดันกลับ ทั้งหมดเป็นชุดกระทุ้ง ถ้าเข็มกระทุ้งหลายอันดันชิ้นงาน จะต้องดันพร้อมกัน ดังนั้นจึงต้องประกอบอยู่กับแผ่นกระทุ้ง เข็มกระทุ้งที่ดันออกไปก่อน จะทำให้ชิ้นงานงอและขัดอยู่ในแม่พิมพ์ เข็มกระทุ้งจะใส่อยู่กับแผ่นยึดซึ่งติดกับแผ่นกระทุ้งด้วยสกรู แผ่นนี้จะทำงานโดยสลักที่ต่อกับระบบกระทุ้งของเครื่องฉีด ตัวหยุดจะจำกัดระยะเลื่อนของชุดกระทุ้ง ในระหว่างปลดชิ้นงาน

การประกอบเข็มกระทุ้งกับแผ่นยึด ต้องทำแบบหลวมๆ พอให้ขยับทางด้านข้างได้ เพื่อให้เข็มกระทุ้งปรับแนวเข้ากับรูที่แม่พิมพ์ บางครั้งแผ่นกระทุ้งถูกชุบแข็งจนหัวเข็มกระทุ้งไม่สามารถกดให้ยุบลงไปได้ อาจเป็นสาเหตุให้เกิดการขัดได้ ดังนั้นชุดกระทุ้งขนาดใหญ่จะมีสลักนำ (Leader pin) ตามภาพด้านล่าง ส่วนชุดกระทุ้งขนาดเล็ก อาจนำเลื่อนด้วยเข็มดันกลับ (Return pin) เมื่อเริ่มต้นปลดชิ้นงานแรงกระทุ้งทั้งหมดจะรวมอยู่ที่ศูนย์กลางของแผ่นกระทุ้ง แผ่นนี้จึงต้องแข็งแรงพอที่จะไม่ถูกดันจนแอ่น เมื่อแม่พิมพ์ปิดชุดกระทุ้งต้องกลับเข้าสู่ตำแหน่งเริ่มต้นโดยเข็มไม่ได้รับความเสียหายจากส่วนของแม่พิมพ์ที่อยู่ฝั่งตรงข้าม ซึ่งทำได้โดยใช้เข็มดันกลับ,สปริง,กลไก toggle เป็นตัวนำเลื่อนสำหรับแผ่นกระทุ้ง

โดยปกติชุดกระทุ้งจะอยู่ที่ตำแหน่งศูนย์กลางของแม่พิมพ์ และเลื่อนอยู่ในที่ว่างแคบๆภายในแม่พิมพ์ ในแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ช่องว่างนี้อาจมีขนาดกว้างมีโอกาสที่จะทำให้แผ่นคอร์แอ่นได้ ซึ่งสามารถป้องกันโดยใช้เสาค้ำ

ejector-plate-guide

ejector-plate-guide

การฉีดชิ้นงานโดยไม่มีทางวิ่งน้ำพลาสติก Runnerless Moulding

Runnerless Moulding การฉีดชิ้นงานโดยไม่มีทางวิ่งน้ำพลาสติก



สำหรับการฉีดชิ้นงานโดยไม่มี runner จะต่อหัวฉีดเข้าไปถึงชิ้นงาน พลาสติกจะฉีดผ่าน Pin-Point gate ผิวหน้าของหัวฉีดจะเป็นส่วนหนึ่งของผิวคาวิตี้ เป็นสาเหตุให้เกิดรอย gate (ผิวด้านและจะเป็นรอยคลื่น) ดังนั้นหัวฉีดควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะทำได้ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6-12 มม. เนื่องจากหัวฉีดสัมผัสกับแม่พิมพ์ที่เย็นกว่าในระหว่างการฉีดและให้แรงดันตาม วิธีการนี้จึงใช้ได้กับชิ้นส่วนที่มีผนังบาง และฉีดติดต่อกันอย่างรวดเร็วไม่น้อยกว่า 3 ครั้งต่อนาที เพื่อป้องกันพลาสติกที่หัวฉีดแข็งตัว ซึ่งหัวฉีดจะถูกทำให้ร้อนจากการนำความร้อน การฉีดแบบนี้จึงมีข้อจำกัดในการใช้งาน

การฉีดชิ้นงานโดยไม่มี runner นี้ ปัจจุบันได้พัฒนาไปเป็นระบบที่พลาสติกภายใน runner และ gate คงระดับอุณหภูมิที่จะใช้ฉีดไว้ตลอดเวลา ด้วยการให้ความร้อน เช่น แม่พิมพ์ที่มี runner หุ้มฉนวน และ hot runner เป็นต้น

มุมปลดชิ้นงานพลาสติก Taper

มุมสำหรับปลดชิ้นงานพลาสติก Injetion Mould Taper



เพื่อให้ง่ายต่อการปลดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ ผิวด้านนอกและผิวด้านในของชิ้นงาน รวมทั้งโครงหูที่ใช้ในการจับยึดและร่อง จะมีผนังเอียงในทิศทางเปิดของคาวีตี้ ชิ้นส่วนเลื่อน (Slide) สำหรับผิวที่เกี่ยวข้อง ก็ใช้หลักการเดียวกัน

Taper สำหรับ Polyolefine และ Polyacetal ควรมีขนาดประมาณ 0.5 ถึง 3 องศา สำหรับชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่ ในกรณีของ Polystyrene ซึ่งแข็งกว่า ควรมีมุมลาดเอียงไม่น้อยกว่า 1.5 องศา ขนาดของ Taper จะขึ้นอยู่กับรูปร่างของชิ้นงาน ความหนาของผนังและอุณหภูมิปลดชิ้นงาน (ความอ่อนตัวขณะที่ปลด) ขนาดของ Taperที่น้อย จะต้องใช้แรงปลดที่มาก

ถ้าใช้แม่พิมพ์แบบแยก (Split Mould) ในการฉีดพลาสติกพวก Polyolyfin ไม่ต้องมีผนังเอียง หากการออกแบบระบบปลดชิ้นงานเป็นไปอย่างถูกต้อง

จากภาพด้านล่าง ทำให้สามารถหาค่า Conicity(K) สำหรับชิ้นงานที่กำหนดความสูง และมุมลาดเอียง (Draft Angle)ต่างๆ ตัวอย่างเช่น ถ้าความสูง 25 มม. และมี Taper 1 องศา ค่า Conicity คือ 0.43 มม.

taper-mould

taper-mould

 

หลักการหล่อเย็นแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก

หลักการหล่อเย็นแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก



อัตราการแลกเปลี่ยนความร้อน ระหว่างพลาสติกที่ฉีดชิ้นงานกับแม่พิมพ์ เป็นปัจจัยที่มีผลในเรืื่องของความประหยัดของแม่พิมพ์ ความร้อนที่นำ้พลาสติกนำเข้ามานั้นต้องระบายออกจากเนื้อพลาสติก จนชิ้นงานมีสภาวะเย็นตัวพอที่จะปลดออกมาได้ เวลาที่ต้องใช้เพื่อให้บรรลุถึงสภาวะเช่นนี้ก็คือเวลาในการหล่อเย็น (Cooling Time) ปริมาณความร้อนที่จะนำออกจากชิ้นงานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำพลาสติก อุณหภูมิปลดชิ้นงาน และความร้อนจำเพาะของพลาสติกแต่ละชนิด

คุณภาพของชิ้นงาน ขึ้นอยู่กับความคงที่ของการควบคุมอุณหภูมิในแต่ละรอบ ประสิทธิภาพของการแลกเปลี่ยนความร้อนในแม่พิมพ์ จะมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของการผลิต แม่พิมพ์จะต้องถูกทำให้เย็นหรือร้อน ก็ขึ้นอยู่กับพลาสติกที่ใช้ (เทอร์โมพลาสติกหรือเทอร์โมเซ็ท) อุณหภูมิผิวนอกของแม่พิมพ์และสภาพแวดล้อม กระบวนการหล่อเย็นในแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก จะอาศัยหลักการแลกเปลี่ยนความร้อนดังนี้

-การนำความร้อน (การถ่ายเทความร้อนภายในเนื้อพลาสติกและเหล็ก)

-การพาความร้อน (การถ่ายเทความร้อนโดยของเหลวหรือก๊าซ พาความร้อนจากของแข็งหรือกลับกัน)

-การแผ่รังสี (การถ่ายเทความร้อนในรูปเคลื่อนแม่เหล็กไฟฟ้า)

การออกแบบระบบหล่อเย็นมักถูกมองว่าเป็นเรื่องเล็ก ผู้ออกแบบแม่พิมพ์ไม่ค่อยให้ความสำคัญในการกำหนดขนาดและการจัดวางช่องหล่อเย็น และปล่อยใหช่างแม่พิมพ์ทำตามที่เห็นสมควร

ระบบหล่อเย็นที่มีขนาดใหญ่เกินไป อาจนำไปสู่สภาพความเค้นที่มองไม่เห็นในชิ้นงานขนาดเล็กหรือการโก่งงอในชิ้นงานขนาดใหญ่ และถึงขั้นร้าวในชิ้นงานขนาดใหญ่ที่มีผนังบาง เนื่องจากการเย็นตัวเร็วเกินไป ขณะที่การหล่อเย็นที่ไม่เพียงพอจะทำให้รอบการฉีดนานขึ้น ซึ่งมีผลทำให้ค่าใช้จ่ายในการฉีดพลาสติกสูงขึ้น

การทำเกลียวในงานพลาสติก (Thread)

การทำเกลียวในงานผลิตพลาสติก



ชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติก สามารถทำให้มีเกลียวนอกและเกลียวในได้อย่างประหยัด ด้วยเทคนิคการฉีดพลาสติกแบบต่างๆ ช่วยลดการทำงานที่ต้องตัดเกลียวของชิ้นงานกึ่งสำเร็จ เมื่อต้องการเกลียวจากการฉีดพลาสติก จะต้องระมัดระวังในการออกแบบแม่พิมพ์ เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่เกิดปัญหาในการปลดชิ้นงานไม่ออกเนื่องจาก Undercut
ชิ้นงานที่่มีเกลียวนอก สามารถฉีดได้ในแม่พิมพ์ที่มีอุปกรณ์คลายเกลียวนอก (Thread-unscrewing)อย่างไรก็ตาม ชิ้นงานจำนวนมากที่มีเกลียวนอก ก็สามารถฉีดด้วยแม่พิมพ์ที่สร้างในราคาที่ถูกกว่านั่นคือ เส้นแบ่งของแม่พิมพ์ (Parting Line) จะอยู่ในตำแหน่งเส้นศูนย์กลาง (Center Line) ของเกลียว (ตามภาพด้านล่าง)

thread plastic

ชิ้นงานที่มีเกลียวใน สามารถฉีดโดยแม่พิมพ์ที่ติดตั้งอุปกรณ์คลายเกลียว แกนที่ยุบได้ (Collapsible- Core) หรือใช้มือหมุนชุดเกลียว (Thread Insert) ซึ่งถอดออกจากแม่พิมพ์พร้อมกับชิ้นงานแล้วจึงหมุนคลายเกลียวถอดออกจากชิ้นงาน และจึงฝส่ Thread Insert กลับเข้าไปอีกครั้ง แกนที่ยุบได้บางครั้งอาจไม่ต้องใช้อุปกรณ์คลายเกลียวThread Insert กับการฉีดเกลียวที่มีรูปร่างหน้าตัดกลม ขึ้นอยู่กับเกรดพลาสติกที่ใช้และอุณหภูมิที่ใช้ ในบางกรณีก็อาจเป็นได้ที่จะถอดเกลียวที่ฉีดออกจากแม่พิมพ์ โดบปลดจาก Core ที่เป็นเกลียวนอกตื้นๆ แล้วไม่ทำให้ชิ้งานพลาสติกเสียหาย อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ต้องใช้แผ่นปลด Stripper Plate หรือเข็มกระทุ้ง Ejector Pin ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่

ความร้อนสะสมในชื้นงานพลาสติก Melt Accumulation

Melt Accumulation จุดสะสมน้ำพลาสติก



การออกแบบชิ้นงานพลาสติก ควรหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนความหนาของหน้าตัด แต่หากต้องเปลี่ยนความหนา ด้วยเหตุผลทางด้านความแข็งแรงและประโยชน์ใช้สอยควรเปลี่ยนไปทีละน้อย การเปลี่ยนแปลงความหนาของหน้าตัดแบบหักมุม จะทำให้เกิดความเค้นเฉพาะจุด เมื่อรับแรงก็จะเกิดการร้าวเปรียบเสมือนเป็นรอยบากหรือทำให้แตกไว้ก่อนตรงบริเวณนั้น

จุดสะสมน้ำพลาสติกเป็นส่วนที่ใช้เวลานานในการหล่อเย็น จึงทำให้รอบการฉีดนานขึ้นด้วยและยังเป็นสาเหตุของการเกิดโพรงอากาศ(viod) ในภาพด้านล่างเป็นการแสดงให้เห็นการออกแบบโครงเพื่อเสริมความแข็งแรง โครงที่จัดวางเป็นกากบาก กรณีนี้จะเห็นได้ชัดเจนถึงความแตกต่างของการออกแบบ ให้เหมาะสมกับสภาพการฉีดพลาสติกและการรับแรง ชิ้นงานพลาสติกที่มีโครงจัดวางเป็นรูปกากบาท จะมีความแข็งแรงกว่าโครงสร้างที่จัดวางเยื้องกัน และทนแรงได้มากกว่า

จุดสะสมน้ำพลาสติก

จุดสะสมน้ำพลาสติก

ในภาพ C แสดงการออกแบบจุดตัดของโครงสี่เส้น ที่คำนึงถึงคุณสมบัติของพลาสติก และการรับแรงไปพร้อมๆกัน แบบนี้จะไม่มีจุดสะสมน้ำพลาสติก อีกทั้งความหนาของโครงและจุดเชื่อมต่อจะเท่ากัน ค่าใช้จ่ายในการทำแม่พิมพ์แบบนี้จะสูงขึ้นอีกมาก และต้องระวังเรื่องน้ำหนักของชิ้นงานเมื่อคำนึงถึงความประหยัด

ชิ้นงานหนึ่งที่มีความยากในด้านการออกแบบแม่พิมพ์และการฉีดพลาสติกคือ ภาชนะบรรจุเพื่อการขนส่งและลังวางขวด ซึ่งทำจากพลาสติก HDPE ภาชนะเหล่านี้ต้องทนแรงสูงที่เกิดจากการขนย้าย แรงกระแทก และความเค้นอัดเมื่อวางซ้อนกัน ในโรงงานเบียร์และเครื่องดื่มมักพบว่ามีการวางซ้อนกันสูงถึง4-5เมตร หรือมากกว่านั้น

ประมาณว่าความสูงของลังคือ 250 มม. และลังหนึ่งใบมีขวดวางเต็มจะมีน้ำหนัก 15 กก. เมื่อวางซื้อนกัน 18 ใบ ลังที่อยู่ใบล่างสุดต้องรับแรงได้ถึง 17×15=255 กก. การออกแบบที่ถูกต้องจึงเป็นสิ่งที่สำคัญมากๆ เนื่องจากหากแม่พิมพ์ทำการผลิตขึ้นมาแล้ว หากไม่สามารถใช้งานและรับแรงได้จริงเท่ากับเป็นการสูญเปล่าทั้งเวลาและวัสดุ