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研究生:李奎昱
研究生(外文):KUI-YU LI
論文名稱:反壓對液輔射出成型品質的探討
論文名稱(外文):The Study of Forming Quality of the Counter Pressure Mechanism on Liquid-assisted Injection Molding
指導教授:鍾文仁鍾文仁引用關係
指導教授(外文):Wen-Ren Jong
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:49
中文關鍵詞:液體輔助射出成型、成型可視化、氣體反壓、電腦輔助工程分析
外文關鍵詞:LAIMVisualizationCAEGCP
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液體輔助射出成型原理為在短射熔膠填充後,當核心層熔膠還在熔融狀態下注入液體使成品呈現中空,透過中空成型和液體特性可達到節省材料與提升成品品質之目的。液體輔助射出成型中,輔助液體的穿透力為影響製程的主要因素,液體的穿透力比氣體高加上不可壓縮性,容易產生成品核心層混亂;而影響液體穿透力的參數為液體壓力與溫度,壓力的控制需在流動管路加裝壓力感測器,並透過液輔機的可調參數來做變化,再觀察各壓力變化對成品的影響,溫度控制需在近模具側加裝溫度感測器,並在流動管路外層包覆隔熱泡棉以減少熱量散發。
本研究以可視化模具迴紋針型模仁,藉由可視化窗口與材料粒子的添加來紀錄反壓機制下成品的熔膠流動狀態、液體穿透行為與皮層厚度變化,並與氣體反壓氣體輔助射出成型成品做流體穿透行為的皮層厚度比較;再經由改變注入液體之黏度,探討黏度對液體穿透能力之影響,並進行氣體反壓應用於液輔成型之模流分析,再與實際流動情形驗證,來完成液體輔助射出成型結合氣體反壓的資料庫。實驗分析結果顯示,加入氣體反壓可增加液體穿透的穩定性,雖然會減少成品的中空截面積,但可提升成品穿透長度使整體穿透平均,在氣體反壓液體輔助射出成型與氣體反壓氣體輔助射出成型比較部分,氣體反壓液體輔助射出成型因液體的不可壓縮性與導熱快速,故所需的成型保壓時間較短,在穿透的均勻性與穩定性也優於氣體反壓氣體輔助射出成型,而提高注入液體之黏度則會改變液體的熱傳導效應與黏滯力,進而改變成品的穿透長度與中空截面積。




Liquid-Assisted Injection Molding(LAIM) is short shot filling plastic melt. When center layer plastic melt under melting state add liquid let finished presented hollow. The purpose is Use hollow forming and liquid feature can reached save materials and upgrade finished quality. In LAIM, The assisted liquid penetration capability is impact process main factor. Liquid penetration capability than gas higher and Incompressibility capability easy produce finished center layer orderless. Impact liquid penetration capability parameters is liquid pressure and temperature. Control Pressure need mobile directions install pressure sensors, and use liquid assisted machine variable adjustment changes, and observation pressure changes for finished impact. Control temperature need near mold side install temperature sensors, and mobile directions outside pack insulation foam reduce heat diffuse.
In this study, use visualization mold and paperclip shape mold insert. Record Gas Counter Pressure(GCP) under finished plastic melt flow state and liquid penetration capability and epidermal layer thickness changes by the visualization window and the plastic join particle. GCP LAIM and GCP GAIM make than penetration capability and thickness changes. Use changes liquid viscosity , the study of viscosity for liquid penetration capability impact. Get on GCP applications in LAIM mold flow analysis and real mobile state prove. Complete LAIM combined GCP database. The results of Experiments analysis, join GCP can subjoin liquid penetration stability, although reduce finished hollow area, but can upgrade finished penetration length cause overall penetration average. In GCP LAIM and GCP GAIM compare section. LAIM because liquid incompressibility and thermal fast, so it need forming pressure hold time short in penetration average and stable also than GAIM. Improve injection liquid viscosity can change heat conduction and viscous force, further change finished penetration length and hollow area.




摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 文獻回顧 1
1-3 動機與目的 2
第二章 研究技術背景 3
2-1 液體輔助射出成型(Liquid Assisted Injection Molding, LAIM) 3
2-2 噴泉流效應 4
2-3 氣體反壓技術(Gas Counter Pressure, GCP) 4
2-4 模內可視化技術(Visualization) 5
2-5 電腦輔助工程分析(Computer Aided Engineering, CAE) 6
第三章 實驗設備與製程 7
3-1 液體輔助射出成型設備 8
3-1-1 射出成型機 8
3-1-2 液體壓力控制機 8
3-1-3 模溫控制機 9
3-2 可視化設備 9
3-2-1 可視化模具 9
3-2-2 高速攝影機 12
3-3 氣體反壓設備 13
3-3-1 氣體反壓控制系統 13
3-3-2 氣體增壓調節器 14
3-4 實驗材料 14
3-5 液體添加物 15
3-6 量測設備 15
3-6-1 穿透長度拍攝系統 15
3-6-2 成品切割治具 16
3-7 實驗方法 16
3-7-1 氣體反壓液體輔助射出製程與成型參數建立 16
3-7-2 穿透長度與中空截面積量測方法 18
3-7-3 流場觀察 20
3-7-4 模流分析 22
第四章 結果與討論 23
4-1 氣體反壓液體輔助射出成型的液體穿透特性 23
4-1-1 穿透長度 23
4-1-2 中空截面積 26
4-2 流場觀察實驗 30
4-2-1 流動效應 30
4-2-2 反壓壓力下的流場比較 33
4-3 改變液體黏度特性實驗 35
4-3-1 穿透長度 35
4-3-2 中空截面積 38
4-4 氣體反壓氣體輔助射出成型與氣體反壓液體輔助射出成型特性比較 41
4-5 模流分析結果 45
第五章 結論與未來展望 47
5-1 結論 47
5-2 未來展望 48
參考文獻 49

圖目錄
圖2-1 液體輔助射出成型示意圖 3
圖2-2 噴泉流效應 4
圖2-3 氣體反壓 4
圖2-4 可視化模具 5
圖2-5 CAE流程 6
圖3-1 實驗架構 7
圖3-2 德國ARBURG ALLROUNDER 420C射出成型機 8
圖3-3 液體射出機 8
圖3-4 百陽可變模溫控制機 9
圖3-5 可視化模具-Pro/E繪製 9
圖3-6 實體模具尺寸 10
圖3-7 可視化模具規劃 10
圖3-8 母模板實體 11
圖3-9 反射鏡與石英玻璃 11
圖3-10 模仁結構 12
圖3-11 O型環實際位置 12
圖3-12 電磁式氣體控制裝置 13
圖3-13 氣體驅動式氣體增壓泵 14
圖3-14 拍攝系統 15
圖3-15 成品切割治具 16
圖3-16 氣體反壓液體輔助射出成型製程序 16
圖3-17 氣體反壓液體輔助射出成型與氣體反壓氣體輔助射出成型共同製程序 17
圖3-18 拍攝示意圖 18
圖3-19 穿透長度量測圖 19
圖3-20 迴紋針模仁切割製具 19
圖3-21 成品中空截面拓印 20
圖3-22 成品中空截面量測 20
圖3-23 加入碳纖棒之成品 21
圖3-24 模仁拍攝位置 21
圖3-25 模型網格與澆口設定 22
圖3-26 參數設定 22
圖3-27 逃氣設定 22
圖4-1 各反壓穿透長度 24
圖4-2 各反壓一次穿透長度曲線 25
圖4-3 各反壓總穿透長度曲線 25
圖4-4 各穿透長度平均曲線圖 26
圖4-5 中空截面積成型變化 27
圖4-6 反壓0 bar中空截面積 28
圖4-7 反壓20 bar中空截面積 28
圖4-8 反壓40 bar中空截面積 29
圖4-9 反壓60 bar中空截面積 29
圖4-10 各反壓中空截面積比較 30
圖4-11 矩形澆口 31
圖4-12 碳纖維棒方向 31
圖4-13 靠近波前 32
圖4-14 推往模壁 32
圖4-15 產生反轉 32
圖4-16 有無流動曲線比較 33
圖4-17 無反壓靠近波前 34
圖4-18 反壓壓力下靠近波前 34
圖4-19 無反壓產生翻轉 34
圖4-20 反壓壓力下產生翻轉 35
圖4-21 無反壓黏度變化穿透長度圖 36
圖4-22 無反壓黏度變化一次穿透長度曲線 36
圖4-23 無反壓黏度變化總穿透長度曲線 37
圖4-24 反壓60bar黏度變化一次穿透長度曲線 37
圖4-25 反壓60bar黏度變化總穿透長度曲線 38
圖4-26 反壓0 bar中空截面積 39
圖4-27 CMC反壓0 bar中空截面積 39
圖4-28 反壓60 bar中空截面積 40
圖4-29 CMC反壓60 bar中空截面積 40
圖4-30 黏度變化實驗各中空截面積曲線 41
圖4-31 保壓10秒成品比較圖 42
圖4-32 反壓液、氣輔一次穿透長度 43
圖4-33 反壓液、氣輔總穿透長度 43
圖4-34 反壓液輔中空截面積 44
圖4-35 反壓氣輔中空截面積 44
圖4-36 反壓液、氣輔中空截面積變化 45
圖4-37 反壓0 bar分析結果 45
圖4-38 反壓60 bar分析結果 46

表目錄
表3-1 高速攝影機規格表 13
表3-2 氣體驅動式氣體增壓泵規格表 14
表3-3 PG-33物理性質表 14
表3-4 CMC性質 15
表3-5 氣體反壓液體輔助射出成型之成型參數 17
表3-6 改變液體黏度實驗之成型參數 17
表3-7 氣體反壓液、氣體輔助射出成型之成型參數 18
表4-1 反壓下穿透長度數據量測表 24
表4-2 中空截面積數據 27

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