應用非平面感應線圈於射出成型模具表面加熱之設計

Translated title of the thesis: Design of Non-Planar Induction Coils for Injection Molding Tool Surface Heating
  • 宋 昱廷

Student thesis: Doctoral Thesis

Abstract

模具的溫度對於塑膠成型製程之中為一重要的控制參數,由於熔膠在射出的過程中,接觸到較低溫的模仁表面後形成的固化層,減少了熔膠在模穴內流動的空間,使得熔膠不易充填,尤其對於具有微小特徵的成型品,更需考慮成型後的轉寫率,目前在業界皆以高速射出及升高模溫來進行微特徵成型,在高射速的成型條件之下,可以爭取一點時間讓融膠在固化前能充填整個模穴,除此之外,較高的射出速度在經過澆口的過程中,因為高分子鏈的相互摩擦而有剪切稀薄的效應,使融膠的黏度降低,增加融膠的流動性,但在高射速的成型條件下,容易使產品產生殘留應力與翹曲,為了可以得到符合設計尺寸的特徵轉寫率,並減少在射出製程上產生的成品缺陷,高模溫成了首要探討的控制參數。模具溫度的控制,有利用液體、氣體加熱或以高溫火焰和鹵素燈照射使模具溫度上升,目前更有利用線圈以感應的方式來提高溫具溫度,由於感應加熱有升溫迅速且低能源消耗的優點,使得感應加熱成為目前模具溫度控制的主要趨勢。 本研究針對感應加熱的線圈設計,與操縱加熱的參數設定進行一系列的實驗與研究,並對於現有的產品模具進行感應加熱實驗,利用感應加熱使模具溫度上升,以提升射出產品的品質,本研究中以平面式柵欄線圈,線圈電流為反向電流,進行模仁加熱參數設定的探討,並針對七吋液晶顯示器的外框架與具曲面外觀的傳真機上?產品在射出成型製程中,應用感應加熱進行實驗,在七吋外框架的實驗中,首先對線圈的加熱參數進行實驗探討,對於電流的大小與導磁塊的配置進行加熱實驗,並將線圈配合外掛式機械手臂在射出製程中,對模具的模仁表面進行加熱實驗,在具曲面變化表面的傳真機上?實驗中,設計兩個不同的感應線圈,配合導磁塊來增加感應加熱後溫度分布的均勻度。 本研究結果顯示,在平面式的柵欄線圈實驗中,沒有接水電纜的線圈加熱均勻度為88 80%,每秒可升溫約2℃,接水電纜的線圈加熱雖然升溫速度慢但溫度均勻性可達95%左右;七吋外框架實驗中由於塑料添加了木粉,使得產品表面容易浮纖,應用感應加熱可以降低產品浮纖的現象並增加產品表面的光澤度,其線圈加熱的溫度均勻度可達90 90%,每秒最高升溫3 73℃;而傳真機上?的非平面室的感應線圈加熱實驗中,由於模仁有深度的高低變化,整體模穴冷卻的速度不一,容易使溫度容易累積於轉角處造成溫度分布不均,在非平面的線圈設計上必須考慮其熱量累積處,在非平面的線圈成型加熱實驗中,感應加熱的結果顯示能有效降低縫合線在產品表面產生的現象,非平面線圈加熱10秒後,可以使模具由50℃的初始溫度上升至120℃,溫度均勻度為79%~84%。另外在模擬結果中顯示,具有微結構的粗糙表面對於光滑表面有較高的平均溫度。
Date of Award2014 Jul 26
Original languageChinese
SupervisorSheng-Jye Hwang (Supervisor)

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