編輯：科盛科技技術支援部 主任工程師 林哲平

大綱

建準電機導入Moldex3D進階熱流道模組，深入探討熱流道內的溫度變化，了解熱流道內部會影響成型效率的環節，並針對熱流道進行改良優化。

現有標準熱流道呈現溫度不足趨勢，塑料過冷形成流動阻力，影響射出行為而造成不穩定之情況。之後針對溫度較低問題進行流道尺寸改良與變更線圈設計，改善熱流道內的冷料現象，最終提升產品生產穩定性及效益。

挑戰

• 系統壓力損失過大問題
• 提升生產效益

解決方案

原設計在充填初期時，料溫在熱澆道內已經呈現偏低趨勢。料溫較低的塑料經過閥澆口時，會影響射出甚至有阻塞風險。優化設計後的熱流道，改變流道尺寸及線圈設計，經實際驗證，射出穩定性高且損失壓力低，證明經設計變更後能有效改善熱流道溫度下降問題，並使穩定性提升，整體的成型效益提高。

效益

• 改善系統壓力損失過大問題
• 找出冷料位置，配合設計變更進行優化
• 減少實際加工、測試成本
• 最小設計變更下達到最佳效果
• 提升射出穩定性

案例研究

在本案中，建準電機在上機試模時經由機台回饋曲線，發現有射出壓力過高且不穩定的情況，導致每次射出壓力變化大。建準電機依據廠商提供資料進行Moldex3D進階熱流道分析，希望經由分析能找出熱流道問題點，並進一步優化。

經由塑料流動波前溫度分析發現，熱澆道系統在部分區域波前溫度偏低，溫度場呈現異常情況(時間：EOF)。如圖一所示，熱流道內部箭頭標示位置，呈現塑料流動波前溫度過低趨勢(圖一a)，而熱流道外部也有相同趨勢(圖一b)。

圖一 塑料流動波前溫度分析：(a)熱流道內部；(b)熱流道外部(時間：EOF)

發現熱流道局部低溫的現象與位置後，為了進一步瞭解此現象的原因，建準電機接著分析填充各階段溫度變化，結果如圖二所示。可以發現充填初期(0.078秒)熱流道內部箭頭位置料溫極低，而到了0.156秒，因高速射出剪切生熱，冷料減少，填充至VP時幾乎無料溫偏低趨勢。

圖二  充填階段流動波前溫度分析：(a) 0.078秒，(b) 0.156秒，(c) 0.231秒，(d) 0.329秒 (VP)

進一步觀察各階段波前溫度變化，結果如圖三所示。在EOF時，流道冷料僅出現於轉角，而到了EOC，許多區域皆開始出現冷料，到了開模階段，塑料低溫情況加重，同樣的情況也可以由熱澆道截面溫度結果得知(圖四)，這些都導致射出壓力過高且不穩定的情況。

圖三 各階段流動波前溫度分析：(a) EOF，(b) EOP，(c) EOC，(d) 開模

圖四  各階段熱澆道截面溫度分析：(a) EOF，(b) EOP，(c) EOC，(d)開模

根據上述分析結果，建準電機將熱澆道做局部優化，針對熱流板、加熱線圈以及流道轉角進行設計優化，結果如圖五所示。優化設計後的分析結果如圖6所示，熱流道內部，箭頭標示位置，已經沒有溫度過低趨勢，而熱流道外部也有相同結果。

圖五  熱澆道之原始設計和設計變更比較

圖六 優化後之塑料流動波前溫度分析：(a) 熱流道內部 ，(b) 熱流道外部 (時間:EOF)

實際試模結果如圖七、圖八，結果顯示建準電機將熱澆道做局部優化後，產品射出時不合理壓力過高情況已經獲得改善。

圖七 現場壓力響應圖比較(熱澆道及噴嘴損失壓力)

圖八 現場壓力響應圖比較(產品射出)

結果

建準電機藉由Moldex3D進階熱流道模組分析發現冷料位置，確實找出射出不穩定與壓力異常原因。利用軟體分析之冷料位置進行設計變更優化，內容包含流道設計與熱澆道加熱系統設計。結果顯示，優化後熱澆道壓力下降達50%，且呈現穩定趨勢，證明改善流道溫度分佈後可有效的改善成型效益，Moldex3D的溫度分析與實際的內部看不到情況是相符的。利用Moldex3D 可讓非熱流道設計廠商也能夠參與或擁有熱流道設計概念，提升模具與產品生產能力。