สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

รายงานวจย

การวเคราะหการไหลตวของแมพมพฉดพลาสตกแกวกาแฟ Analysis of the Flow front on the Cup of Injection Mold.

ผวจย นายธานท ออนปรางค

นายประวทย ตฤณรชตเมธ

รายงานวจยนไดรบการสนบสนนจากเงนกองทนสงเสรมงานวจยประจาป 2557 มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

รายงานวจย

การวเคราะหการไหลตวของแมพมพฉดพลาสตกแกวกาแฟ Analysis of the Flow front on the Cup of Injection Mold.

ผวจย นายธานท ออนปรางค

นายประวทย ตฤณรชตเมธ

รายงานวจยนไดรบการสนบสนนจากเงนกองทนสงเสรมงานวจยประจาป 2557 มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ข

ชองานวจย การวเคราะหการไหลตวของแมพมพฉดพลาสตกแกวกาแฟ โดย นายธานท ออนปรางค นายประวทย ตฤณรชตเมธ คณะ คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร ปงบประมาณ 2557

บทคดยอ

งานวจยนเปนการวเคราะหเงอนไขตางๆ ทมผลตอการไหลตวของชนงานฉดพลาสตกแกวกาแฟชนดพอลพอพลน โดยใชการจาลองทางไฟไนทอลเมนทมาทาการวเคราะห และนาผลทไดมาเปรยบเทยบกบการฉดชนงานจรงดวยแมพมพ การดาเนนงานวจยเรมจากศกษาขอมลทเกยวของ ออกแบบและสรางชนงานทใชในการทดลอง หลงจากนนทาการวเคราะหผลการทดลองอทธพลของเงอนไขตางๆ ทมผลตอการไหลตวของชนงานฉดพลาสตกชนดพอลพอพลนโดยวธไฟไนทอลเมนทเปรยบเทยบกบการฉดจรง และสรปผลการดาเนนงาน จากการทดลองการฉดจรงดวยแมพมพโดยใชเงอนไขระบบหลอเยนเดยวกนกบการใชโปรแกรม CADMould จาลองการฉด ผลคอคาความดนฉดเตมเทากบ 500 bar มคาเพมขน 27 % จากการใช Software วเคราะห คาความดนฉดยาเทากบ 400 bar ซงมคามากกวาการใช Software วเคราะห 43 % คาเวลาในการฉดเตมเทากบ 1 วนาท มากกวาการใช Software วเคราะห 39 % และคา Cycle Time เทากบ 14 วนาท มคามากกวาการใช Software วเคราะห 2.78 % โดยสาเหตของความแตกตางของคาทไดจากการวเคราะหดวย Software กบคาทไดจากการฉดจรงคอ เมดพลาสตกทใชฉดจรงกบเมดพลาสตกทใชวเคราะหดวยโปรแกรม CADMould ไมใชผผลตเดยวกน ทาใหผลการทดลองคลาดเคลอนได ซงขนาดชนงานทวดไดจากการฉดจรงนอยในพกดท ไดออกแบบไวสามารถนาไปใชงานได และการนาเอาเทคโนโลยดาน Computer Aided Engineering (CAE) มาใชในการวเคราะหการไหลตวของพลาสตก เพอชวยในการออกแบบและสรางแมพมพฉดพลาสตกแกวกาแฟ ผลทไดรบคอ พบวาทาใหลดความเสยงและยงชวยลดเวลาในการสรางแมพมพจรง คาสาคญ : การไหลตวพลาสตก ไฟไนทอลเมนท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ค

Research Title Analysis of the Flow front on the Cup of

Injection Mold. By : Mr. Thanit Onprang

Mr. Prawit Trinrachatametee Faculty Engineering and the Architecture Year : 2014

Abstract

This Research is Analysis of the Flow front on the Cup of Injection Mold. By Finite Element Method and lead at get come to compare with injecting work TRUE with a mold. The operating researches to begin from study the data that relates, design and build the work that use in the experiment. And thereafter do experiment influence analysis of cold casting at affects contraction of the work Polypropylene Injection Molding. From injecting TRUE experiment with a mold by use system handsome cold same condition with using program CADMould, model injecting is pressure value injects to add equal to 500 bar is valuable increase 27 % from using Software analyse, pressure value injects to repeat equal to 400 bar which be valuable more than using Software analyse 43 %, time value in injecting adds to equal to 1 sec more than using Software analyse 39 % and the value Cycle Time equal to 14 sec be valuable more than using Software analyse 2.78 % by the cause of the difference has of the value that from the analysis with Software with the value has that from injecting TRUE is the plastic that uses to inject TRUE with the plastic that uses to analyse with a program CADMould be not same producer make incorrect experiment which work size has that a temple from injecting this TRUE has been in the location that has designed to keep can apply the work and the lead takes side Technology Computer Aided Engineering

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ง

(CAE) come to use in flowwing analysis of the plastic for help in designing and build a mold inject coffee cup plastic at receive to are meet that make decrease the risk and still help to decrease the time in building mold TRUE

Keywords : Plastic Flow fron, Finite Element

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ง

กตตกรรมประกาศ

ผดาเนนงานโครงการวจย ขอกราบขอบพระคณ ดร.พระวฒน สมนก ผจดการทวไปบรษททซเค อนเตอรพลาส จากด ทานไดกรณาใหคาปรกษาชแนะขอมลเกยวกบการออกแบบแมพมพ ขอขอบพระคณ คณกรชทอง ศรบญเรอง กรรมการผจดการบรษท NR Automation Systems Co., Ltd. ทกรณาใหขอมลและชแนะการใชโปรแกรม CADMould ขอบคณมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภมททาใหมงานวจยนเกดขน ผดาเนนงานขอขอบคณ คณกตตวฒน อนจน ทมสวนรวมและชวยเหลอในการทาใหงานวจยนสาเรจ และผดาเนนงานขอขอบคณเพอน ๆ สาขาวชาวศวกรรมเครองมอและแมพมพทกทาน ทมสวนรวมในการเสนอแนวคดตาง ๆ ททาใหโครงการวจยสาเรจลลวงไปดวยด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

จ

สารบญ ปกดานใน ก บทคดยอภาษาไทย ข บทคดยอภาษาองกฤษ ค กตตกรรมประกาศ ง สารบญ จ สารบญตาราง ฌ สารบญรปภาพ ญ ประมวลคาศพทเทคนค ฑ บทท 1กกบทนา 1

1.1กกความเปนมาของปญหา 1 1.2กกวตถประสงคของโครงการ 1 1.3กกขอบเขตของการดาเนนงาน 2 1.4 ผลงานวจยทเคยมมา 2 1.5กกวธการดาเนนงานวจย 2 1.6กกประโยชนทคาดวาจะไดรบ 3

บทท 2กกทฤษฎทเกยวของ 4 2.1กกความรทวไปเกยวกบพลาสตก 7 2.2กกการแบงประเภทพลาสตก 7

2.2.1 เทอรโมพลาสตก (Thermoplastic) 7 2.2.2 เทอรโมเซตตง (Thremosetting) 8

2.2.3กอลาสโตเมอร (Elastomer) 8 2.3กกคณสมบตของพลาสตก 8

2.4กกกรรมวธการขนรปพลาสตกดวยวธการฉด 8 2.4.1 เครองฉดพลาสตก 9 2.4.2 กรรมวธการฉดพลาสตก 10

2.5กกทฤษฎทวไปเกยวกบแมพมพพลาสตก 11 2.5.1 แมพมพฉด (Injection Molding) 11

2.6ก การแบงประเภทแมพมพฉดพลาสตก 12

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฉ

สารบญ (ตอ) 2.6.1กกแมพมพฉดแบบสามแผน (Three Plate Mold) 12 2.6.2กกแมพมพฉดแบบแยกดานขาง 13 2.6.3กกแมพมพฉดแบบคลายเกลยว 13 2.6.4กกแมพมพฉดแบบสองแผน 14

2.6.5กกแมพมพฉดแบบรวงรอน 15 2.6.6กกแมพมพแบบชน 16

2.6.7 แมพมพฉดพลาสตกแบบมตวเลอนดานขาง (Slide Mould) 17 2.7ก สวนประกอบของแมพมพฉด 17 2.7.1กอมเพรสชน (lmpression) 17 2.8กกอนเสรตของเบาและคอร (Cavity and Core Plates) 18 2.9กกชนดของเพลานา วสดและการประกอบ 18 2.9.1กหนาทของเพลานา (Function of Guide Pillars) 19 2.9.2กการกาหนดตาแหนงของเพลานา (Positiioning of Guide Pillars) 19 2.9.3กแหวนบงคบศนย (Register Ring) 19 2.9.4กการออกแบบสาหรบระบบเพลานาสองตว 19 2.9.5กปลอกนา (Guide Bushes) 19

2.9.6กปลอกรฉด (Sprue Bush) 19 2.10กความรทวไปเกยวกบผวแบงสวนแมพมพ 21

2.10.1กผวแบงสวนแมพมพแบบราบเรยบ (Parting Surface) 22 2.10.2กผวแบงสวนแมพมพแบบไมราบเรยบ (Non-flat Parting Surface) 22

2.11กกการระบายอากาศ (Venting) 23 2.12กกระบบปอน (Feed System) 23 2.12.1กรวง (Runner) 23 2.13กกรเขา (Gates) 25

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ช

2.13.1กการกาหนดตาแหนงของรเขา (Positioning of Gate) 26 2.13.2กชนดของรเขา (Types of Gate) 6 2.14กกระบบปลดชนงาน (Ejection) 27 2.14.1กหองระบบปลดชนงาน 27 2.14.2กหองระบบปลดชนงานแนวตรง 28 2.15กแผนประกอบตวปลด (Ejector Plate Assembly) 28 2.15.1กแผนตวปลด (Ejector Plate) 29 2.15.2กแผนยดตวปลด (Retaining Plate) 29 2.15.3กการนาเลอนและการรองรบแผนประกอบตวปลด (Guiding and -

Supporting Ejector Assembly) 29 2.15.4กเพลาดนปลดและปลอกเพลาดนปลด (Ejector Rod and Ejector -

Rod Bush) 29 2.15.5กระบบดนกลบของแผนประกอบตวปลด (Ejector Plate Assembly-

Return Systems) 29 2.16กกการใชสลกปลด (Pin Ejection) 30 2.17กกสวนดงแกนรฉด (Sprue Pullers) 30 2.18กกการหลอเยน 28 2.18.1 การจดวางทอหลอเยน (Arrangements of cooling system) 29 2.18.2 ระบบการหลอเยนของแมพมพของชนงานสเหลยม 29 2.18.3 ระยะระหวางทอหลอเยนและ Cavity 31 2.18.4 การตอขนานและการตออนกรมของทอหลอเยน 32 2.19ก ความรทวไปเกยวกบคาพารามเตอรการฉดพลาสตก 33 2.19.1 อณหภมพลาสตกเหลว (Melt Temperature) 33 2.19.2 อณหภมของแมพมพ (Mold Temperature) 34 2.19.3 อณหภมกระบอกฉด (Barrel Temperature) 34 2.19.4 อณหภมปลดชนงานออกจากแมพมพ (Demold Temperature) 35 2.19.5 ระยะชกสกร (Metering Stroke) 35 2.19.6 เวลาในการฉด (Injection Time) 35 2.19.7 เวลาในการฉดยา (HoIding Time) 35 2.19.8 เวลาในการหลอเยน (Cooling Time) 35 2.19.9 ความดนฉด (Injection Pressure) 35 2.19.10 ความดนฉดยา (HoIding Pressure) 36

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ซ

2.19.11 ความดนตานการถอยหลงกลบของเกลยวหนอน (Back Pressure) 36 2.19.12 ความเรวในการฉด (Injection Speed) 36 2.19.13 เวลาทพลาสตกเหลวแชอยในกระบอกฉด (Resident Time) 36 2.19.14 ระยะสารอง (Cushion) 36 2.19.15 ความเรวรอบสกร (Screw Speed) 36 2.20 คณสมบตของพลาสตกทใช 36 2.21 การวเคราะหงานฉดพลาสตกดวย CAE 37

บทท 3 วธการดาเนนงาน 38 3.1 ศกษาขอมลทเกยวของ 38 3.2 ขนตอนการออกแบบและสรางชนงานทใชในการทดลองตามขอบเขต

การวจย 39 3.3 โมเดลสาหรบใชวเคราะหไฟไนทอลเมนท 40 3.3.1 ขนตอนการออกแบบทางเขานาพลาสตกของชนงานดวยโปรแกรม CADMould 41

3.4. การทดสอบการฉดเตมเตมพลาสตก(Fill) 42 3.5 สรปผลทไดจากการวเคราะหเพอนาไปทาการฉดจรง 46 3.6 ศกษาขอมลเครองฉด ชนงานและแมพมพทใชในการทดลอง 48 บทท 4กผลการทดลองการฉดและการวเคราะห 49 4.1 การทดลองการฉด 49 4.2 ผลการทดลองการฉด 50 4.3 สรปผลการทดลองการฉด 55 4.4 วเคราะหผลการทดลองการจาลองการฉดจากวธไฟไนทอลเมนทเปรยบเทยบ กบการฉดจรง 56 บทท 5กสรปผลวจยและขอเสนอแนะ 57

5.1กสรปผลการดาเนนงานวจย 57 5.2กสรปผลการวจย 57

5.3 ขอเสนอแนะ 58 5.4 ประโยชนทไดจากงานวจย 58

เอกสารอางอง 59 ภาคผนวก กกกชนดเเละคณสมบตขงพลาสตก 60 ภาคผนวก ขกขขอมลของเครองฉด 78อง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฌ

ภาคผนวก คกกประวตผวจย 86

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฌ

สารบญตาราง รายการ หนา

ตารางท 2.1 ระยะหางระหวางทอหลอเยนและระยะหางระหวางทอหลอเยนถง cavity ในการฉดชนงานทตองการความละเอยดมาก 26 ตารางท 2.2 การวเคราะหและผลทไดรบ 36 ตารางท 3.1 คาพารามเตอรทไดจากการทดสอบการฉด (Fill) 46 ตารางท 4.1 คาพารามเตอรทไดจากการจาลองการฉดดวยโปรแกรม CADMould 49 ตารางท 4.2 ผลการทดลองฉดจรงโดยการเปรยบเทยบผลจาลองการฉดจากโปรแกรม CADMould 55

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ญ

สารบญรปภาพ

รายการ หนา รปท 2.1 แสดงเครองฉดพลาสตก แบบ A 9 รปท 2.2 แสดงเครองฉดพลาสตก แบบ B 9 รปท 2.3 แสดงเครองฉดพลาสตก แบบ C 10 รปท 2.4 แสดงเครองฉดพลาสตก แบบ D 10 รปท 2.5 แสดงขนตอนการฉดพลาสตก ง 11 รปท 2.6 แสดงแมพมพฉดพลาสตก 12 รปท 2.7 แสดงผลตภณฑจากแมพมพฉดพลาสตก 12 รปท 2.8 แสดงแมพมพฉดแบบสามแผน (Three Plate Mold) 13 รปท 2.9 แมพมพฉดแบบแยกดานขาง (Split Mold) 13 รปท 2.10 แมพมพฉดแบบคลายเกลยวดวยเกลยวหลายปาก (Unscrewing Mold) 14 รปท 2.11 แมพมพฉดแบบคลายเกลยว ดวยระบบเฟองนพเคราะห 14 รปท 2.12 แมพมพฉดแบบสองแผน (Two Plate Mold) 15 รปท 2.13 แมพมพฉดแบบรวงรอน (Hot-Runner Injection Mold) 16 รปท 2.14 แมพมพฉดแบบชน (Stack Mold) 16 รปท 2.15 แมพมพฉดพลาสตกมตวเลอนดานขาง (Slide Mould) 17 รปท 2.16 แสดงอนเสรตของเบาและคอรแบบตางๆ 18 รปท 2.17 แสดงการประกอบปลอกนาและลดบา 19 รปท 2.18 แสดงถงขอดของการใชเพลานาแบบเพลานากบแผนแมพมพทงสอง 19 รปท 2.19 การกาหนดตาแหนงของแมพมพบนหนาแปลนยดของเครองฉดดวยแหวน บงคบศนย 20 รปท 2.20 แสดงผลทเกดขนเมอปลอกหวฉดกบรฉดอยไมตรงศนยกน 21 รปท 2.21 แสดงการบงคบตาแหนงของปลอกรฉด 21 รปท 2.22 แสดงรวงทมรปทรงหนาตดตางๆ กน 24 รปท 2.23 แสดงกราฟนาหนกและเสนผานศนยกลางของรวง 25 รปท 2.24 แสดงกราฟความยาวของรวง 25 รปท 2.25 แสดงรเขาแบบเขม (Pin-Point Gate) 27 รปท 2.26 แสดงหองระบบปลดชนงานแนวตรง 28

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฎ

สารบญรปภาพ (ตอ)

รายการ หนา รปท 2.27 แสดงแผนประกอบตวปลด 28 รปท 2.28 แสดงระบบดนกลบของแผนประกอบตวปลด 29 รปท 2.30 แสดงการดนปลดชนงานดวยสลกปลด(ตอ) 30 รปท 2.31 แสดงสลกดงแกนรฉด 30 รปท 2.32 แสดง Enthapy ของพลาสตกชนดตาง ๆ 28 รปท 2.33 ชวงหลอเยนทดทสด 29 รปท 2.34 รปแบบของชองหลอเยนทดทสดทสามารถทนแรงอดได 29 รปท 2.35 การหลอเยนทมทอหลอเยนเปนวงกลม 30 รปท 2.36 อณหภมท Cavity ไมสมาเสมอ 31 รปท 2.37 แสดงการตอทอหลอเยนแบบอนกรมและขนาน 32 รปท 2.38 แสดงการตงอณหภมของกระบอกฉดของเกลยวหนอนแบบมชวงไลกาซ 38 รปท 2.39 แสดงผลตภณฑททาจากพอลโพรพลน 37 รปท 3.1 แสดงชนงานแกวกาแฟพลาสตกแบบ 3 มตจากการออกแบบดวยโปรแกรม NX 39 รปท 3.2 แสดงขนาดชนงานแกวกาแฟพลาสตกทไดจากการออกแบบดวยโปรแกรม NX 40 รปท 3.3 แสดงชนงานแกวกาแฟพลาสตก ทา Mash ดวยโปรแกรม CADMould 41 รปท 3.4 แสดงรปรางทางเขาแบบ Pin Point Gate 41 รปท 3.5 Mesh Model จากการสรางดวยโปรแกรม CADMould 42 รปท 3.6 แสดงคาคาพารามเตอรทใชในการทดสอบการฉด (Fill) 42 รปท 3.7 ผลการวเคราะห Time when filled 44 รปท 3.8 ผลการวเคราะห ใชแรงดนในการฉด(Pressure Loss) ทงหมด 44 รปท 3.9 ผลการวเคราะห รอยประสานเนอพลาสตกของชนงาน (Weld Lines) 44 รปท 3.10 ผลการวเคราะหในเรองปญหาในการไหลตวของพลาสตก (Filling Problems) 45

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฏ

รปท 3.11 ผลการวเคราะหการหดตวของชนงาน (Volume Shrinkage) 45 รปท 3.12 ผลการวเคราะห การยบตว (Sinkmarks) เปนสเขยวคออยในเกณฑตา (Low) 46 รปท 3.13 แสดงแกวกาแฟพลาสตก 47 รปท 3.14 แสดงเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEL รน KM 65-180 CX 47 รปท 3.15 หนาจอสาหรบใสคาพารามเตอรตางๆ ของเครองฉด 48 รปท 4.1 แสดงเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEL รน KM 65-180 CX 49 รปท 4.2ก แสดงการยกแมพมพขนเครองฉดพลาสตก 50 รปท 4.3ก แสดงการยดแมพมพเขากบ Fixed Plate ทเครองฉด 51 รปท 4.4ก แสดงการเคลอนทแผน Moving Plate เขาหาโมลดและทาการยดแมพมพเขา

Moving Plate ทเครองฉด 51 สารบญรปภาพ (ตอ)

รายการ หนา รปท 4.5 แสดงการตดตงระบบหลอเยน 52 รปท 4.6ก แสดงระยะการเปด-ปดแมพมพ 52 รปท 4.7 แสดงการปอนคาพารามเตอร 53 รปท 4.8ก แสดงการเตมเมดพลาสตก (PP) ลงใน Hopper 53 รปท 4.9กก แสดงการฉดชนงาน 54 รปท 4.10 แสดงคาพารามเตอรทใชในการฉด 55 รปท 4.11 ชนงานทไดจากการฉด 54 รปท 4.12 ชนงานทไดจากการฉดหลงการปรบคาพารามเตอรสมบรณแลว 55

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

1

บทท 1 บทนา

1.1 ความเปนมาของปญหา ปจจบนระบบอตสาหกรรมมการพฒนาเปนอยางมาก ดงนนเพอเปนการเพมขดความสามารถใหแก

สถานประกอบการใหมขดความสามารถเพมมากขน จงจาเปนทจะตองมการพฒนาและปรบปรงผลตภณฑ ใหตอบสนองตอความตองการทหลากหลายของคคา ดงนน ทางองคกรหรอหนวยงานทเกยวของจงเลงเหนความสาคญ ทจะนาเทคโนโลยเขามาชวยในกระบวนการผลตเพมมากขน เชนโปรแกรมชวยในการวเคราะหการขนรปชนงานดวยแมพมพฉดพลาสตก เพอใหงายในการออกแบบและทาใหการผลตเปนไปไดดวยความรวดเรว ในกระบวนการขนรปดวยวธการฉดพลาสตก ปญหาสวนใหญเราจะเจอกบปญหาการไหลตว และการเตมเตมของนาพลาสตก ระยะเวลาของรอบการผลต (Cycle Time) ของชนงานหลงการสรางแมพมพเสรจแลว อกทงปจจบนราคาแมพมพมราคาสง ดงนนจงมความจาเปนทจะตองทราบความสมพนธตางๆ หรอเงอนไขตางกอนการออกแบบและสรางแมพมพฉดพลาสตก แตในสภาวะการแขงขนทสงนเองบรษทไดประสบปญหาในกระบวนการผลต เนองจากความซบซอนของตวชนงาน ทาใหทางบรษทตองเสยเวลาและคาใชจายในกระบวนการผลตทมากขน

ดงนนทางกลมผวจยจงเลงเหนความสาคญ ทจะนาเทคโนโลยเขามาชวยในกระบวนการผลตเพมมากขน เชน โปรแกรมชวยในการวเคราะหการฉดขนรป เพอใหงายในการออกแบบและทาใหการผลตเปนไปไดดวยความรวดเรว ซงทางบรษทฯ และทางกลมผวจยมความประสงคทจะทาการวจยเกยวกบ การพฒนาการออกแบบและผลตแมพมพฉดขนรป เพอผลตชนสวนทใชในอตสาหกรรมชนสวนยานยนต และอตสาหกรรมเครองใชในครวเรอน ซงทผานมาการออกแบบจะเปนงานทไมมความซบซอนมากนก บางครงอาศยประสบการณกเพยงพอ ในในชวงทผานลกคามการพฒนาการออกแบบทลาหนาไปมาก ดงนนชนสวนทสาคญหลายๆชนจงตองปรบปรงการออกแบบใหม แตกตองประสบกบปญหา เรองการออกแบบทซบซอน ตลอดจนการเลอกวสดทมความแขงแรงสง

ดงนนคณะผวจยจะทาการศกษาวจยถงปจจยทมผลตอการไหลตวของการฉดขนรปแกวกาแฟ วสดพลาสตก PP โดยใชไฟไนตเอลเมนตเขามาชวยในการวเคราะหปจจยตางๆ เพอเปนแนวทางสาหรบการออกแบบและพฒนาชนสวนอตสาหกรรมอนๆ ใหบรษทสามารถผลตชนสวนทมปรมาณ และคณภาพ เพอสงมอบไดทนเวลา และประหยดตนทนในการผลต ทสญเสยไปกบการ Try out แมพมพ ซงการ Try out ในแตละครงตองเสยทงเวลาและคาใชจายสง

1.2 วตถประสงค 1. เพอศกษาปจจยทมผลตอไหลตวของการฉดขนรปพลาสตก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

2

2. เพอศกษารปแบบการไหลตว ตาแหนงของเวลด อณหภมและความหนดของพลาสตก หลอมเหลว ชวงเวลาหยดการไหล อทธพลของรปราง และตาแหนงทางเขา แรงปดโมลด 3. เพอสรางแบบจาลองในการฉดขนรปพลาสตกโดยใชไฟไนตเอลเมนต 4. เพอเพมผลผลตใหสงขน ลดปรมาณของเสยในการผลตแกวกาแฟพลาสตก

1.3 ขอบเขตของการดาเนนงาน 1. ชนงานแกวกาแฟพลาสตกใชวสด PP 2. ออกแบบจาลองสภาวะการฉดขนรปโดยใชไฟไนตเอลเมนตดวยโปรแกรม CADMOULD 3. ศกษาและเปรยบเทยบการฉดขนรปจรงดวยเครองฉดกบการจาลองไฟไนตเอลเมนต

รปภาพท 1 แกวกาแฟพลาสตก

รปภาพท 2 แบบชนงานแกวกาแฟพลาสตก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

3

1.4 วธการดาเนนการวจย ในการวจยจะใชโปรแกรม Cadmould Version 3.0 ของบรษท Simcon ประเทศเยอรมนน ซงเปนโปรแกรมทางไฟไนทอลเมนทสาเรจรปในการวเคราะหอทธพลของอณหภม ความดน ระยะเวลา ทมผลตอการหดตวของชนงานฉดพลาสตก โดยจะทาการวเคราะหพฤตกรรมของพลาสตกในระหวางการขนรปชนงานฉด ตงแตชวงเวลาในการฉดพลาสตก(Filling) การฉดยา(Packing) และการเยนตว(Cooling) ลงจนถงอณหภมหอง เพอศกษาคาการไหลตวของชนงาน ชนงานทใชในการทดสอบการหดตวของพลาสตก คอแกวกาแฟพลาสตก มขนาดตามรปภาพท 2 โมเดลทใชในการวเคราะหดวยไฟไนทอลเมนทไดจากการสราง Solid Model ในโปรแกรม CAD แลวสงเขามาในโปรแกรม Cadmould โดยแปลง Solid Model ใหอ ยในรปของ STL file โปรแกรม Cadmould จะทาการสราง Mesh Model จาก Solid Model เพอใชในการวเคราะหอทธพลของอณหภม ความดน ระยะเวลา ทมผลตอการไหลตวของชนงานฉดพลาสตก โดยในการวจยจะใชอณหภม ความดน ระยะเวลาทแตกตางกนออกไป เพอศกษาวาเงอนไขอณหภม ความดน ระยะเวลาทแตกตางกนออกไปมผลตอการไหลตวของชนงานฉดพลาสตกอยางไร หลงจากนนนาผลทไดจากการวเคราะหดงกลาวมาทาการทดลองฉดจรงและเปรยบเทยบผลระหวางการใช Software กบการฉดจรง เพอใชเปนแนวทางสาหรบการปรบคาพารามเตอรในการฉดงานพลาสตกตอไป 1.5 ผลประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1. นาผลการวจยไปใชเปนแนวทางในการออกแบบการไหลตว ความรอน ความดน ในการฉดขน รปพลาสตก 2. นาผลการวจยไปใชเปนขอมลทางเทคนคเพอศกษาและเปรยบเทยบการ ฉดจรงดวยเครองฉด พลาสตกกบการจาลองไฟไนเอลเมนต 3. นาผลการวจยไปใชเปนขอมลเพอเพมผลผลตใหสงขน และลดการ Try out แมพมพฯ ในการ ผลตแกวกาแฟพลาสตก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

4

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ

โครงการวจยเรองการวเคราะหการไหลตวของแมพมพฉดพลาสตกแกวกาแฟจะตองทาการศกษาคนควาขอมลทเกยวของ และทฤษฎดานอนๆ ดงน

1. ทฤษฎความรทวไปเกยวกบพลาสตก 2. ทฤษฎเกยวกบการขนรปพลาสตกดวยการฉด 3. ทฤษฎทวไปเกยวกบประเภทแมพมพฉดพลาสตก 4. ทฤษฎทวไปเกยวกบการออกแบบแมพมพฉดพลาสตก 5. ทฤษฎความรพนฐานคาพารามเตอรการฉดพลาสตก 6. คณสมบตของพลาสตกทใช 7. ทฤษฎเกยวกบการวเคราะหงานฉดพลาสตก CAE

2.1 ความรทวไปเกยวกบพลาสตก [6] พลาสตกเปนวสดทสาคญทงในชวตประจาวน และในอตสาหกรรมอยางยงพลาสตก คอ สารสงเคราะห ทมโครงสรางโมเลกลขนาดใหญมาก ประกอบดวยธาตทสาคญคอ คารบอน ไฮโดรเจน ออกซเจน คลอรน ฯลฯ ซงเปนพลาสตกทมสารประกอบหลายอยางมากมาย มนาหนก มโมเลกลสงคงรปเมอผานกรรมวธการผลตมลกษณะออนตวเมอถกกรรมวธการผลตดวยความรอนหรอแรงอดหรอทงสองอยาง อกความหมายหนงของพลาสตกมชอเรยกทางเคมวา “ โพลเมอร ” 2.2 การแบงประเภทพลาสตก [6]

สาหรบงานฉดพลาสตกโดยทวไปนยมแบงออกเปน 3 ประเภทใหญๆ ตามโครงสราง และคณสมบตทแตกตางกน ดงตอไปน

1. เทอรโมพลาสตก (Thermoplastic) 2. เทอรโมเซตตง (Thermosetting) 3. อลาสโตเมอร (Elastomer)

2.2.1 เทอรโมพลาสตก (Thermoplastic) เทอรโมพลาสตก(Thermoplastic) คอเปนพลาสตกทถกความรอนจนหลอมละลายเปน

ของเหลวแลวปลอยทงไวใหเยนจนอยในสภาพแขงตวและยงสามารถนากลบมาใชใหมไดอก สาหรบพลาสตกประเภทนยงแบงเปน 2 กลม ไดแก พลาสตกอะมอรฟสเทอรโมพลาสตก(Amorphous Thermoplastic) เปนพลาสตกทมโครงสรางแบบไมเปนผลก เชน โพลสไตรน(Polystyrene: PS) โพลคารบอเนต(Polycarbonate:PC)โพลอะครลค(Polyacrelic) เปนตน สวนอกกลมหนงคอ พลาสตก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

5

พาเชยลครสตลไลนเทอรโมพลาสตก(Partialcrystalline Thermoplastic) เปนพลาสตกทมโครงสรางแบบเปนผลก เชน โพลนเอททลน (Polythylene:PE) โพลเอไมด(Polyamide:PA) และโพลอะซตล (Polystyrene:PE) เปนตน

2.2.2 เทอรโมเซตตง (Thremosetting) เทอรโมเซตตง (Thremosetting) คอ เปนพลาสตกทมรปทรงแบบถาวร ทผานกรรมวธการ

ผลต โดยใหความรอน แรงอด หรอการหลอขนรปของพลาสตก และยงไมสามารถกลบมาใชใหมไดอก เชน ฟนอลก (Phynolic) เมลามน (Melamine) ซลโคน (Silicone) และยรเทน (Uerthane) เปนตน

2.2.3กอลาสโตเมอร (Elastomer) อลาสโตเมอร (Elastomer) คอ เปนพลาสตกทถกหลอมละลายเปนของเหลวแลวปลอยไวใหอย

ในสภาพแขงตว เมออลาสโตเมอรถกผานกรรมวธการผลตแลวจะไมสามารถนากลบมาใชใหมไดอก เชน ยางสงเคราะหทใชทายางรถยนต 2.3กคณสมบตของพลาสตก [6]

คณสมบตของพลาสตก เปนคณสมบตทพเศษกวาวสดอนๆ ทไดจากธรรมชาตหรอสารสงเคราะหขนมา อยางเชน ไม แกว กระดาษ เปนตน แตพลาสตกเปนวสดทนยมใชกนอยางมากมาย เพราะมคณสมบตพเศษหลายๆอยางในตวของมนเองและกยงสามารถใชทดแทนวสดอนๆได เชน ทดตอความรอน ทดตอการสกหลอ ทดตอสารเคม มความแขงแรง มความเหนยว มความยดหยน และยงเปนฉนวนไฟฟาไดด ฯลฯ

สาหรบพลาสตกจะมคณสมบตทางโครงสราง คอ มโมเลกลทเปนลกษณะลกโซเชอมตอกนยาว กวาสารอนๆมากมาย ดวยเหตดงกลาวนจงทาใหพลาสตกมคณสมบตพเศษหลายๆอยาง คอ

1. คณสมบตทางกายภาพ (Mechanical) มความแขงแรง มความเหนยวและความยด หยน ฯลฯ 2. คณสมบตทางไฟฟา (Electrical) เปนฉนวนไฟฟาไดด ฯลฯ 3.กคณสมบตทางเคม (Chemical) ทดกรด ดาน และสารเคมอนๆ

2.4 กรรมวธการขนรปพลาสตกดวยวธการฉด [6] กรรมวธการขนรปพลาสตกหรอการแปรรปโดยการฉด จะทาจากสารพลาสตกทเปนเมด

หรอเปนผง ซงอาจจะเปนทง เทอรโมพลาสตก (Thermoplastic) ,เทอรโมเซตตง (Thremosetting), อลาสโตเมอร (Elastomer) กได ทงนการทจะนาพลาสตกทง 3 ประเภทนมาฉดนนกตองขนอยกบสวนประกอบของเครองฉดทจะตองมาดดแปลงใหเหมาะสมกบพลาสตกตางๆ นนๆ ดวย

2.4.1 เครองฉดพลาสตก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

6

สาหรบในการทางานโดยการฉดพลาสตกโดยเฉพาะอยางยงของประเภทเทอรโมพลาสตก มบรษทหรอโรงงานอตสาหกรรมทผลตเครองฉดพลาสตกมากมายหลายแบบทงในประเทศ และตางประเทศแตในหลกการแลวเครองฉดพลาสตกทงหลายมความแตกตางกนไป เฉพาะรปแบบของเครองฉด วสดทใชในการผลต แตมจดมงหมายนาไปใชงานนนทคลายคลงกน เครองฉดพลาสตกนนแบงตามลกษณะของทศทางการฉดได 4 แบบ ดงน 2.4.1.1กกแบบ A เปนแบบทางานในแนวนอนพลาสตกไหลเขาแบบเปนเสนตรงตามแนวนอนตงฉากกบระนาบของแมพมพ แบบนนยมใชกนมากทสด (ดงรปท 2.1)

รปท 2.1กกแสดงเครองฉดพลาสตก แบบ A [6] 2.4.1.2 กกแบบ B เปนแบบหวฉดอยในแนวตงแตพลาสตกจะไหลเขาแมพมพในแนวนอน โดยพลาสตกเหลวทออกจากระบอกสบในแนวดงแลวจะเปลยนทศทางไปเปน 90 องศา ไปอยในแนวนอน ไหลเขาไปแบบแนวตงฉากกบระนาบ ของแมพมพเชนเดยวกบแบบ A แตแบบB นนเปนการออกแบบพเศษในกรณททางานปกตทไมสะดวก (ดงภาพท 2.2)

รปท 2.2กกแสดงเครองฉดพลาสตก แบบ B [6] 2.4.1.3กกแบบ C เปนแบบทางานในแนวดงโดยพลาสตกเหลวจะถกสงฉดเขาไปในแนวตงฉากกบระนาบของแมพมพ (ดงรปท 2.3)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

7

รปท 2.3กกแสดงเครองฉดพลาสตก แบบ C [6]

2.4.1.4กกแบบ D เปนแบบหวฉดอยในแนวดงโดยพลาสตกเหลวจะถกสงฉดเขาไปในแนวเดยวกบระนาบของแมพมพ สาหรบเครองหวฉดแบบ C และแบบ D เหมาะสาหรบฉดหมชนสวนทเปนโลหะเชน ดามไขควง ดามมด (ดงรปท 2.4)

รปท 2.4กกแสดงเครองฉดพลาสตก แบบ D [6] 2.4.2กกรรมวธการฉดพลาสตก

การฉดพลาสตก คอ การผลตชนงานโดยทใชเมดพลาสตกปอนเขาทเครองฉด และเครองฉดจะใหความรอนเมดพลาสตกจนหลอมละลายเปนของเหลวแลวฉดพลาสตกเหลว เขาไปในแม พมพ ทาใหไดรปรางชนงานตามแมพมพ จากนนทาการปลดชนงานออกจากแมพมพ เชน กลองเกบดนสอ ขนนา กะละมงพลาสตก ฯลฯ [9]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

8

รปท 2.5กกแสดงขนตอนการฉดพลาสตก [6]

2.5กกทฤษฎทวไปเกยวกบแมพมพพลาสตก [9] แมพมพพลาสตก หมายถงแมพมพทใชในการผลตชนสวนหรอผลตภณฑพลาสตก ซงการทจะสรางแมพมพชนดใดจะขนอยกบรปรางลกษณะของผลตภณฑชนดพลาสตกและความสะดวกรวดเรวในการผลต โดยทวไปสามารถจาแนกประเภทแมพมพพลาสตกไดดงตอไปน

2.5.1กกแมพมพฉด (Injection Molding) เปนกรรมวธการผลตผลตภณฑพลาสตกทนยมใชกนมากในปจจบนเพราะสามารถผลตชน งาน

ทมรปรางซบซอนไดดและมหลายลกษณะงาน เชน ชนสวนเครองใชไฟฟาและอเลกทรอนกส ชนสวนยานยนต เครองใชในครวเรอน บรรจภณฑ ของเดกเลน เครองสาอาง เปนตน การผลตชนงานนนจะใชเมดพลาสตกปอนเขาทเครองฉด เครองฉดจะทาหนาทหลอมละลายเมดพลาสตกและฉดพลาสตกเหลวเขาสแมพมพ คงความดนและอดพลาสตกเหลวเขาเตมแมพมพและชนงานจะถกหลอเยนดวยขณะฉด เพอใหไดชนงานรปรางตามแมพมพแลวจงเปดแมพมพเพอทาการปลดชนงาชนงานออกจากแมพมพ โดยทวไปถามการบารงรกษาแมพมพเปนอยางดจะทาใหอายการใชงาน 500,000-1,000,000 Shotsซง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

9

ตวอยางรปแมพมพฉดพลาสตกและผลตภณฑจากแมพมพฉดพลาสตก (ดงรปท 2.6 และ 2.7)

รปท 2.6กกแสดงแมพมพฉดพลาสตก [6]

รปท 2.7กกแสดงผลตภณฑจากแมพมพฉดพลาสตก [6]

2.6กกการแบงประเภทแมพมพฉดพลาสตก [6] จากคณสมบตของพลาสตกทสามารถแปรรปรางไดตามทตองการ โดยในการแปรรปตองมแมแบบเปนตวทาใหเกดรปทรงของชนงานขนสาหรบแมแบบหรอแมพมพนนทใชผลตชนงานดวยวธฉด จะเรยกวา “แมพมพฉด” สาหรบแมพมพฉดมการใชกนมากในโรงงานอตสาหกรรมมอยดวยกนมากมายหลายชนด ซงสามารถแบงชนดของแมพมพฉดพลาสตกได ดงน 2.6.1กกแมพมพฉดแบบสามแผน (Three Plate Mold)

แมพมพฉดแบบสามแผน เปนแมพมพฉดทออกแบบใหมเสนแบงสวนแมพมพสองเสนหรอมชองเปดแมพมพ 2 ชอง สวนใหญจะใชในการออกแบบแมพมพฉดทตองการใหมระบบปลดแกนรวงและรเขาออกจากชนงานโดยอตโนมต กลาวคอ เมอสนสดขบวนการฉด แมพมพจะแยกเปดออกตามแนวเสนแบงสวนแมพมพเสนท 1 ซงในสวนนจะประกอบดวยแกนรฉดและรวง ในขณะเดยวกนกจะแยกแกนรเขา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

10

ออกจากชนงานดวย หลงจากนนเมอแมพมพเลอนเปดตอไปกจะแยกเปดออกตามแนวเสนแบงสวนแมพมพเสนท 2 อกขนหนง เพอปลดชนงานออกจากแมพมพ (ดงรปท 2.8)

รปท 2.8กกแสดงแมพมพฉดแบบสามแผน (Three Plate Mold) [11]

2.6.2กกแมพมพฉดแบบแยกดานขาง (Split Mold) เปนแมพมพฉดทออกแบบสาหรบชนงานทมรองหรอบาดานนอก สวนของบาจะแยกเปน

ชนสวนหลายชนสวนทสามารถเลอนไดและควบคมใหอยในตาแหนงดวยกรอบบงคบชนสวนทจะประกอบกนเปนเบาของแมพมพเคลอนทไดโดยอาศยอปกรณหรอกลไกลตางๆ เชน สลกเฉยง ขาเตะ สปรง ลกสบ และกระบอกสบ เปนตน (ดงรปท 2.9)

รปท 2.9กกแมพมพฉดแบบแยกดานขาง (Split Mold) [11]

2.6.3กกแมพมพฉดแบบคลายเกลยว (Unscrewing Mold) เปนแมพมพฉดทออกแบบสาหรบผลตชนสวนทมรองหรอบาดานในเชน ชนงานทมเกลยวใน

การขนรปเกลยวจะตองอาศยสวนคอรทเปนเกลยวและออกแบบใหมระบบปลดหรอคลายเกลยวโดยอตโนมต เชน ในกรณทเปนการผลตชนงานจานวนนอยชน สวนคอรทเปนเกลยวอาจนาใสแมพมพดวย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

11

มอ เมอสนสดขบวนการฉดแลว จงนาชนงานและสวนคอรออกมาคลายเกลยวขางนอกดวยมอหรอมอเตอรขนาดเลกสาหรบชนงานทมจานวนมากชน การคลายเกลยวของสวนคอรอาจจะเปนแบบอตโนมตหรอกงอตโนมตกได อปกรณทใชคลายเกลยวอาจใชมอควบคมหรอใชเพลาเกลยวหยาบหรอเกลยวหลายปากหรอใชระบบเฟองนพเคราะห (ดงรปท 2.10-2.11)

รปท 2.10กกแมพมพฉดแบบคลายเกลยวดวยเกลยวหลายปาก (Unscrewing Mold) [11]

รปท 2.11กกแมพมพฉดแบบคลายเกลยว ดวยระบบเฟองนพเคราะห[11]

2.6.4กกแมพมพฉดแบบสองแผน (Two Plate Mold) เปนแมพมพแบบงายๆทใชผลตชนงานทปราศจากรองหรอบา ลกษณะของแมพมพแบบนจะมเสนแบงสวนแมพมพเพยงเสนเดยวหรอมชองเปดสาหรบปลดชนงาน แกนรวงและแกนรฉดเพยงชองเดยวเทานน (ดงรปท 2.12)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

12

รปท 2.12กกแมพมพฉดแบบสองแผน (Two Plate Mold) [11]

2.6.5กกแมพมพฉดแบบรวงรอน (Hot-Runner Injection Mold) แมพมพฉดแบบรวงรอน หรอบางครงจะเรยกวา แมพมพฉดแบบปราศจากรวงหรอรฉด

(Sprueless-Runner Mold) เปนแมพมพทไดรบการออกแบบเพอลดปญหาทเกดจากระบบปอนของแมพมพ ทาใหแมพมพแบบอมเพรสชนเดยวไมมแกนรฉดตดอยและแมพมพแบบหลายอมเพรสชนจาไมมแกนรฉด แกนรวงและแกนรเขาตดอยทชนงานเมอสนสดขบวนการฉดเปนการชวยประหยดพลาสตกทตองสญเสยไปกบระบบปอนอกทง นอกจากนยงลดเวลาในการตกแตงชนงานและปลดแกนรเขาออกจากชนงานในภายหลงไดอกดวยระบบปอนของแมพมพจะออกแบบเปนพเศษโดยใหมตวทาความรอนตดอยเพอใหความรอนแกระบบปอนทาใหพลาสตก ทอยในระบบปอนมสภาพหลอมอยตลอดเวลาพรอมทจะถกฉดเขาส อมเพรสชนของแมพมพสาหรบผลตชนงานชนตอไปได ทาใหระยะเวลาในการฉดชนงานพลาสตกแตละชนสนลงเปนการชวยเพมปรมาณการผลต เนอง จากจะตองมการออกแบบระบบปอนเปนพเศษทาใหแมพมพชนดนมราคาคอนขางสง ดงนนจงเหมาะสาหรบการผลตชนงานจานวนมากจงจะคมทน (ดงรปท 2.13)

รปท 2.13กกแมพมพฉดแบบรวงรอน (Hot-Runner Injection Mold) [11] 2.6.6กกแมพมพฉดแบบชน (Stack Mold)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

13

แมพมพฉดแบบชน เปนแมพมพฉดในการผลตชนสวนทมขนาดเลกและยาวหรอ มขนาดบางแตกวาง เชน ดามกรรไกร ไมแขวนเสอ ฝาถงตางๆ เปนตน ในแมพมพอาจมหลายอมเพรสชนจนเตมเนอทของแผนแมพมพแลวกยงคงมเนอพลาสตกหลอมคางอยในกระบอกฉดอกมาก กลาว คอ ปรมาณเนอพลาสตกหลอมทเครองฉดพลาสตกสามารถผลตไดในแตละรอบของการฉดนนม เหลออยมาก เพอเพมการใชประโยชนจากเนอพลาสตกหลอมทเครองผลตไดน อาจทาไดโดยการออกแบบแมพมพใหมแผนแมพมพซอนๆ กนหรอทาแผนแมพมพหลายๆชนนนเอง(ดงรปท 2.14)

รปท 2.14กกแมพมพฉดแบบชน (Stack Mold) [11]

2.6.7 แมพมพฉดพลาสตกแบบมตวเลอนดานขาง (Slide Mould) Slide Mould คอ แมพมพฉดทมแนวการเปดหลกทางเดยวและมการเคลอนทเปดดานขาง

โดยใช Angular pin เปนตวดนให Slide เลอนออกดานขาง เปนแมพมพทออกแบบสาหรบชนงานทมรองหรอบาดานใน

รปท 2.15กกแมพมพฉดพลาสตกมตวเลอนดานขาง (Slide Mould) [7]

2.7กกสวนประกอบของแมพมพฉด [6]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

14

สวนประกอบของแมพมพฉด นนจะแบงออกเปน 2 ตอนหรอ 2 สวนใหญๆ คอ สวนแรก สวนทยดอยกบแผนยดทอยกบทของเครองฉดพลาสตก (แสดงดวยเสนศนย) เรยกวา สวนทอยกบท และอกสวนหนง จะยดอยกบแผนยดทเคลอนทของเครองฉดพลาสตก เรยกวา สวนเคลอนท

สาหรบการหดตวรดตดกบคอรของเนอพลาสตกน หมายความวา อาจจาเปนตองใชระบบปลดบางแบบมาชวยดนปลดชนงานออกการเคลอนทของระบบปลดชนงานจะกระทาไดงายถาแผนคอรยดอยกบสวนทเคลอนทของแมพมพ นอกจากในกรณนทเปนแมพมพเบองตนแบบอมเพรสชนเดยว ทซงเนอพลาสตกถกฉดผานปลอกรฉดเขาทางดานใตของชนงานโดยตรงนยมยดแผนเบาตดกบสวนทอยกบทและแผนคอรกบสวนทเคลอนท

2.7.1 อมเพรสชน (lmpression) แมพมพฉดเปนแมพมพทประกอบขนจากชนสวนตางๆ หลายชนเกดเปนโพรงภายในทเรยกวา อมเพรสชน สาหรบอมเพรสชนเกดขนจากการประกอบชนสวนแมพมพ 2 ชน คอ 2.7.2.1 เบา (Cavity) ซงเปนแมพมพตวเมยทาใหเกดเปนรปรางภายนอกของชนงาน 2.7.2.2 คอร (Core) เปนสวนของแมพมพตวผททาใหเกดรปรางภายในของชนงาน 2.8 อนเสรตของเบาและคอร (Cavity and Core Plates) [6]

สาหรบแมพมพทมอมเพรสชนคอนขางประณตซบซอนและเปนแมพมพหลายอมเพรสชน หากจะพยายามทาแผนเบาและแผนคอรขนจากแผนเหลกชนเดยว จะพบวามความลาบากมากและราคาแพง วธทาแมพมพทไดจากการประกอบของแผนยดอนเสรตจงถกนามาใชแทน ซงตอมาภายหลงจากการเฉอนขนรปแลวเราเรยกวาแผนเหลกเลกๆ นวา อนเสรต (Insers) และสวนทขนรปภายในของชนงานหรอเปนตวเมย เรยกวา อนเสรตเบา จากนนจงนาอนเสรตเหลานสวมและขนเขากบรในแผนเหลกทเรยกวา แผนยดอนเสรต รเหลานอาจเจาะเปนรตนหรอเจาะทะลตลอดแผนยดแมพมพ (ดงภาพท 2.16)

รปท 2.16กกแสดงอนเสรตของเบาและคอรแบบตางๆ[1] 2.9 ชนดของเพลานา วสดและการประกอบ [1]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

15

ผวนอกของเพลานาจะตองมความแขงและตานทานการสกหรอ ดงนนจงมกทาเพลาจากเหลกคารบอนตาหลงจากนนจงนาไปชบผวแขง กรรมวธนทาใหไดผวนอกของเพลานาทมความตานทานการสกหรอและปองกนรอยขดขวนเนองจากเพลานาจะตองเลอนเขา-ออกในรของปลอกนาอยตลอดเวลาถาเพลานาตองเผชญปญหาในการรบแรงอดมกนยมทาดวย เหลกผสมนเกล –โครเมยม

รปท 2.17กแสดงการประกอบปลอกนาและลดบา [1]

รปท 2.18กกแสดงถงขอดของการใชเพลานาแบบเพลานากบแผนแมพมพทงสอง [1]

2.9.1 หนาทของเพลานา (Function of Guide Pillars) เพลานาจะทาหนาทเกยวกบการปรบตาแหนงของหนาสมผสแมพมพปด ในระหวางขน ตอนการฉดพลาสตกนอกจากนเพลานายงมหนาทปองกนคอรของแมพมพ และทาหนาทเหมอนกบเปนสลบสลกบงคบตาแหนง เมอจะประกอบแมพมพเขาดวยกนโดยปกตชดแมพมพจาเปนตองประกอบดวยเพลานาเพอใหมนใจวาแผนแมพมพทงสองจะอยในแนวศนยเดยวกบแมพมพปด

2.9.2 การกาหนดตาแหนงของเพลานา (Positiioning of Guide Pillars) จานวนเพลานาทใชในแมพมพจะมตงแต 2 ตว สาหรบแมพมพแบบงาย ๆ ถง 4 ตว ซงมกนยม

ในแมพมพแบบสเหลยม แมพมพแบบทรงกระบอกบางแบบใชเพลานาเพยง 3 ตว 2.9.3 แหวนบงคบศนย (Register Ring)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

16

แหวนบงคบศนยหรอเรยกอกอยางหนงวา แหวนกาหนดตาเเหนงเปนชนสวนกลมแบนใชประกอบเขากบผวดานหนา (และบางทกประกอบกบผวดานหลงดวยเหมอนกน) ของแมพมพ จดมงหมายเพอกาหนดตาแหนงของแมพมพใหอยในตาแหนงทถกตองบนหนาแปลนของเครองฉดพลาสตก (ดงรปท 2.19)

รปท 2.19 การกาหนดตาแหนงของแมพมพบนหนาแปลนยดของเครองฉดดวยแหวนบงคบศนย [1]

2.9.4 การออกแบบสาหรบระบบเพลานาสองตว จะทาใหเพลานาตวหนงมขนาดใหญกวาอกตวหนง ระบบเพลานาแบบสามหรอสตวจะ

ออกแบบใหเพลานาตวหนงหรอมากกวาเยองศนยออกจากตาแหนงปกตแสดงใหเหนระบบเพลานาแบบ

สามตวซงมรของเพลานา 2 รเยองออกจากตาแหนงแนว 120 C เปนระยะ 7 มม. สวนแผนยดอนเสรตทรงสเหลยมรแถวลาง 2 รกาหนดใหระยะหางศนยรแคบกวาระยะศนยของรแถวบน 13 มม. วธเหลานทาใหมนใจไดวาแมพมพไมสามารถทจะประกอบใหผดตาแหนงได

2.9.5 ปลอกนา (Guide Bushes) ปลอกนาจะประกอบอยในแมพมพเพอใหไดผวงานทตานการสกหรอ ทเกดจากการเสยดทาน

และทาใหสามารถถอดเปลยนได ในกรณทเกดการสกหรอหรอเสยหายรของเพลานาจะออก แบบใหสวมพอดอยกบปลอกนา ในขณะทเสนผานศนยกลางภายนอกจะสวมอดอยในแผนเเมพมพ รทางดานหลงของปลอกนา และจะเจาะขยายใหไดโตกวาขนาดเสนผานศนยกลางนาเลอนโดยปกตปลอกนาจะทาจากเหลกกลาคารบอนตา และชบผวแขงซงทาใหทผวทตานทานการสกหรอปลอกนาแบบใชหนาแปลนยดทนยมใชกนทวไปสาหรบแมพมพทหนามากๆ

2.9.6 ปลอกรฉด (Sprue Bush)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

17

การฉดพลาสตก เนอพลาสตกจะถกสงออกจากหวฉดของเครองฉดพลาสตกในสภาวะของเหลว และเขาแมพมพทางรฉดผานเขาไปในอมเพรสชน รฉดเขาแบบงายๆ จะเปนรเรยวทอยภายในปลอกรฉด เนอพลาสตกทอยในรฉดเขานเรยกวา เเกนรฉด เมอสนสดการฉดพลาสตกปลอกรฉดจะเปนสวนททาใหเกดแกนรฉดจะทาหนาทเปนขอตอระหวางหวฉดของเครองฉดพลาสตกกบผวดานหนาของแมพมพและจดเตรยมรททะลทเหมาะสม ซงเนอพลาสตกสามารถไหลไปตามรนจนถงอมเพรสชนหรอไปยงจดเรมตนของระบบรปรางในแมพมพแบบหลายอมเพรสชน (ดงรปท 2.20-2.21)

รปท 2.20กกแสดงผลทเกดขนเมอปลอกหวฉดกบรฉดอยไมตรงศนยกน[1]

รปท 2.21กกแสดงการบงคบตาแหนงของปลอกรฉด [1]

(ก)กกใชสลกบงคบตาแหนง (ข)กกใชสกรบงคบตาแหนง

2.10 ความรทวไปเกยวกบผวแบงสวนแมพมพ [1]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

18

ผวแบงสวนแมพมพ หมายถง พนผวของแมพมพทงสองสวนทอยตดกบ อมเพรสชนซงจะเปนผวทตอถงกนตลอดรอบ ๆ อมเพรสชน เพอปองกนการรวของพลาสตกหลอมในอมเพรสชน

2.10.1 ผวแบงสวนแมพมพแบบราบเรยบ (Parting Surface) ลกษณะรปรางของผวแบงแมพมพจะขนอยกบรปรางของชนงานทตองการฉด เปนสวนใหญ

ตวอยางเชน สวนเบาของแมพมพสามารถกดเซาะเปนรองลกลงไปบนผวของแผนแมพมพเพยงดานเดยวได

2.10.2 ผวแบงสวนแมพมพแบบไมราบเรยบ (Non-Flat Parting Surface) ชนงานจานวนมากทตองการผลตซงมเสนแบงสวนชนงานทไมอยในแนวราบ หรอผวโคง ใน

กรณเหลานผวแบงสวนแมพมพจะเปนชน เปนรปพรรณ หรอเปนมม 2.10.2.1 ผวแบงสวนแมพมพแบบเปนชน (Stepped Parting Surface)

พจารณาจากชนงานรปตว Z ขนาดโตสดของชนงานเมอมองทางทศทางเปด-ปด แมพมพจะอยตรงสวนดานบนของรป Z ชนงานทจะตงฉากกบผวหนาดานบนของชนงานทาใหสามารถทาเบาของแมพมพเพอขนรปทงหมดของชนงานบนแผนแมพมพเพยงดานเดยวได 2.10.2.2 ผวแบงสวนแมพมพแบบเปนรปพรรณ (Profiled Parting Surface)

แมพมพของชนงานทประกอบดวยผวแบงสวนแมพมพแบบเปนรปพรรณ ชนงานจะแสดงไวในรป ก ขอสงเกตรปหนาตดของชนงานกระทากนตลอด แตรปดานขางมสวนโคงประกอบอยเนองจากขอบของชนงานตงฉากกบผวดานบน ดงนนจงสามารถทาเบาทงหมดบนแผนแมพมพดานเดยวได ดวยเหตนรปทรงทวๆไปของผวแบงสวนแมพมพจะมรปรางตามลกษณะของผวดานในของชนงานรป ข เพอใหการผลตแมพมพของชนงานลกษณะนทมหลายอมเพรสชนกระทาไดงายจงมกทาผวรปพรรณยาวตลอดความกวางหรอความยาวของแมพมพรป ค ตาแหนงของอมเพรสชนแตละอนกจะสามารถทาขนในตาแหนงทตองการ 2.10.2.3 ผวแบงสวนแมพมพแบบเปนมม (Angled Parting Surface)

บอยครงทผออกแบบมกจะเผชญกบปญหาของชนงานทมรปทรงแบบงายๆ แตถาผวแบงสวนแมพมพแบบราบเรยบจะไมสามารถดนปลดชนงานออกได เชนในรป ก และ ค แตถาใชผวแบงสวนแมพมพแบบเปนมน(ข) จะสามารถดนปลดชนงานออกไดในแนวเปด-ปดแมพมพ 2.10.2.4 ผวแบงสวนแมพมพทมรปซบซอน (Complex Edge Forms)

จากหวขอทผานมาสวนใหญเปนชนงานทมรปรางของขอบคงท (ไดแก ขอบสเหลยม ขอบมมแหลม หรอขอบทมนเปนรศม) ตอจากนจะพจารณาถงชนงานทมรปรางของขอบไมคงทซงจะมผลทาใหผวแบงสวนแมพมพทมรปรางซบซอนดวย แตในเบองตนจะนาชนงานทเปนรปทรงงายๆ เพอสะดวกและเขาใจไดงายในการพจารณา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

19

2.10.2.5 ผวแบงสวนแมพมพแบบเปนชนและเปนรปพรรณเฉพาะแหง (Local -Stepped and Profiled Parting Surfaces)

ชนงานรปทรงโดยปกตทว ๆ ไป เชน สเหลยม ทรงกระบอก เปนตน อาจมรปทรงอนมแตกตางไปจากรปทรงปกตประกอบรวมอยดวยหนงหรอสองแหงลกษณะเชนน เปนเหตทาใหจา เปนทจะตองทาผวแบงสวนแมพมพในลกษณะหรอเปนชนหรอเปนรปพรรณ วธทดทสด คอทาผวแบงสวนแมพมพทเปนชนหรอเปนรปพรรณเฉพาะตาแหนงทมรปรางของชนงานเปลยนแปลงไป จากรปทรงปกต เพอใหผวแบงสวนแมพมพสวนใหญเปนผวเรยบ 2.10.2.6 การสมดลผวแมพมพ (Balancing of Mold Surfaces)

เมอผวแบงสวนแมพมพไมราบเรยบ ในบางกรณจาเปนตองพจารณาถงแรงทกระทาตอแม พมพอยางสมดลดวยเพอใหเขาใจไดดยงขนลองพจารณาตวอยาง ซงเปนแมพมพทมผวแบงสวนแบบเปนชนพลาสตกหลอมทฉดหลอมเขาไปในอมเพรสชนภายใตแรงดนจะมแรงกระทา ซงมกจะดนแมพมพใหเปดออกไปทางดานขาง (ทศของลกศร x) หากเกดลกษณะเชนนขนจะทาใหเกดเปนครบบนผวทเอยงเปนมมการเคลอนทระหวางแมพมพทงสองนจะถกตานดวยเพลานา แตเนองจากแรงทเกดขนคอนขางมาก และพกดของเพลานาและปลอกนายอมจะมโอกาสทจะเกดครบบนผวงานได สาหรบแมพมพแบบนมกจะออกแบบใหมอมเพรสชนเปนจานวนเลขค เพราะอมเพรสชนทอยตรงขามกนระหวางแนวศนยกลางของแมพมพจะชวยสมดลแมพมพได 2.11 การระบายอากาศ (Venting) [6]

เมอพลาสตกหลอมเหลวถกฉดเขาไปในอมเพรสชนอากาศภายในอมเพรสชน จะถกเนอพลาสตกเขาแทนทโดยปกตอากาศจะหนออกไปไดตรงรอยตอระหวางแผนแมพมพทงสอง แตหากการปรบแตงผวรอยตอมความราบเรยบมากหรอสวนของเบาหรอคอร มความหนาหรอลกมากอากาศจะถกขงอยในอมเพรสชน ซงจะทาใหเกดรอยตาหนหรอทาความเสยหายใหกบชนงานได เชน ทาใหเกดรอยดางเนอพลาสตกเปลยนส ทาใหเกดรอยบม การเตมเนอพลาสตกไมเตมอมเพรสชน เปนตน ชองอากาศโดยปกตจะทาเปนรองตนๆ ทมความลกไมเกด 0.05 มม. (0.002 นว) และกวาง 3 มม. (0.125 นว) โดยตดเฉอนบนเขตผวแบงสวนแมพมพ ตาแหนงของอมเพรสชนทควรจะทาชองอากาศม ดงน

1. จดทอยหางจากรเขามากทสดในชนงานทสมมาตรกน 2. จดพลาสตกหลอมไหลมาบรรจบกนในอมเพรสชน 3. ตรงผวทลกทสดของรองในแผนเบาของแมพมพ

2.12 ระบบปอน (Feed System) [6] 2.12.1 รวง (Runner)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

20

คอ รองทตดเฉอนในแผนแมพมพเพอใหรฉดและรเขาอมเพรสชนตดตอถงกนไดสาหรบแมพมพแบบสองแผน สวนรวงจะอยบนผวแบงสวนแมพมพในขณะทแมพมพทมการออกแบบคอนขางซบซอนรวงอาจอยในตาแหนงใตผวแบงสวนแมพมพ (ดงภาพท 2.22) 2.12.1.1กกรปทรงหนาตดของรวง (Runner Cross – Section Shape) รปทรงหนาตดของรวงทใชในแมพมพ โดยปกตจะเลอกใชแบบใดแบบหนง

1. แบบคางหม 2. แบบสเหลยมมมฉาก 3. แบบกลม

รปท 2.22กกแสดงรวงทมรปทรงหนาตดตางๆ กน [6]

2.12.1.2กกขนาดของรวง (Runner Size) จะเลอกใชขนาดของรวงจะตองพจารณาแฟกเตอรตางๆ ดงน

(1)กกรปทรงหนาตดของรวงและปรมาตรของชนงาน (2)กกระยะทางของรวงหลกหรอรฉดไปยงอมเพรสชน (3)กกการพจารณาเกยวกบการหลอเยนระบบรวง (4)กกขนาดของมดกดทสามารถใชได (5)กกชนดของพลาสตกทใช

กาหนดให Sกกก = ความหนาของชนงาน D , กก= เสนผานศนยกลางของรวง (มลลเมตร.) Gกกก= นาหนกของชนงาน (กรม) Lกกก= ความยาวของรวงพจารณาเพยงคาวตเดยว (มลลเมตร.) f L กก = คาแกไข (Correction Factor) (ทมา: TGI (สถาบนไทย-เยอรมน)) กราฟนใชสาหรบวสดประเภท PE,PP,PA,PC,POM (ดงรปท 2.23-2.24)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

21

รปท 2.23กกแสดงกราฟนาหนกและเสนผานศนยกลางของรวง

(ทมา: TGI สถาบนไทย-เยอรมน) [12]

รปท 2.24กกแสดงกราฟความยาวของรวง

(ทมา: TGI สถาบนไทย-เยอรมน) [12] 2.12.1.3กกการรางแบบรวง (Runner Layout)

การรางแบบระบบรวงจะขนอยกบแฟกเตอรตางๆ ดงน 1)กกจานวนของอมเพรสชน

2)กกรปทรงของชนงาน 3)กกชนดของแมพมพ (คอแมพมพแบบสองแผนหรอแบบหลายแผน) 4)กกชนดของรเขา 2.13 รเขา (Gates) [6]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

22

รเขา คอ รองหรอรเลกๆ ทตอระหวางรวงกบอมเพรสชน ขนาดพนทหนาตดจะมขนาดเลกเมอเปรยบเทยบกบระบบปอนสวนทเหลอ เหตททาใหมพนทหนาตดเลกๆ กเพอ 1. แกนรเขาจะแขงตวไดเรวหลงจากทอมเพรสชนถกเตมเนอพลาสตกจนเตม 2. ทาใหสามารถแกนรเขาไดงาย และในแมพมพบางแบบทใหสามารถปลดแกนรเขาได โดยอตโนมต 3.กหลงจากปลดแกนรเขาไดแลวจะเหลอรอยตาหนบนชนงานเลกๆ เทานน 4.กสามารถควบคมการเตมพลาสตกในแมพมพหลายอมเพรสชนไดด 5.กความจาเปนทตองอดเนอพลาสตกเขาไปในอมเพรสชนมากกวาทตองการ เพอแกไขขนาดเนองจากการหดตวจะมนอยลง

2.13.1 การกาหนดตาแหนงของรเขา (Positioning of Gate) ตาแหนงของรเขาควรอยในตาแหนงทเกดการไหลเตมเนอพลาสตกในอมเพรสชน อยาง

สมาเสมอและกระจายการไหลของเนอพลาสตกเขาไปยงสวนตางๆ การกระจายการไหลของเนอพลาสตกทไหลมาบรรจบกนจะไมทาใหเกดเปนเลยเชอมของเนอพลาสตกทตอมา จะกลายเปนจด ออนทางแมคคานคและเปนรอยมลทนบนผวงาน

ตาแหนงของรเขาทดมลกษณะนจะใชไดเฉพาะรปทรงของชนงานบางแบบเทานน เชน ชนงานทมภาคตดวงกลม ตวอยางเชน รปถวยหรอรปกรวยทสามารถปอนพลาสตกเขาศนยกลางของฐาน หรอยอดแหลมไดทศทางการไหลของพลาสตกหลอมทปอนเขาตรงศนยกลางเปรยบเทยบกบการปอนเขาทางดานขาง

2.13.2 ชนดของรเขา (Types of Gate) 2.13.2.1 รเขาแบบเขม (Pin-Point Gate)

รเขาแบบนเปนแบบกลมทใชปอนเขาทางดานใตของชนงานและเพราะรเขาแบบน ทมขนาดเสนผานศนยกลางคอนขางเลก ดงนนจงมกนยมกนมากกวารแบบนรฉดซงตองปรบแตงผวในภายหลง อยางไรกตามรเขาแบบเขมจะใชสาหรบแมพมพบางแบบเทานน รเขาแบบเขมนอกจากใชปอนเขาตรงผานศนยกลางของชนงานแลวยงใชในลกษณะเปนรเขาแบบหลายจด และรเขาแบบจดเดยวแตเยองศนย เทคนคเหลานจะใชกบพลาสตกทมคณสมบตในการหดตวทแตกตางกนและมกใชงานในลกษณะเดยวกนกบรเขาแบบฟลม (ดงรปท 2.25)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

23

รปท 2.25กกแสดงรเขาแบบเขม (Pin-Point Gate) (ทมา: TGI สถาบนไทย-เยอรมน) [12]

สตรทใชคานวณแบบรเขาแบบเขม (Pin-Point Gate)

สตร = 3

4

r

Q

(.......... 2.1)

r 3 = Q4

r = 34

Q

เมอ Q = ปรมาตร (V ) ของชนงาน r = รศมของทางเขา 2.14 ระบบปลดชนงาน (Ejection) [6]

เพอความสะดวกในการทางานบนเครองฉดพลาสตกจะจดเตรยมระบบกระทงอตโนมตสาหรบดนใหระบบปลดชนงานทางาน ระบบปลดชนงานจะแยกกลาวเปน 3 สวนคอ 1.กหองระบบปลดชนงาน (Ejector Grid) 2.กแผนประกอบตวปลด (Ejectior Plate Assembly) 3.กวธดนปลดชนงาน (The Method of Ejection)

2.14.1กหองระบบปลดชนงาน หองระบบปลดชนงานหรอชองระบบปลดชนงานเปนสวนของแมพมพ ททาหนาทรองรบแผนแมพมพและจดเตรยมชองวางทแผนประกอบตวปลดสามารถประกอบเขาไป และทางานได โดยปกตหองระบบปลดชนงานจะประกอบดวยแผนหลง (Back Plate) ซงใชสาหรบยดแทงรองรบ(Support Block) ทมรปรางตอการทางาน หองระบบปลดชนงานมลกษณะการออกแบบทแตกตางกนอย 3 แบบ คอ 1.กหองระบบปลดชนงานแนวตรง (In-Line Ejectior grid)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

24

2.กหองระบบปลดชนงานแบบกรอบ (Frame-Type Ejectior grid) 3.กหองระบบปลดชนงานแบบรองรบดวยแทงทรงกระบอก (The Circular Support Block Grid)

2.14.2 หองระบบปลดชนงานแนวตรง แบบนจะประกอบดวยแทงรองรบทรงสเหลยม 2 แทงยดอยกบแผนหลง แผนประกอบตวปลด

ซงแสดงดวยเสนศนยจะประกอบอยในชองขนานระหวางแทงรองรบทงสอง(ดงภาพท2.26)

รปท 2.26กกแสดงหองระบบปลดชนงานแนวตรง [9]

2.15 แผนประกอบตวปลด (Ejector Plate Assembly) [6] แผนประกอบตวปลดเปนสวนหนงของแมพมพทใชชนสวนตวปลดชนงาน แผนประกอบทงชด

จะสวมอยในชองภายในของหองระบบปลดชนงานและอยดานหลงของแผนแมพมพ โดยตรงประกอบดวยแผนตวปลด (Ejector Plate), แผนยดตวปลด(Retaining Plate) และเพลาดนปลด(Ejector Rod) (ดงรปท 2.27)

รปท 2.27กแสดงแผนประกอบตวปลด[9] 2.15.1 แผนตวปลด (Ejector Plate)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

25

วตถประสงคของชนสวนนใชสาหรบถายทอดแรงดนปลดระบบกระทง ของเครองฉดพลาสตกไปยงชนงานโดยผานชนสวนตวปลด

2.15.2กแผนยดตวปลด (Retaining Plate) ชนสวนนจะยดตดแนนอยกบแผนตวปลดดวยสกร วตถประสงคของการใชแผนยดตวปลดคอ

ใชยดสวนตวปลดและรายละเอยดสาหรบปลดชนงานแบบใชสลกปลด 2.15.3กการนาเลอนและการรองรบแผนประกอบตวปลด (Guiding and

Supporting -Ejector Assembly) แผนประกอบปลดนตองมการนาเลอนหรอรองรบ หากวามแนวโนมทจะเกดการบดงอเนองจาก

มแรงมากระทาทชนสวนตวปลดมากเกดไป ชนดของระบบการนาเลอนทใชจะขนอยกบขนาดของแมพมพเปนสวนใหญ

2.15.4กเพลาดนปลดและปลอกเพลาดนปลด (Ejector Rod and Ejector Rod Bush)

เพลาดนจะยดอยกบแผนปลดดวยเกลยว เพอมนใจวากระบอกจะไดศนยรวมกนจงทาเปนบาขนาดสนๆทมขนาดเสนผานศนยกลางโตกวาเกลยวเลกนอยทงบนเพลาบนเพลาปลด และแผนตวปลด

2.15.5กระบบดนกลบของแผนประกอบตวปลด (Ejector Plate Assembly Return Systems)

ระบบดนกลบดวยสปรง (Spring Erturn Systems) สาหรบแมพมพขนาดเลกทซงโครงสรางของแผนประกอบตวปลดมนาหนกเบา (ดงรปท 2.28)

รปท 2.28กกแสดงระบบดนกลบของแผนประกอบตวปลด [6] 2.16 การใชสลกปลด (Pin Ejection) [1]

แบบนเปนแบบธรรมดาทสดของเทคนคในการปลดชนงาน โดยชนงานจะถกดนปลดแรงจากเหลกเพลากลม ทเรยกวา สลกปลด (Ejector Pin) (ดงรปท 2.29)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

26

รปท 2.29กแสดงการดนปลดชนงานดวยสลกปลด [1]

รปท 2.30กแสดงการดนปลดชนงานดวยสลกปลด (ตอ) [1] 2.17 สวนดงแกนรฉด (Sprue Pullers) [1]

เมอแมพมพเปดแกนรฉดจะตองถกดงปลดออกจากปลอกรฉดเสมอเพอเตรยมฉดเสมอเพอ เตรยมฉดชนงานตอไป สาหรบแมพมพแบบอมเพรสชนเดยว เนอพลาสตกจะฉดเขาตรงสวนฐานของชนงานผานปลอกรฉดและเขาชนงาน (ดงภาพท 2.31)

รปท 2.31กแสดงสลกดงแกนรฉด [1] 2.18 การหลอเยน [6]

เพอลดอณหภมของพลาสตกรอนทฉดเขาไปในแบบซงทาใหพลาสตกแขงตวพรอมทจะเปดแบบและปลดชนงานออกมาไดดงนน จงตองรกษาอณหภมของแมแบบไวใหตา เพอใหสามารถลดความรอนแกพลาสตกทงความรอนของการเปลยนแปลง (Sensible Heat) และความรอนทแฝง (Latent Heat) ของพลาสตกไดอยางรวดเรว การหลอเยนโดยปกตจะใชนาหรออากาศเปนสารหลอเยนมากทสด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

27

ขอแนะนาสาหรบการออกแบบการหลอเยนของแมพมพฉดพลาสตก หนาทหลกของการ หลอเยนสามารถแยกออกไดเปน 2 หวขอ คอ

1. ทาใหอณหภมแมพมพสมาเสมอทวทงแมพมพ 2. ถายเทความรอนอยางมประสทธภาพออกจาก cavity ในการทจะออกแบบใหไดตามความตองการดงทกลาวมาแลวนน เราควรจะคานงถงขอ

ตอไปนในทางปฏบต 1. คณภาพของชนงานขนอยกบความสมาเสมอของอณหภมในแมพมพ 2. เวลารอบทเหมาะสมและประหยดเวลาในการฉดขนอยกบการถายเทความรอนออกจาก

แมพมพ ,ในการออกแบบการหลอเยนจะตองดวาจากขอทกลาวมาแลวขอไหนสาคญ ซงขนอยกบ ชนดของพลาสตกและคณภาพของชนงานทตองการระบบความรอนในแมพมพ ระบบความรอนในแมพมพ แบงเปน

1. การถายเทความรอนภายในเนอวสด 2. การพาความรอน (คอการถายเทความรอนระหวางของเหลวหรอกาซ และของแขง) 3. การแผรงส ( การถายเทความรอนเนองจากการแผของรงส )

ปรมาณความรอนทถกถายเทออกจากแมพมพอาจจะหาคาโดยใชตารางความรอน ENTHAPY รปท 2.32

รปท 2.32 แสดง Enthapy ของพลาสตกชนดตาง ๆ [6]

2.18.1 การจดวางทอหลอเยน (Arrangements of cooling system) ในการออกแบบแมพมพบอยครงทผออกแบบใสระบบการหลอเยนในขนตอนสดทายของการ

ออกแบบ ดงนนการจดวางทอหลอเยนกจดวางไวในบรเวณทมทวาง ซงบางทการวางทอหลอเยนกปลอยใหชางทาแมพมพเปนคนตดสนใจ โดยไมตองกาหนดลงในแบบ ซงขนตอนการออกแบบวธนไมเปนวธทถกตอง โดยเฉพาะอยางยงเมอเราตองการทาแมพมพทมความเทยงตรงสง ดงทแสดงไปแลว

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

28

ในขนตอนของการออกแบบแมพมพพลาสตก การวางทอหลอเยนใหมความเหมาะสม ควรจะพจารณาเปนสงแรกกอนทจะเรมการออกแบบแมพมพ ระบบการนาชนงานออก และระบบอนๆ กเปนปจจยในการออกแบบดวย แตในการวางทอหลอเยนกมความสาคญพอๆ กน ดงนนผทจะทาการออกแบบตองระลกไวเสมอวา ระบบการหลอเยนนนกมความสาคญตอความเทยงตรงของขนาดของชนงานตอรอบเวลาในการฉดและตอความสวยงาม

2.18.2 ระบบการหลอเยนของแมพมพของชนงานสเหลยม ในการผลตชนงานทมรปรางเปนแผนสเหลยมควรจะนาหลกตอไปนไปใช และสามารถนาไป

ประยกตใชกบชนงานทมรปทรงอยางอนกได ในงานทเปนแผนสเหลยมควรจะมชวงเวลาหลอเยนกวางเทากบชนงาน ดงรปท 2.33 และควรจะอยใกลกบชนงานแตอยางไรกดการวางทอหลอเยนดงกลาวจะไมสามารถทนแรงดนทสงมากของพลาสตกไดซงอาจทาใหรปรางของพลาสตกเปลยนไป ดงนนเพอเพมความแขงแรงใหชนงานจงควรใสโครงในชองหลอเยน ดงรปท 2.34

รปท 2.33 ชวงหลอเยนทดทสด [6]

รปท 2.34 รปแบบของชองหลอเยนทดทสดทสามารถทนแรงอดได [6]

เพราะมโครงการจดแบบทอหลอเยนในลกษณะนใชกบชองหลอเยนทมรปรางเปน spiral หรอ helical หรอรปรางทเปน curve การทาทอหลอเยนดงรปท 2.34 ทาใหตองเพมชนสวนเพมขนและยงเพมขนตอนการทางานมากขน และตองคานงถงการอดเพอมใหนารวดวย ดงนนเพอใหงายตอการทาแมพมพจงควรใชทอหลอเยนทมพนผวหนาตดกลมดงรปท 2.35 ขอเสยเปรยบของทอหลอเยนกลม คอ มพนทหนาตดนอยกวาแบบสเหลยม เมอ dT = bT ทอหลอเยนแบบกลมมวธการทงายกวาและคาแรง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

29

ตากวา และมความแขงแรงมากกวาชนด 2 แผน ชองหลอเยนสเหลยมจาเปนตองทาชน 2 แผนแลวนามาประกบกน ความแขงแรงของรเจาะจะมากกวาแบบสเหลยมประมาณ 4 เทา (ในทางทฤษฎ )

แรงดนสงๆ จะทาใหแมพมพเกดบดเบยวไปได ระยะของชองหลอเยนจาก cavity และระยะระหวางชองหลอเยน ในการทดสอบของนาย LINDER คอ ใชแรงดน 1000 bar วสดทาแมพมพคอ St 60 No.1.0060(DIN) ซงมการขยายตวของเหลก 2x109 N/mm2 และใหแมพมพผดรปไปได 2.6 μ m จะใหคาขนาดตาง ๆของระบบหลอเยนตามรปท 2.35 เสนผาศนยกลางของทอหลอเยนควรจะมขนาด 8-15 mm. ในบางกรณพเศษเทานนทใชทอหลอเยนเลกกวานได

รปท 2.35 การหลอเยนทมทอหลอเยนเปนวงกลม [6]

ตารางท 2.1 ระยะหางระหวางทอหลอเยนและระยะหางระหวางทอหลอเยนถง cavity ในการฉดชนงานทตองการความละเอยดมาก [9]

ในการฉดชนงานทตองการความละเอยดมาก และตองการคณสมบตทางกลควรจะใชระบบการ

หลอเยนทเรยกวา Soft Cooling ในการฉดชนงานทตองการความเทยงตรงและตองการคณสมบตทางกลตามทตองการ อณหภมของแมพมพนนควรจะมความใกลเคยงกบอณหภมทพลาสตกเรยงตวกนอยางเปนระเบยบ การหลอเยนนนควรจะเปนไปอยางชาๆ เพอคอยๆ ลดอณหภมลงจนกระทงนาชนงานออกจากแมพมพเปนวธทดทสด แตอยางไรกตามการใหอณหภมเยนลงอยางชาๆ นจะไมชวยประหยดเพราะเวลารอบจะนานเกนไป เพราะฉะนนวธการดงทกลาวมาแลวนนเปนเพยงวธการเสนอแนะเทานน ผทจะทาการออกแบบจะตองเปนผตดสนใจและเลอกวธการทเหมาะสมทดทสด เพอจะใหการฉดชนงาน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

30

มความสมบรณเทยงตรงและประหยดเวลาตามทตองการ ในการฉดชนงานทตองการความเทยงตรงของขนาด สงสาคญประการแรกคอ ตองใหอณหภมของแมพมพสง

2.18.3 ระยะระหวางทอหลอเยนและ Cavity ระยะระหวางทอหลอเยนและผวแมพมพ (Cavity) ยงมระยะหางทาใหการกระจายความรอน

เปนไปอยางสมาเสมอและจะทาใหอณหภมทผวแมพมพ (Cavity) สง ในระหวางการฉดซงจะทาใหชนงานผดรปไปนอยและคณสมบตทางกลดขน ทาใหเวลารอบมากขน ในทางตรงกนขามถาทอหลอเยนใกลกบ Cavity จะทาใหความรอนถายเทออกไดเรว แตมโอกาสทาใหชนงานผดรปไปและทาใหคณสมบตทางกลเลวลง ระยะทางระหวางทอหลอเยนถาระยะของทอหลอเยนนอย ๆ จะทาใหอณหภมบนแมพมพสมาเสมอ แตอยางไรกดถาเราไมสามารถทาใหทอหลอเยนอยใกลกควรจะขยายทอหลอเยนใหใหญขน ถาผนงของชนงานหนาขนกควรจะใชทอหลอเยนทโตขนเพอใหมการถายเทความรอนไดดยงขน

B = ระยะระหวางทอหลอเยนทหางมากเกนไป C = ระยะระหวางทอหลอเยนถง Cavity ทสนเกนไป D1 = เสนผาศนยกลางของทอหลอเยน

รปท 2.36 อณหภมท Cavity ไมสมาเสมอ [6]

เสนประคอเสนทแสดงอณหภมทเทากนเพอใหมการถายเทความรอนสมาเสมอเสนผาศนยกลางของทอหลอเยนควรจะเปน 1/3 ของระยะระหวางทอหลอเยน ในกรณพเศษซงไมสามารถทาตามหลกการนไดกใหเปลยนแปลงไปตามความเหมาะสมแตควรจะตามหลกการทกลาวมานใหมากทสด

2.18.4 การตอขนานและการตออนกรมของทอหลอเยน ถา Sprue gate และ Ejector ทตองการหลอเยนวางอยตรงกนขามกจาเปนตองมการหลอ

เยน 2 วงจร ในการตอแบบอนกรมเมอนาหลอเยนไหลผานทอเปนระยะทางยาวมาก นากจะมอณหภมสงขนเรอย ๆ โดยเฉพาะในแมพมพใหญ ๆ ทาใหอณหภมไมสมาเสมอกน ถาใชระบบการหลอเยนแบบอนกรมกบแมพมพทมหลายๆ เบา (Cavity) แลวจะทาใหขนาดของชนงานมความแตกตางกนได เนองจากการหลอเยนในแตละเบา (Cavity) ไมเทากนดงนนในการทจะตอแบบขนานจงควรจะนามาใช

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

31

มากกวาเพราะคาการตอแบบขนานจะทาใหการหลอเยนมความสมาเสมอทวตลอดแมพมพ แตตองใหการไหลภายในทอเทาๆ กนในแตละชดถาอตราการไหลไมเทากนกจะทาใหอณหภมของแมพมพไมสมาเสมอตามไปดวย

รปท 2.37 แสดงการตอทอหลอเยนแบบอนกรมและขนาน [6]

ระบบการหลอเยนจะตองใชซลเพอปองกนการรวซม ในขณะททาการฉดพลาสตกนาหลอเยนจะตองไมไหลซมออกมา มฉะนนจะตองหยดทาการฉด ตาแหนงของซลตองวางใหเหมาะสม เพอจะไดไมมปญหาในการประกอบแมพมพ ซลควรจะอยระหวางแผนประกบ หรอถาเปนกอน Insert ควรจะใสซลบรเวณบาของกอน Insert ควรจะหลกเลยงการใสซลตรงบรเวณขอตอของ Insert ซลอาจจะเสยหายระหวางประกอบได ในทางปฏบตกอน Insert ซงมทอหลอเยนควรจะตอโดยตรงกบแหลงจายนาหลอเยน 2.19กความรทวไปเกยวกบคาพารามเตอรการฉดพลาสตก [6]

เมอเราทราบถงหลกการทางานของเครองฉดพลาสตกแลว เราตองมาทาความเขาใจกบ พารามเตอรทเกยวของในงานฉดพลาสตกดวย เพอทจะไดแกไขปญหาทซบซอนทอาจเกดขนจากการปรบตงคาพารามเตอรตางๆ ซงพารามเตอรจะเกยวของในงานฉดพลาสตกและมอทธพลตอเวลาในการทางานตลอดจนคณภาพของชนงานนนมอยดวยกน 4 กลมใหญๆ คอ

1. อณหภม (พลาสตกเหลว แมพมพ) 2. เวลา (ฉด ยา หลอเยน และวงจรการทางาน) 3. ความดน (ฉด ยา ตานการถอยของเกลยวหนอน และในแมพมพ)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

32

4. ความเรว (ฉด ปด-เปดแมพมพ ชดฉดเคลอนเขา-ออก และรอบเกลยวหนอน) 2.19.1 อณหภมพลาสตกเหลว (Melt Temperature) อณหภมเหลวพลาสตก

เปนอณหภมของพลาสตกเหลวทออกมาจากหวฉดในขณะทาการฉด โดยทวไปสวนมากจะบอกมาเปนชวงกวาง เชน 230-280 C สาหรบการตงอณหภมทแผนความรอนสามารถทาได 2 วธคอ

1. เรมจากอณหภมตา และคอยๆ สงขน (จากกรวยเตมพลาสตกไปยงหวฉด)อณหภมพลาสตกเหลวทตองการ 250 C

2. เรมจากอณหภมสงและคอยๆ ตาลง (จากกรวยเตมพลาสตกไปยงหวฉด) อณหภมพลาสตกเหลวทตองการ 250 C วธนนยมใชกนมากคอใชอณหภมตาและคอยๆ สงขน (จากกรวยเตมพลาสตกไปยงหวฉด) เพอปองกนพลาสตกตรงตาแหนงใตกรวยเตมพลาสตกอาจเกดหลอมเหลวจนเกดการอดตนได เชน ถาเราตองการอณหภมของพลาสตกเหลว 250 C เพราะฉะนนอณหภมของแผนความรอนทชวงอนๆ กไมควรเกน 250 C เพราะถาตงไวเกนมากเทาไรพลาสตกกมโอกาสเสอมสภาพมากขนเทานน (ดงรปท 2.38)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

33

รปท 2.38 แสดงการตงอณหภมของกระบอกฉดของเกลยวหนอนแบบมชวงไลกาซ [6]

2.19.2 อณหภมของแมพมพ (Mold Temperature) เราสามารถควบคมอณหภมไดโดยใชอปกรณควบคมอณหภมของนา หรอนามนทไหลเขาหมนเวยนอยในแมพมพอณหภมของแม พมพทจะทาการปรบตงนนขนอยกบชนดของพลาสตก คอ ถาเปนพวกอะมอรฟสเทอรโมพลาสตก เราจะใชอณหภมตาสวนพารเชยลครสตลไลนเทอรโมพลาสตกจะใชอณหภมสงกวา

2.19.3 อณหภมกระบอกฉด (Barrel Temperature) โดยทวไปแลวอณหภมกระบอกฉดจะแบงออกเปน 3 สวน คอ สวนหนา สวนกลาง สวนหลง ซงจะเปนแผนความรอนทตดอยกบกระบอกฉดการตงอณหภมกระบอกฉดจาเปนจะตองปรบใหเหมาะสมกบการทางาน ซงโดยทวไปการตงอณหภมกระบอกฉดม 3 แบบ คอ

1.กกแบบอณหภมลดลง (จากหวฉดไปยงกรวยเตมพลาสตก) โดยการตงอณหภม แบบนจะใชเมอระยะชกสกรมคาระหวาง 1-1.5 เทา ของขนาดเสนผานศนยกลางของสกร

2.กกแบบอณหภมคงท โดยทการตงอณหภมกระบอกฉด แบบนจะใหเมอระยะชกของสกรอยระหวาง 1.5-2 เทา ของขนาดเสนผานศนยกลางสกร

3.กกแบบอณหภมเพมขน(จากหวฉดไปยงกรวยเตมพลาสตก) โดยการตงอณหภมแบบนจะใชเมอระยะชกสกรคาระหวาง 2-3 เทา ของเสนผานศนยกลางสกร

2.19.4 อณหภมปลดชนงานออกจากแมพมพ (Demold Temperature) อณหภมแมพมพตวแปรหนงทมผลตอคณภาพของชนงาน การเปลยนแปลงคาของอณหภมแมพมพมอทธพลตอความดนในแมพมพเชนเดยวกบอณหภมพลาสตกเหลว คอ ระหวางจงหวะการฉดความหนดของพลาสตกเหลวจะเปลยนแปลงอณหภมแมพมพ จะมอทธพลไมมากกวาชนงานทมความหนามความหนามากแตจะมอทธพลตอชนงานบางและมระยะทางไหลทยาว

2.19.5 ระยะชกสกร (Metering Stroke) ระยะชกสกร คอ ระยะพลาสตกเหลวหนาสกร โดยจะแสดงถงปรมาตรพลาสตกเหลวทตองการฉดเขาแมพมพ โดยทวไปจะมคาอยในชวง 1-3 เทา ของขนาดเสนผานศนยกลางสกร หากคานไมถกคานวณใหถกตองกจะทาใหพลาสตกเหลวทเขาสชนงานไมพอดกบปรมาตรทตองการ

2.19.6 เวลาในการฉด (Injection Time) สาหรบเวลาในการฉดจะขนอยกบความเรวในการเคลอนทตามแนวแกนของตวเกลยวหนอน (ความเรวฉด) และระทางของพลาสตกเหลวทอยหนาปลายเกลยวหนอน

2.19.7 เวลาในการฉดยา (HoIding Time) มบทบาทมากตอคณภาพของชนงานฉดทได เพราะถาใชเวลาในการยาเพอรกษาความดนนนอยเกนไป ชนงานกจะเกดรอยยบทผวไดแตถาใชนานเกนไปกอาจเกดความเคนภายในเนอชนงานได

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

34

2.19.8 เวลาในการหลอเยน (Cooling Time) เวลาในการหลอเยนมอย 2 ชวง คอ ชวงแรกเปนเวลาในการหลอเยนทสามารถปรบตงใหกบเครองได สวนใหญทใชในการฉดแตละครงเวลาในการหลอเยนทเราทาการปรบตงจะนานแคไหนกขนอยกบอณหภมของชนงานทอยในแมพมพ ทเราตองการวาจะใหอณหภมเทาไร สวนเวลาในการหลอเยนชวงทสองเปนเวลาในการหลอเยนทงวงจร คอ เปนเวลาในการลดอณหภมทงหมดของชนงานตงแตเรมฉดพลาสตกเหลวเขาแมพมพทาการยารกษาความดนและรวมกบเวลาในการหลอเยนทปรบตงจนกระทงแมพมพเรมเปด

2.19.9 ความดนฉด (Injection Pressure ) ความดนฉดเปนความดนทเกดขนกบพลาสตกเหลวทอยหนาปลายเกลยวหนอน เนองจากความดนของนามนไฮดรอลกสทกระทาตอพนทหนาตดของลกสบ ความดนนเองทเปนตวทาใหพลาสตกเหลวทอยหนาปลายเกลยวหนอนเคลอนทเขาใน แมพมพและจะไหลเขาเตมแมพมพหรอไมกขนอยกบความดนฉดนเหมอนกน ความดนนเองเราสามารถปรบไดโดยตรงทความดนของนามนไฮดรอลกส

2.19.10 ความดนฉดยา (HoIding Pressure) ความดนยาเปนความดนทเกดขนกบพลาสตกเหลวทอยหนาปลายเกลยวหนอนเหมอนกบความดนฉดทกประการแตแตกตางกนทขนาดของความดนยานจะนอยกวา โดยทวๆไปเราจะใชประมาณ 30-70 เปอรเซนตของความดนฉด (ความดนของพลาสตกเหลวหนาปลายเกลยวหนอนทปรบได) ซงขนอยกบชนดของพลาสตกดวย เชน พลาสตกชนดใดทมความเหนอสงเรากจะใชความดนยาประมาณ 70 เปอรเซนต

2.19.11 ความดนตานการถอยหลงกลบของเกลยวหนอน (สกร) (Back Pressure) ความดนทเกดขนตรงตาแหนงดานทายของเกลยวหนอน เนองจากความดนนามนไฮดรอลกสเหมอนกบความดนฉดและยา เพอตานทานการถอยหลงกลบของเกลยวหนอนเนองจากความดนทเกดขนของพลาสตกเหลวทอยหนาปลายเกลยวหนอนในจงหวะททาการหลอมเหลวและปอนพลาสตก โดย เฉพาะพลาสตก ทตองการมการผสมสารสตองการมความดนนชวยเพอใหการกระจายตวของสเปนไปอยางสมาเสมอ เพอปองกนไมใหพลาสตกเหลวไหลออกมาจากกระบอกฉดตรงตาแหนงไลกาซความดนนโดยปกตเราจะใชประมาณ 50-150 บาร (ความดนดานทายของเกลยวหนอน) หรอ 5- 15 บาร (ความดนไฮดรอลก)

2.19.12 ความเรวในการฉด (Injection Speed) ความเรวในการฉดเปนความเรวในการเคลอนทตามแนวแกนของเกลยวหนอน เพอดนพลาสตกเหลวทอยหนาปลายเกลยวหนอนใหไหลเขาแมพมพความเรวในการฉดจะเปนตวควบคมความดนฉด คอ ถาเราใชความเรวฉดสงขนความดนฉดกจะมากขนตามแตจะไมเกนคาสงสดทเราตงไวใหกบเครอง

2.19.13 เวลาทพลาสตกเหลวแชอยในกระบอกฉด (Resident Time) เวลาทพลาสตกเหลวแชอยในกระบอกฉดนนเปนสงสาคญเนองจากเปนระยะเวลาทพลาสตกหลอมละลาย หากพลาสตก เหลวแชอยในกระบอกฉดนานเกนไป จะสงผลใหพลาสตกเสอมสภาพได คาแนะนาทวๆ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

35

ไปในการกาหนดเวลาทพลาสตกเหลวแชอยในกระบอกฉดจะแนะนาใหไมควรแชอยนานเกน 10 นาท สาหรบพลาสตกทมความไวตอสภาวะความรอน เชน PVC จะอยในกระบอกฉดไดไมเกน 2.5 นาท

2.19.14 ระยะสารอง (Cushion) ระยะสารอง คอ ระยะชวยปองกนการเกดการแทรกของหวฉดกบแมพมพโดยจะตองตงคานไวภายในกระบอกฉด และยงปองกนไมใหพลาสตกเกดการเปลยนแปลงและการไหลยอนกลบ เนองจากปรมาณของพลาสตกเหลวทอยในระยะสารองทเหมาะสมจะสามารถชดเชยการหดตวของพลาสตกทถกฉดเขาสแมพมพ ในจงหวะของการฉดยาดวย

2.19.15 ความเรวรอบสกร (Screw Speed) ความเรวรอบสกรมอทธพลตออณหภมพลาสตกเหลวและระยะเวลา ในการหลอมเหลวและปอนพลาสตกหากความเรวรอบสกรสงกจะทาใหพลาสตกมหลอมเหลวสงขน แตจะทาใหระยะเวลาในการหลอมเหลวและการปอนพลาสตกเหลวกจะสนลง 2.20 คณสมบตของพลาสตกทใช [7]

พอลโพรไพลน (Polypropylene: PP) มลกษณะขาวขน ทบแสงกวาพอลเอทลน มความหนาแนนในชวง 0.890 - 0.905 ดวยเหตนจะ

สามารถลอยนาไดเชนเดยวกนกบพอลเอทลน ลกษณะอนๆคลายกบพอลเอทลน

รปท 2.39 แสดงผลตภณฑททาจากพอลโพรไพลน [7]

สมบตทวไป - มผวแขง ทนทานตอการขดขวน คงตวไมเสยรปงาย - สามารถทาเปนบานพบในตว มความทนทานมาก - เปนฉนวนไฟฟาทดมาก แมทอณหภมสง - ทนทานตอสารเคมสวนมาก แตสารเคมบางชนดอาจทาใหพองตว หรอออน นมได - มความเหนยวทอณหภมตงแต 105 องศาฟาเรนไฮตไปจนถง 15 องศาฟาเรนไฮต (40-10 องศา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

36

เซลเซยส) แตท 0 องศาฟาเรนไฮต จะเปราะ - มความตานทานการซมผานของไอนาและกาซไดด - สามารถทนอณหภมสงทใชในการฆาเชอ (Sterilization : 100๛C) ได - ผสมสไดงายทงลกษณะโปรงแสงและทบแสง ผลตภณฑททาจากพอลโพรไพลน ผลตภณฑทพบเสมอคอ กลองเครองมอ กระเปา

ปกแฟมเอกสาร กลองและตลบเครองสาอาง กลองบรรจอาหาร อปกรณของรถยนต เครองใชในครวเรอน อปกรณอเลกทรอนกส อปกรณทางการแพทย วสดบรรจภณฑในอตสาหกรรม ขวดใสสารเคม กระปองนามนเครอง กระสอบขาว และถงบรรจปย ฯลฯ 2.21 การวเคราะหงานฉดพลาสตกดวย CAE [6] CAE เปนเสมอนเครองมอทใชในการแกปญหาทางดานวศวกรรมไดอยางกวางขวาง ในการพฒนาและการผลต CAE สามารถเปนไปไดมากกวาโปรแกรมชวยออกแบบทางดาน Graphics Design ทางานกระบวนการทางวศวกรรมหลงจากการออกแบบ เพอผานไปยงขบวนการผลต และสงเสรมใหสามารถทางานโดยอตโนมตเพอเปนตนแบบของผลตภณฑ การออกแบบเราสามารถใช CAE วเคราะหคณสมบตทางฟสกส (Physical Proper Ties) ความเคน (Stress) และการเคลอนททางกล (Kinematical) ในโปรแกรม CAE ระดบสงจะมโปรแกรมทใชวเคราะหทางดาน Finite Element ประกอบอยดวย เทคนคเหลานจะทาใหผออกแบบมความสามารถแกไขปญหาและออกแบบผลตภณฑทเหมาะสม โดยไมจาเปนตองสรางและทดสอบผลตภณฑตนแบบ ระบบ CAE สามารถจาลองสถานะภาพการทางานในกระบวนการผลต เพอหาวธการทเหมาะสมไดดวยวธการของ Simulation ซงสามารถดาเนนการบนเครองคอมพวเตอรเพอการไหลของกระบวนการผลตทดเทากบการตดสนใจจากผลทออกมาจากกระบวนการผลตจรง เชน การวเคราะหจาลองการฉดพลาสตก เปนตน การใชคอมพวเตอรพรอมดวยซอฟแวร ในดาน Flow Analysis เพอใหผออกแบบเขาใจ Mold filling process กเปนอกวธหนงในการใชคอมพวเตอรใหทาการคานวณจาก Math mold เพอทจะหาผลกระทบของ Mold filling conditions ทจะมผลตอ - Distributed of flow pattern and flow vector - Shear stress - Frozen skin - Temperature Pressure และตวแปรอนๆ โดยอาศยซอฟแวรเปนตวชวยคานวณ สวนวธการคานวณเกยวกบการหดตวนน จะพจารณาถง

1. ตาแหนง Dimension เมอเทยบกบ gate 2. ทศทางของ Dimension เมอเทยบกบการไหล

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

37

3. สภาพการขนรป (Molding conditions) โปรแกรมคอมพวเตอรยงสามารถเผอ (Allowance) ไวสาหรบการเปลยนแปลงภายหลงการขนรปชนงานแลว รวมถง Cavity dimensions ตางๆ จะตองไดรบการขนรปอยางถกตอง เพอใหได Dimension ของชนสวน ตามทกาหนดไว และเพอประโยชนในการประสานงาน ระหวางผออกแบบกบผสราง tool การออกแบบชนสวนพลาสตกทจะนาไปขนรปนน เปนของเสมอนกจวตรประจาวนในยคของ PC เพราะระบบตางๆ ทาง CAE สามรถใหขอมลทจาเปนทผออกแบบตองการ เพอใหแนใจวาชนสวนหรอแมพมพททาการผลตนน เปนทพอใจ หรอมขอผดพลาดนอยทสด ในการฉดอปกรณพลาสตกทมเนอทผวขนาดใหญ ปญหาของการไหลตวของวสดมกจะปรากฏบอยๆ เมอแรงดนของเครองจกรไมเพยงพอทจะดนใหวสดเตมโพรงของแมพมพไดทางแกทเปนไปไดกคอ อาจใชระบบ Hot Runner System ทมหลายหวฉด แตอาจจาเปนตองเลอกวสดชนดทมคณสมบตการไหลตวดกวา ความหนาของผนงมากกวาหรออาจตองเพมขนาดทางวงเพอชวยการไหลใหดขน ปจจบนปญหาทางดานการไหลตวและการเปลยนรปของวตถ สามรถแกไขไดบางแลวโดยใช CAE ในชวงขนตอนการวางแผนและออกแบบ ขนตอนการออกแบบแมพมพทมผลกระทบตอระบบการไหล และการเปลยนรปรางวตถทดทสด ในกรณทเปนแบบสบซอนมทางเขาหลายจด ขนตอนแรกจะกาหนดการไหลในชวงกรณฉดวสดเขาไปในแมพมพ ขอทควรระลกไวเสมอคอ ตาแหนงทเปนเสนเชอมหรอไมกจดทเปนทางเขาพลาสตกควรอยในตาแหนงทเหมาะสม และพนผวของโพรงแมพมพตองสามรถรบพลาสตกไดอยางสมาเสมอ สงเหลานตองพฒนาแบบภาพรางสามมตของผลตภณฑ หลงจากทปอนขอมลรปทรงเลขาคณตดงกลาวและขอมลทเกยวกบวสดเขาไปแลว กจะมการสรางแบบจาลองการแสดงถง กรรมวธการฉดพลาสตกโดยอาศยวธการคานวณ คอมพวเตอรจะคานวณหาคา แรงดนของการฉดวสดเขาไปในโพรงแมพมพ แรงดนทตก และอณหภมทเปลยนแปลงจากจดถงจด ซงทาใหสามรถประมาณการถงสภาพของขบวนการ รวมถงรปทรงของแมพมพ และการขนรปได เชน อตราการฉดทแรงดนตองการหากสามรถคานวณใหลดตาทสดได หนาทสาคญของการออกแบบแมพมพกคอ การหาขนาดทเหมาะสมของระบบทางวง ตาแหนงทระบบทางวงไมสมดล ควรจะปรบเสนผาศนยกลางในชองทางวง เพอใหวสดทหลอมเหลวมแรงดนตกเทากน ในทกเสนทางการไหลซง CAE สามารถชวยผออกแบบได การวเคราะหการไหลของพลาสตกในแมพมพคอ การใชเครองคอมพวเตอร ทดลองคานวณการฉดใหเตม Cavity แทนการคานวณดวยมอซงเปนการลาหลงและมขอผดพลาดเกดขนในแมพมพ การทดลองฉดนบเปนการประหยดเวลา และคาใชจายในการออกแบบการทาแมพมพ การทดลองฉดเพอทาการวเคราะหแมพมพ ยงวเคราะหระบบทางวง และความหนาของผนงใหดทสด เพอรกษาสวนทตองการความแขงแรงของแมพมพ และเปนการประหยดวสด เนองจากรอบเวลาการทาสนลง ลด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

38

ความสกหรอของเครองจกรและตนทนในการทางานลง ลดเวลาจากชวงทเปนความคด จนถงเรมการผลต ประโยชนทไดรบจากการใช CAE ในการชวยคานวณและออกแบบแมพมพ

1. ลดเวลาทสญเสยในการออกแบบแมพมพ 2. แมพมพมคณภาพสงและชวยลดเวลาในการผลตใหตาลง 3. ชวยใหสามารถแกไขการออกแบบผลตภณฑกอนเรมตนการผลตจรง

รปท 2.40 การวเคราะหการฉดขนรป

ตารางท 2.2 การวเคราะหและผลทไดรบ [6] การวเคราะห ผลทไดรบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

39

การวเคราะหความแขงแรงของ ผลตภณฑ

ความหนา ปรมาณการเปลยนรป ผลของการเสรมความแขงแรงดวยสนนน การกระจายความเคน

การวเคราะหการฉดขนรป

การวเคราะหการไหลตว

รปแบบการไหลตว ตาแหนงของเวลด อณหภมและความหนดของพลาสตกหลอมเหลว ชวงเวลาหยดการไหล อทธพลของรปรางและตาแหนงของทางเขา แรงปดโมลด

การวเคราะหความรอน

อทธพลของการวางระบบหลอเยนในโมลด ปรมาณและอณหภมของสารหลอเยน การกระจายของอณหภมของโมลด

การรกษาความดนและการหลอเยน

การหดตว อณหภมของโมลด ขอมลพนฐานเพอวเคราะหการบดตว

การวเคราะหการบดตว

ปรมาณการเปลยนรปและความเคนของชนงานหลงปลดออกจากโมลด

การจดเรยงตวของเสนใย

การจดเรยงตวของเสนใยบรเวณผวและบรเวณแกน

การวเคราะหการกระจาย

วเคราะหการกระจายแสงเนองจากการฉด การคงความดนและความเคนเนองจากความรอน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

38

บทท 3 วธการดาเนนงาน

เนอหาในบทนจะกลาวถงรายละเอยดของขนตอนการดาเนนงานวจย โดยแบงเปน 2 เรอง

หลกๆ ไดแก ขนตอนออกแบบและสรางชนงานทใชในการทดลองตามขอบเขตการวจย ขนตอนวเคราะหไหลตวของการฉดขนรปชนงานพลาสตกชนดพอลพอพลนโดยวธไฟไนทอลเมนท ซงมรายละเอยดขนตอนการดาเนนงานดงตอไปน

1. ศกษาขอมลทเกยวของ 2. ออกแบบและสรางชนงานทใชในการทดลองตามขอบเขตการวจย 3. ใชโปรแกรม Cadmould Version 3.0 ของบรษท Simcon ประเทศเยอรมนน ซง

เปนโปรแกรมทางไฟไนทอลเมนทสาเรจรป วเคราะหรปแบบการไหลตว ตาแหนงของเวลด อณหภมและความหนดของพลาสตกหลอมเหลวชวงเวลาหยดการไหล อทธพลของรปราง และตาแหนงทางเขา แรงปดโมลดของชนงานฉดพลาสตก

4. ศกษาขอมลเครองฉด ชนงาน และแมพมพทใชในการทดลอง 3.1 ศกษาขอมลทเกยวของ

ในกระบวนการขนรปดวยวธการฉดพลาสตก ปญหาสวนใหญเราจะเจอกบปญหาการไหลตว และการเตมเตมของนาพลาสตก ระยะเวลาของรอบการผลต (Cycle Time) ของชนงานหลงการสรางแมพมพเสรจแลว อกทงปจจบนราคาแมพมพมราคาสง ดงนนจงมความจาเปนทจะตองทราบความสมพนธตางๆ หรอเงอนไขตางกอนการออกแบบและสรางแมพมพฉดพลาสตก แตในสภาวะการแขงขนทสงนเองบรษทไดประสบปญหาในกระบวนการผลต เนองจากความซบซอนของตวชนงาน ทาใหทางบรษทตองเสยเวลาและคาใชจายในกระบวนการผลตทมากขน

ดงนนทางกลมผวจยจงเลงเหนความสาคญ ทจะนาเทคโนโลยเขามาชวยในกระบวนการผลตเพมมากขน เชน โปรแกรมชวยในการวเคราะหการฉดขนรป เพอใหงายในการออกแบบและทาใหการผลตเปนไปไดดวยความรวดเรว ซงทางบรษทฯ และทางกลมผวจยมความประสงคทจะทาการวจยเกยวกบ การพฒนาการออกแบบและผลตแมพมพฉดขนรป เพอผลตชนสวนทใชในอตสาหกรรมชนสวนยานยนต และอตสาหกรรมเครองใชในครวเรอน ซงทผานมาการออกแบบจะเปนงานทไมมความซบซอนมากนก บางครงอาศยประสบการณกเพยงพอ ในในชวงทผานลกคามการพฒนาการออกแบบทลาหนาไปมาก ดงนนชนสวนทสาคญหลายๆชนจงตองปรบปรงการออกแบบใหม แตกตองประสบกบปญหา เรองการออกแบบทซบซอน ตลอดจนการเลอกวสดทมความแขงแรงสง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

39

ดงนนคณะผวจยจะทาการศกษาวจยถงปจจยทมผลตอการไหลตวของการฉดขนรปแกวกาแฟ วสดพลาสตก PP โดยใชไฟไนตเอลเมนตเขามาชวยในการวเคราะหปจจยตางๆ เพอเปนแนวทางสาหรบการออกแบบและพฒนาชนสวนอตสาหกรรมอนๆ ใหบรษทสามารถผลตชนสวนทมปรมาณ และคณภาพ เพอสงมอบไดทนเวลา และประหยดตนทนในการผลต ทสญเสยไปกบการ Try out แมพมพ ซงการ Try out ในแตละครงตองเสยทงเวลาและคาใชจายสง ซงจากการศกษางานวจยในตางประเทศทผานมาพบวาในป 2000 Du-Soon Choi, Yong-Tack lm [1] ไดศกษาการทานายการหดตวและการบดงอสาหรบพจารณาความเคนตกคาง (Residual stress) โดยการจาลองกระบวนการฉด ความแมนยาในการทานายการหดตวและการบดงอในชนงานฉด จงเปนสงสาคญในการออกแบบแมพมพทมความเทยงตรงสง

Haihong Xu, John Wysocki, David Kazmer (In Press) [2] ศกษาการหดตวของชนงานทไดจากการขนรปทางความรอน โดยสรางซอฟแวรสาเรจรปสาหรบการวเคราะหทางไฟไนตอลเมนต เพอใชทานายคาการหดตวสาหรบกระบวนการขนรปทางความรอน รวมทงกระบวนการผลตอนๆ การวเคราะหจะพจารณาจากทฤษฎทางความรอน

สมชชา โชคชยววฒน (2545) [3] ศกษาการประยกตใชโปรแกรมคอมพวเตอร โดยศกษาตวแปรและปญหาททาใหเกดรอยประสาน (Weld line) และรอยยบ(Sink mark) ผลลพธทไดจากการจาลองแสดงใหเหนถงพฤตกรรมการไหลของพลาสตกเหลวทเงอนไขตางๆ กน

3.2 ขนตอนการออกแบบและสรางชนงานทใชในการทดลองตามขอบเขตการวจย

ววฒนาการของระบบคอมพวเตอรในงานออกแบบ CAD นอาจถอไดวาเรมมมาตงแตการพฒนาระบบการสรางภาพกราฟกบนจอภาพไดแต CAD ไดมการววฒนาการทางเทคโนโลยสงกวาระบบกราฟกทวไปอยางมาก ระบบคอมพวเตอรทใชชวยในงานออกแบบหรอ CAD นอาศยเทคโนโลยทเรยกวา คอมพวเตอรกราฟฟกส ซงเปนการเขยนรปบนจอภาพหลก แตสามารถจดการกบภาพทสรางขนนใหอยในตาแหนง และลกษณะตามตองการ

ชนงานทใชในการทดสอบการวเคราะหการไหลตวของพลาสตกตามขอบเขตการวจย คอแกวกาแฟ โดยจะถกสรางเปน Solid Model ดวยการใชซอฟแวรการออกแบบดวยคอมพวเตอรดวยโปรแกรม NX ซงผลการการดาเนนการไดดงรปท 3.1

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

40

รปท 3.1 แสดงชนงานแกวกาแฟพลาสตกแบบ 3 มต ทไดจากการออกแบบดวยโปรแกรม NX

รปท 3.2 แสดงขนาดชนงานแกวกาแฟพลาสตกทไดจากการออกแบบดวยโปรแกรม NX

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

41

3.3 โมเดลสาหรบใชวเคราะหไฟไนทอลเมนท โมเดลทใชในการวเคราะหดวยไฟไนทอลเมนทไดจากการสราง Solid Model ดวยโปรแกรม NX แลวสงเขามาในโปรแกรม CADMould โดยแปลง Solid Model ใหอยในรปของ STL file โปรแกรม CADMould จะทาการสราง Mesh Model จาก Solid Model เพอใชในการวเคราะห ไดผลดงรป 3.3

รปท 3.3 แสดงชนงานแกวกาแฟพลาสตก ทา Mash ดวยโปรแกรม CADMould

3.3.1 ขนตอนการออกแบบทางเขานาพลาสตกของชนงานดวยโปรแกรม CADMould

หลงจากการใชโปรแกรม CADMould ทา Mash ชนงานแลว ลาดบตอไปจะเปนการออกแบบทางเขา(Gate) นาพลาสตกของชนงาน ซงในทนจะออกแบบทางเขาของนาพลาสตกเปนแบบ Pin Point Gate หรอรเขาแบบเขม รเขาแบบนเปนแบบทใชในวตถประสงคเพอตดชนงานใหขาด อตโนมตกบคารวต ขนาดรเขานสามารถทาไดตามรปท 3.4

- การออกแบบขนาดของ Gate แบบ Pin Point Gate

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

42

รปท 3.4 แสดงรปรางทางเขาแบบ Pin Point Gate [11] และเมอนามาออกแบบดวยโปรแกรม CADMould เพอเตรยมทจะวเคราะหจะมรายละเอยด

ดงรปท 3.5

รปท 3.5 Mesh Model จากการสรางดวยโปรแกรม CADMould

3.4. การทดสอบการฉดเตมเตมพลาสตก(Fill) ในขนตอนนจะเปนการดาเนนการหลงจากททา Mesh Model และออกแบบทางเขานาพลาสตก

เรยบรอยแลว เปนการทาเพอใหโปรแกรมจาลอง(Simulation) สภาพการฉดเตมเตมพลาสตก วาทเราออกแบบไวพลาสตกเตมเตมทวถงทงชนงานหรอไม ซงในการทดสอบวสดทใชคอเมดพลาสตก PP และใชคา Default ของโปรแกรม CADMould โดยคา Melt Temp.(oC) = 220 – 270 oC

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

43

อณหภมแมพมพทใชคอ 20 – 90 oC และอณหภมในการปลดชนงานเทากบ 60 – 100 oC และคาอนๆ ดงรป 3.6 และรปท 3.7

รปท 3.6 แสดงคาคาพารามเตอรทใชในการทดสอบการฉด (Fill)

3.4.1 คาพารามเตอรทใชในการทดสอบการฉด (Fill)

- Fill Time 0.61 s - Melt Temperature 240 °C - Mould Temperature 30 °C - Ejection Temperature 70 °C - Packing Time 5 s - Cooling Time 4 s

3.4.2 การวเคราะห Fill มผลการวเคราะหทสาคญดงน - Time when filled เวลาในการเตมเตมพลาสตกจากภาพทแสดง จะเหนวาการ

วเคราะหชนงานนจะตองใชเวลาในการเตมเตมพลาสตกทงสน 0.61 วนาท โดยแถบสนาเงนจะเปนบรเวณทเตมกอน และแถบสแดงจะเปนบรเวณทเตมเนอพลาสตกเขาไปทหลง ซงลกษณะของชนงานมการเตมเตมเนอพลาสตกไดด แสดงวาขนาดและตาแหนงของทางเขานาพลาสตก มความถกตองทาใหเกดการสมดลของนาพลาสตก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

44

รปท 3.7 ผลการวเคราะห Time when filled ระยะเวลาในการฉดเตมนาพลาสตกทงหมด 0.61 s

- Pressure Loss (bar) จากรปแสดงถงแรงดนทสญเสยหรอแรงดนทใชเมอสนสดการเตมเตมพลาสตกเทากบ 365.4 bar จากคาทไดจะเปนคาทแรงดนสงสดทนาไปปรบตงทเครองฉด

รปท 3.8 ผลการวเคราะห ใชแรงดนในการฉด(Pressure Loss) ทงหมด 365.4 bar

- Weld Lines รอยประสานเนอพลาสตก เกดจากการไหลตวของนาพลาสตกทไหลมาบรรจบกน การเกด Weld Lines ทชนงานจะสงผลดานความแขงแรงของชนงานลดลงทบรเวณทเกด Weld Lines ในรปนนมหลายจด แตสวนมากเปนตาแหนงทสามารถยอมรบได

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

45

รปท 3.9 ผลการวเคราะห รอยประสานเนอพลาสตกของชนงาน (Weld Lines)

- Filling Problems จะแสดงถงจดทยากตอการไหลตว และอาจเกดปญหาได จากรปชนงานเปนสเขยวทงหมดแสดงวาไหลตวไดด

รปท 3.10 ผลการวเคราะหในเรองปญหาในการไหลตวของพลาสตก (Filling Problems) - Volume Shrinkage(%) การหดตวเชงปรมาตรขณะฉดยา ทชนงานทจดตางๆ จะมคาการ

หดตวทไมเทากน จากภาพอยประมาณ 10.50-18.54 % ซงอยในเกณฑทยอมรบได โดยชนงานมส

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

46

ใกลเคยงกนคอสนาเงนและสฟา หมายถงการหดตวเชงปรมาตรใกลเคยงกน บรเวณสแดงจะมการหดตวเกอบมากสดประมาณ 18.54 %

รปท 3.11 ผลการวเคราะหการหดตวของชนงาน (Volume Shrinkage) อยท 10.50-18.54 %

รปท 3.12 ผลการวเคราะห การยบตว (Sinkmarks) เปนสเขยวคออยในเกณฑตา (Low)

โดยในชวงเวลาแรกใช Packing Pressure 80 % ของ Filling Pressure สดทายกอนเตมแบบ

ดวยเวลา 50 % ของระยะเวลาในการ Packing Time และในชวงเวลาทสองใช Packing Pressure

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

47

50 % ของ Filling Pressure สดทายกอนเตมแบบดวยเวลา 50 % ของระยะเวลาในการ Packing Time 3.5 สรปผลทไดจากการวเคราะหเพอนาไปทาการฉดจรง ตารางท 3.1 สรปคาพารามเตอรทจะนาไปฉดจรง

ความดน (Pressure) คาพารามเตอรทไดจากการวเคราะห- ความดนฉดเตม (bar) 365 - ความดนฉดยา (bar) 228 - แรงปดแมพมพ (tons) 35

เวลา (Time) คาพารามเตอรทไดจากการวเคราะห- เวลาในการฉดเตม (s) 0.61 - เวลาในการฉดยา (s) 5 - เวลาในการหลอเยน (s) 4 - เวลาเปด-ปดแมพมพ (s) 4 - Cycle Time (s) 13.61

อณหภม(Temperature) คาพารามเตอรทไดจากการวเคราะห- อณหภมของแมพมพ ( oC) 30 - อณหภมของในการหลอมเมดพลาสตก ( oC) 240 3.6 ศกษาขอมลเครองฉด ชนงานและแมพมพทใชในการทดลอง 1. ศกษาแมพมพและชนงานทใชในการทดลองมรายละเอยดตามรปท 3.14

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

48

รปท 3.13 แกวกาแฟพลาสตก

2. ศกษาการใชเครองฉดพลาสตก ยหอ Krauss Maffei รน KM 65 CX และคาพารามเตอรตางๆ สาหรบการทดลองการฉด

รปท 3.14 แสดงเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEL รน KM 65-180 CX

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

49

รปท 3.15 หนาจอสาหรบใสคาพารามเตอรตางๆ ของเครองฉด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

64

บทท 4 ผลการทดลองการฉดและการวเคราะห

จดประสงคของงานวจยนตองการศกษาปญหาการไหลตว และการเตมเตมของนาพลาสตก หลงจากนนนาผลทไดจากจาลองการฉดดวยโปรแกรม CADMould ดงกลาวมาทาการทดลองฉดจรงและเปรยบเทยบผลระหวางการใช Software กบการฉดจรงดวยแมพมพ เพอใชเปนแนวทางสาหรบการออกแบบแมพมพฉดพลาสตกแกนสต นกศกษาและบคคลทวไป การดาเนนการมรายละเอยดดงน

1. การทดลองการฉด 2. ผลการทดลองการฉด 3. สรปผลการทดลองการฉด 4. การตรวจสอบคาการหดตวของชนงาน

4.1 การทดลองการฉด ในการทดลองการฉดจรงจะใชแมพมพชนงานแกวกาแฟพลาสตกทมการออกแบบระบบหลอเยนตามเงอนไขทถกตองตามหลกวชาการ โดยนาคาพารามเตอรทไดจากการจาลองการฉดดวยโปรแกรม CADMould ตามตารางท 4.1 มาเปนคาเบองเพอใชในการฉดจรง ในการทดลองการฉดจรงจะใชเครองฉดยหอ KRAUSS MAFFEL รน KM 65-180 CX ของศนยเทคโนโลยแมพมพ มหาวทยาลยราชมงคลสวรรณภม ดงรปท 4.1

รปท 4.1 แสดงเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEL รน KM 65-180 CX

ตารางท 4.1 คาพารามเตอรทไดจากการจาลองการฉดดวยโปรแกรม CADMould ความดน (Pressure) คาพารามเตอรทไดจากการวเคราะห

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

65

- ความดนฉดเตม (bar) 365 - ความดนฉดยา (bar) 228 - แรงปดแมพมพ (tons) 35

เวลา (Time) คาพารามเตอรทไดจากการวเคราะห- เวลาในการฉดเตม (s) 0.61 - เวลาในการฉดยา (s) 5 - เวลาในการหลอเยน (s) 4 - เวลาเปด-ปดแมพมพ (s) 4 - Cycle Time (s) 13.61

อณหภม(Temperature) คาพารามเตอรทไดจากการวเคราะห- อณหภมของแมพมพ ( oC) 30 - อณหภมของในการหลอมเมดพลาสตก ( oC) 240 4.2 ผลการทดลองการฉด การทดลองการฉดจรง มรายละเอยดดงน

1. ทาการยกแมพมพขนเครองฉดพลาสตก โดยการยกแมพมพจะตองใชเครนแลวใชรอกยกแมพมพขนเครองฉด

รปท 4.2กแสดงการยกแมพมพขนเครองฉดพลาสตก

2. ทาการยดแมพมพเขากบ Fixed Plate ทเครองฉดพลาสตก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

66

โดยใชชด Clamp และมแทงเหลกรองชดแคมตออกชนหนงในการจบยดจะตองระวงไมใหชด Clamp โดนกบแผนปลด

รปท 4.3กแสดงการยดแมพมพเขากบ Fixed Plate ทเครองฉด

3. ทาการเคลอนทแผน Moving Plate เขาหาแมพมพ เมอทาการปดแมพมพเสรจแลวทาการยดแมพมพเขากบแผน Moving Plate และทาการ

ถอด Tie-Ber

รปท 4.4กแสดงการเคลอนทแผน Moving Plate เขาหาโมลดและทาการยดแมพมพเขา

Moving Plate ทเครองฉด 4. ทาการตดตงระบบหลอเยน โดยการใชประแจไขยดกบหางปลาไหลเขากบแมพมพใหนาไหลวนตามทออกแบบมา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

67

รปท 4.5กแสดงการตดตงระบบหลอเยน

5. ทาการตงระยะเปด – ปดแมพมพ ทาการตงระยะ เปด – ปด แมพมพและระยะของเขมกระทงดนปลด Ejector Plate

รปท 4.6กแสดงระยะการเปด-ปดแมพมพ

6.กทาการปอนคาพารามเตอร นาคาพารามเตอรทไดจากตารางท 4.1 มาปอนทเครองฉด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

68

รปท 4.7กแสดงการปอนคาพารามเตอร

7. ทาการเตมเมดพลาสตก (PP) ลงใน Hopper ทาการผสมผงสทตองการลงในเมดพลาสตกและทาการเตมเมดพลาสตกลงใน Hopper

รปท 4.8กแสดงการเตมเมดพลาสตก (PP) ลงใน Hopper 8. ทาการฉดชนงาน โดยการตรวจสอบความถกตองของคาพารามเตอรตางๆกอนฉด จากนนทาการฉดชนงาน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

69

รปท 4.9กกแสดงการฉดชนงาน

รปท 4.10 แสดงคาพารามเตอรทใชในการฉด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

70

รปท 4.11 แกวกาแฟพลาสตก

รปท 4.12 ชนงานทไดจากการฉดหลงการปรบคาพารามเตอรสมบรณแลว

4.3 สรปผลการทดลองการฉด คาทไดจากการวเคราะหดวยโปรแกรม CADMould นนยงไมใชคาทจะนามาใชจรง แตสามารถนามาเปนคาเบองตนในการฉดจรงได สาเหตอาจเกดจากคาตวแปรบางคาทควบคมไมได ตวอยางเชน ประสทธภาพของเครองฉด และคณสมบตของพลาสตกทนามาฉดจรงกบพลาสตกทใชในการนามาวเคราะหโปรแกรมไมเหมอนกน เพราะการผลตทแตกตางกนจากโรงงาน หรอเพราะหาพลาสตกทเหมอนกบการวเคราะหในโปรแกรมไมไดจงตองใชพลาสตกทมคณสมบตใกลเคยงแทน ผลการวเคราะห จากโปรแกรม CADMould เมอเปรยบเทยบกบการฉดพลาสตกจรง จงมคาทคลาดเคลอนไปบาง จากการทดลองการฉดจรงสามารถสรปคาพารามเตอรเปรยบเทยบกนไดดงน ตารางท 4.2 ผลการทดลองฉดจรงโดยการเปรยบเทยบผลจาลองการฉดจากโปรแกรม CADMould

รายการ คาพารามเตอรทไดจากการวเคราะห

คาพารามเตอรท ใชในการฉดจรง

เปรยบเทยบ

- ความดนฉดเตม (bar) 365 500 27 %- ความดนฉดยา (bar) 228 400 43 %- แรงปดแมพมพ (tons) 35 35 -- เวลาในการฉดเตม (s) 0.61 1 39 %- เวลาในการฉดยา (s) 5 5 -- เวลาในการหลอเยน (s) 4 4 -

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

71

- เวลาเปด-ปดแมพมพ (s) 4 4 -- Cycle Time (s) 13.61 14 2.78 %- อณหภมของแมพมพ ( oC) 30 90 66.66 %- อณหภมของในการหลอมเมดพลาสตก ( oC)

240 240 -

4.4 วเคราะหผลการทดลองการจาลองการฉดจากวธไฟไนทอลเมนท เปรยบเทยบกบการฉดจรง จากการทดลองการฉดจรงดวยแมพมพ โดยใชเงอนไขระบบหลอเยนเดยวกนกบการใชโปรแกรม CADMould จาลองการฉด เมอทาการฉดจรงปรากฏวาคาความดนฉดเตมเทากบ 500 bar มคาเพมขน 27 % จากการใช Software วเคราะห คาความดนฉดยาเทากบ 400 bar ซงมคามากกวาการใช Software วเคราะห 43 % คาเวลาในการฉดเตมเทากบ 1 วนาท มากกวาการใช Software วเคราะห 39 % และคา Cycle Time เทากบ 14 วนาท มคามากกวาการใช Software วเคราะห 2.78 % สาเหตของความแตกตางของคาทไดจากการวเคราะหดวย Software กบคาทไดจากการฉดจรงมดงน

1. เมดพลาสตกทใชฉดจรงกบเมดพลาสตกทใชวเคราะหดวยโปรแกรม CADMould ไมใชยยอเดยวกน ผผลตไมใชบรษทเดยวกน ทาใหผลการทดลองคลาดเคลอนได

2. คาพารามเตอรของเครองทใชฉดจรง แตกตางจากการใชโปรแกรม CADMould วเคราะหในบางรายการ ทาใหผลทไดคลาดเคลอนไปบางเลกนอย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

57

บทท 5 สรปผลวจยและขอเสนอแนะ

ในบทนจะกลาวถงผลสรปของการดาเนนงานวจยครงน ขอเสนอแนะและขอจากดของโครงงานวจย รวมถงแนวทางในการแกปญหา ประโยชนทไดและการนาขอมลทงหมดไปประยกตใชเพอการดาเนนงานตอในอนาคต 5.1 สรปผลการดาเนนงานวจย

จดประสงคของงานวจยนตองการศกษาปญหาการไหลตว และการเตมเตมของนาพลาสตก หลงจากนนนาผลทไดจากจาลองการฉดดวยโปรแกรม CADMould ดงกลาวมาทาการทดลองฉดจรงและเปรยบเทยบผลระหวางการใช Software กบการฉดจรงดวยแมพมพ เพอใชเปนแนวทางสาหรบการออกแบบแมพมพฉดพลาสตกแกนสต นกศกษาและบคคลทวไป การดาเนนงานวจยเรมจากศกษาขอมลทเกยวของ ออกแบบและสรางชนงานทใชในการทดลองตามขอบเขตการวจย หลงจากนนทาการวเคราะหผลการทดลองการไหลตวของชนงานฉดพลาสตกชนดพอลพอพลนโดยวธไฟไนทอลเมนท โดยการเปรยบเทยบกบการฉดจรง และสรปผลการดาเนนงาน

จากการทดลองการฉดจรงดวยแมพมพ โดยใชเงอนไขระบบหลอเยนเดยวกนกบการใชโปรแกรม CADMould จาลองการฉด เมอทาการฉดจรงปรากฏวาคาความดนฉดเตมเทากบ 500 bar มคาเพมขน 27 % จากการใช Software วเคราะห คาความดนฉดยาเทากบ 400 bar ซงมคามากกวาการใช Software วเคราะห 43 % คาเวลาในการฉดเตมเทากบ 1 วนาท มากกวาการใช Software วเคราะห 39 % และคา Cycle Time เทากบ 14 วนาท มคามากกวาการใช Software วเคราะห 2.78 % สาเหตของความแตกตางของคาทไดจากการวเคราะหดวย Software กบคาทไดจากการฉดจรงมดงน

1. เมดพลาสตกทใชฉดจรงกบเมดพลาสตกทใชวเคราะหดวยโปรแกรม CADMould ไมใชยยอเดยวกน ผผลตไมใชบรษทเดยวกน ทาใหผลการทดลองคลาดเคลอนได

2. คาพารามเตอรของเครองทใชฉดจรง แตกตางจากการใชโปรแกรม CADMould วเคราะหในบางรายการ ทาใหผลทไดคลาดเคลอนไปบางเลกนอย 5.2 สรปผลการวจย 1. การนาเอาเทคโนโลยดาน Computer Aided Engineering (CAE) มาใชในการวเคราะหการไหลตวของพลาสตก เพอชวยในการออกแบบและสรางแมพมพฉดพลาสตกแกวกาแฟ ผลทไดรบคอ พบวาทาใหลดความเสยงและยงชวยลดเวลาในการสรางแมพมพจรง 2. การออกแบบและสรางแมพมพแกวกาแฟ โดยอาศยเทคโนโลย CAD/CAM/CAE มาชวย ทาใหสามารถสงสนคาไดทนเวลา เพราะการทดลองแมพมพครงแรก กไดชนงานออกมาคอนขางใกลเคยงกบแบบชนงาน โดยมการแกไขแมพมพเพยงเลกนอย ชวยลดเวลาในการปรบตงคาพารามเตอร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

58

การฉด ซงหลงจากนนเมอนาชนงานทไดจากการฉดมาทาการตรวจสอบ พบวาชนงานมขนาดและผวตามแบบงานทลกคากาหนด 5.3 ขอเสนอแนะ 1. ควรเตรยมความพรอมกอนการทางานดวยการศกษารายละเอยดของชนงาน ชนดแมพมพ และซอฟแวรทนามาใชในการวเคราะห เพราะความเขาใจในสงเหลานจะทาใหงานวจยสาเรจลลวงไปไดด 2. กอนการฉดชนงานจรงควรดคณสมบตของพลาสตกใหตรงหรอใกลเคยงกบขอมลพลาสตก ทใชวเคราะหในโปรแกรม CADMould จะทาใหผลทไดใกลเคยงกน 5.4 ประโยชนทไดจากงานวจย

1. สามารถอธบายไดวาปจจยอะไรทมผลตอไหลตวของการฉดขนรปพลาสตก 2. สามารถอธบายไดวารปแบบการไหลตวควรเปนอยางไร ตาแหนงของเวลดอยตรงไหน

อณหภมและความหนดของพลาสตกหลอมเหลวทเหมาะสมควรมคาเทาใด ชวงเวลาหยดการไหล มคาเทาใด อทธพลของรปรางและตาแหนงทางเขาควรอยตาแหนงใด แรงปดโมลดควรมคาเทาใด

3. ขอมลทไดเปนแนวทางในการสาหรบการออกแบบและสรางแมพมพฉดพลาสตกขนสง สาหรบผทสนใจออกแบบและสรางแมพมพฉดพลาสตกทงภาครฐและภาคเอกชน ซงโดยทวไปมกออกแบบและสรางแมพมพโดยอาศยประสบการณมากกวาการอางองงานวชาการ

4. เพมโอกาสในการพฒนาศกยภาพในการผลตแมพมพคณภาพของประเทศในอนาคต

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

59

เอกสารอางอง

[1] ชาล ตระการกล.การออกแบบแมพมพฉด1. กรงเทพมหานคร, 2542. [2] ณฐชย และคณะ.แมพมพฉดพลาสตก. ปรญญานพนธตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต : มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร , 2544. [3] ดารง ไชยธรานวฒศร.การออกแบบแมพมพพลาสตก. กรงเทพมหานคร: ซเอด ยเคชน จากด มหาชน , 2539. [4] บรษท. อนเตอรทล เทคโนโลย จากด. โมลดเบสมาตรฐานสาหรบแมพมพฉด.สมทรปราการ. [5] รศ. บรรเลง ศรนล. เทคโนโลยพลาสตก. กรงเทพมหานคร: สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน), 2546. [6] อ.พชต ออนปรางค.การศกษาทดลองออกแบบและสรางแมพมพตนแบบสาหรบฉดชนงาน ขอตอเกลยวพลาสตกสาหรบใชในการเกษตร, วทยานพนธปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต สาขาวชาวศวกรรมระบบการผลต มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร, 2546. [7] เอกสาร Moldflow Design Guide:มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม,2552 [8] Aisa J., Javierre C., De la Serna J.A.,(2006). An example of simulation tools use for large injection moulds design: The CONTENURTM 2400 l solid waste container, Journal of Materials Processing Technology, 175, pp15–19. [9] Ajit R. Nalla , Michael Fuqua , James Glancey , Benoit Lelievre,(2007). A multi-segment injection line and real-time adaptive,model-based controller for vacuum assisted resin transfer molding,Composite Part A, 38, pp. 1058-1069. [10] Harris R.A., Newlyn H.A., Hague R.J.M., Dickens P.M., (2003). Part shrinkage anomilies from stereolithography injection mould Tooling, International Journal of Machine Tools & Manufacture 43, pp. 879–887. [11] Menges G., Mohren P., (1986), How to make injection Molds1st, Carl Hanser Verlag, New York,pp.106. [12] เอกสาร TGI สถาบนไทย-เยอรมน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

60  

 

ภาคผนวก ก

ชนดและคณสมบตของพลาสตก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

67  

ชนดของพลาสตกและการใชงาน ตารางท ก.1กกมาตรฐานของพลาสตกสาหรบงานฉด ชนดของ พลาสตก

อณหภม แรงฉด (บาร)

วาลว กนกลบ

หวฉด แบบปด

หมายเหต หลอมละลาย C แมพมพC

PE-LD ผนงบาง ผนงหนา PE-HD ผนงบาง ผนงหนา

220-260 180-220

200-300 240-280

30-70 600-1500 (+) +

ความดนในการฉดขนอยกบความหนดของพลาสตก ทหลอมละลาย

PP TPX

220-300 270-300

30-60 70

800-1800 (+) + ความหนดตา อณหภมฉด 270 C

PS SAN

SB,ABS ASA

200-250 220-260 200-280 230-280

50-60 50-85 60-90 40-80

600-1800 + (+) SB และ ABSใชอณหภมสง

PVC แขง PVC ออน

180-210 170-200

20-60 15-50

1000-1800 300-1500

- - ฉดชาๆ ถาตองการฉดแบบอด ทนตอการกดกรอน

PCTFE PFA,FEP

200-280 340-360

80-130 120-180

1500 300-700

(+) (+) ทนตอการกดกรอน

PMMA VST 80

VST 110

150-200 180-230

50-65 60-90

700-1000 800-1200

(+) (+)

ชนงานทมคณภาพสงทตองการชบโคร-เมยม อปกรณเกยวกบเลนท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

68  

ตารางท ก.2กกมาตรฐานของพลาสตกสาหรบงานฉด (ตอ)

ชนดของ พลาสตก

อณหภม แรงฉด (บาร)

วาลว กนกลบ

หวฉด แบบปด

หมายเหต หลอมละลาย C แมพมพC

PA All

Grade 230-290 40-60 700-1000 + +

ความเรวในการฉดสง รนาฉดเลกและ อณหภมหลอมละลายสง

PPO Modified

250-300 80-100 1000-1400 (+) (+) ความเรวในการฉดชา รน าฉดและรหวฉดโต

POM 180-230 80-120 800-1700 + +

ความเรวในการฉดสง รนาฉดเลกและ อณหภมหลอมละลายสง

PC 280-320 85-120 800 + (+) ใหความรอน 120 C กอนฉด

PEPT PBTP

260-280 235-270

120-140 30-70

1200-1800 1000-1200

(+) +

(+) +

ชนดพเศษดวยแมพมพทมอณหภม 20-40C สาหรบงานททบแสง

CA,CAB 180-230 40-50 800 + (+)

หมายเหต + ควรจะใช (+) ใชหรอไมใชกได - ใชไมได

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

69  

คณสมบตพลาสตกชนด Polypropylene(PP) Polypropylene(PP)

เปอรเซนตการหดตว 1.3-2.0 % อณหภมหลอมละลาย 200-300 C อณหภมแมพมพ 30-70 C ความหนาแนน 0.91 คณสมบตและการใชงาน ใชทากระสวยทอผา กระสวยยอมผา เครองใชไฟฟา

คณสมบตพลาสตกชนด Polystyrene(PS) Polystyrene(PS)

เปอรเซนตการหดตว 0.5-0.6 % อณหภมหลอมละลาย 200-250 C อณหภมแมพมพ 50-60 C ความหนาแนน 1.05 คณสมบตและการใชงาน เกรดทวไปจะมความเปราะ บางเกรดทนแรงกระแทก ใชทาชนสวนตเยน อปกรณเครองครว

คณสมบตพลาสตกชนด Polyethylene(PE) Polyethylene(PE)

เปอรเซนตการหดตว 1.5-3.0 % อณหภมหลอมละลาย LD ผนงบาง 220-260 C LD ผนงหนา 180-220 C HD ผนงบาง 260-300 C HD ผนงหนา 240-280 C อณหภมแมพมพ 30-70 C ความหนาแนน

LDPE 0.92 HDPE 0.96

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

70  

คณสมบตและการใชงาน LDPE มความหนาแนนตา HDPE มความหนาแนนสง ใชทากลองบรรจของในการขนสง

ภาชนะในบาน ฉนวนหมสายไฟฟาและเคเบล

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

71  

ตารางท ก.3กกประสทธภาพเฉลยของการนาความรอน (A erff ) mm. 2 /S

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

72  

ตารางท ก.4กกแสดงสมบตของพลาสตก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

73  

ตารางท ก.5กกแสดงคา Thickness Factor (KS)

หมายเหต

ชนงานทมความหนามากกวา 1.75 มม. ใหใชได KS = 1.0 ตารางท ก.6กกแสดงคาตวแปร C สาหรบคดทความหนาผนงชนงาน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

74  

ตารางท ก.7กกแสดงคาความดนเฉลยในแมพมพ (kg/cm. 2 )

หมายเหต Ordinary Molding คอ ชนงานทไมนาไปประกอบรวม พกดความคลาดเคลอน 0.2 มม. Outer Part Molding คอ ชนงานทนาไปประกอบรวม พกดความคลาดเคลอน 0.1 มม. Precision Molding คอ ชนงานทนาไปประกอบรวม พกดความคลาดเคลอน 0.05มม.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

75  

ตารางท ก.8กกแสดง Average Pressure In The Mold

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

76  

ตารางท ก.9กกแสดง Materials Data Guide

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

77  

ตารางท ก.10กกแสดง Dimensional Stability Data

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

78

ภาคผนวก ข

ขอมลเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEI รน KM 65 CX

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

79

ภาพท ข.1กกแสดงเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEI รน KM 65 CX

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

80

ภาพท ข.2กกแสดงรายละเอยดของเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEI รน KM 65 CX

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

81

ภาพท ข.3กกแสดงรายละเอยดของเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEI รน KM 65 CX

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

82

ภาพท ข.4กกแสดงขนาดสวนตางๆ ของเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEI รน KM 65 CX

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

83

ภาพท ข.5กกแสดงขนาดสวนตางๆ ของเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEI รน KM 65 CX

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

84

ภาพท ข.6กกแสดงขนาดของเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEI รน KM 65 CX

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

85

ภาพท ข.7กกแสดงรายละเอยดของเครองฉดพลาสตกยหอ KRAUSS MAFFEI รน KM 65 CX