澆口設計

流道系統之澆口設計

澆口設計主要包括澆口截面形狀、截面尺寸的確定,以及澆口位置的選擇。影響澆口截面形狀與尺寸的因素,從製品本身來看,包含製品的形狀、尺寸、壁厚、尺寸精度、外觀品質以及力學性能等。而塑膠材料本身的特性,如成型溫度、黏度(流動性)、收縮率及是否含有填充物等,也會對澆口設計產生影響。

1. 澆口成型問題

料花、噴射痕等由澆口引起的射出成型缺陷(Figure 1),多數與熔膠在流動過程中產生的剪切速率、剪切應力及剪切熱有密切關聯(Figure 2)。當熔膠通過澆口這類截面變化劇烈的區域時,會因高速流動而產生劇烈剪切,導致材料局部升溫與流速不穩定,進而在產品表面形成條狀、螺旋狀或霧狀的瑕疵。這些問題不僅影響外觀品質,也可能造成結構上的應力集中或脆裂風險。因此,適當設計澆口尺寸、形狀與位置,並搭配合理的射出條件控制,是預防此類缺陷發生的關鍵。

在面對這些問題時,現場技師最常用的技巧就是澆口位置多出一段射出條件(Figure 3),來控制射壓和射速,通常在控制澆口的射出問題點也就是在第一段和第二段的調整,但是有時光靠調成型條件還是無法克服,這就必須在模具或是產品結構上做修改,才有辦法克服澆口上的成型問題。

2. 澆口位置的考量

  • (a) 外觀要求 (澆口痕跡, 熔接線) 。
  • (b) 產品功能要求。
  • (c) 模具加工要求。
  • (d) 產品的翹曲變形。
  • (e) 澆口容不容易去除。

3. 澆口設計對功能的影響

  • (a) 澆口位置會影響保壓壓力。
  • (b) 保壓壓力大小。
  • (c) 保壓壓力是否平衡。

4. 選擇澆口位置的技巧

(4-1) 將澆口放置於產品最厚處

  • (a) 從最厚處進澆(Figure 4)可提供較佳的充填及保壓效果。
  • (b) 如果保壓不足,較薄的區域會比較厚的區域更快凝固。
  • (c) 避免將澆口放在厚度突然變化處,以避免遲滯現象或是短射的發生。

(4-2) 如果可能的話,盡量將澆口放置在產品中央

  • (a) 將澆口放置於產品中央可提供等長的流長(Figure 5)。
  • (b) 流長的大小會影響所需的射出壓力。
  • (c) 中央進澆使得各個方向的保壓壓力均勻,可避免不均勻的體積收縮。

(4-3) 澆口放置最好考慮到對稱性

  • (a) 澆口對稱(Figure 6)可以避免產品翹曲變形。
  • (b) 不對稱的流長會導致某些區域先填滿,甚至先凝固可能造成產品不均勻的體積收縮,而導致產品翹曲變形。

(4-4) 考慮分子配向的影響

  • (a) 如果產品為狹長形,從單側進澆可提供單一方向的均勻塑流。
  • (b) 雖然產品兩端的體積收縮會不同,但是不會有翹曲變形的問題發生。
  • (c) 分子配向(Figure 7)方向不同通常會導致翹曲。

5. 塑膠射出模具澆口形式與種類

以下彙整了部落格中與澆口設計相關的實用文章,提供給設計師與工程人員參考。內容涵蓋各類常見澆口形式的結構特性、適用情境與設計重點,有助於在實務應用中做出更合適的選擇。

(5-1) 塑膠射出模具針點澆口設計

針點澆口(Pin gate)是截面形狀如針點的澆口,又稱為點澆口、針狀澆口。由於開模時能自行拉斷澆口,留在塑膠件上之澆口殘痕不明顯,所以可以應用於各種形式的塑膠件,因此可實現自動化生產,多數採用三板模(又稱雙分形面)結構。(按圖超連結)

(5-2) 塑膠射出模具潛伏式澆口設計

潛伏式進澆(Submarine gate)又稱為隧道式澆口,是分流道的一部分呈傾斜狀潛伏在分型面下方或上方,進料口設置於塑膠件內、外側面,脫模時便於流道凝料與塑膠件自動切斷的點狀澆口。(按圖超連結)

(5-3) 塑膠射出模具香蕉澆口設計

在塑膠射出成型的領域中,澆口設計直接影響產品品質、生產效率與後加工成本。當產品對外觀要求高,且需實現自動脫模、無澆口痕時,「香蕉澆口(Banana Gate)」便是一種在特定產品需求下非常實用的進澆設計,廣泛應用於需達成無殘留澆口、自動脫模與良好外觀要求的產品。(按圖超連結)

(5-4) 塑膠射出模具扇形澆口設計

扇形澆口是射出成型模具中一種廣泛使用的澆口型式,特別適合用於薄殼、大面積以及需高度外觀品質的塑膠產品。本篇文章將介紹扇形澆口的定義、設計特點、優缺點以及設計過程中的重要注意事項。(按圖超連結)

(5-5) 塑膠射出模具直接澆口設計

在塑膠射出模具設計中眾多澆口類型中,直接澆口是結構最簡單且應用最廣泛的一種,特別適用於大型製品及壁厚均勻的塑件。本文將介紹塑膠射出模具直接澆口設計的定義、優缺點、設計參數。(按圖超連結)

☆ 其他參考資料及文章

★ 【Types of Gates for Injection Molding】(按我連結)

★ 【A Comprehensive Guide to Injection Molding Gates】(按我連結)

★ 【Types Of Gates for Injection Molding: A Complete Design Guide】(按我連結)

★ 【Kruse Training|Mold Design】(按我連結)

★ 【案例及案例圖片來源-射出大聯盟】

★ 【案例圖片來源-射出技術學院】

☆ 案例及資料下載

● 壓縮檔裡的檔案內容