Michael Way

一．超声波应用原理

我们知道正确的波的物理定义是：振动在物体中的传递形成波。这样波的形成必须有两个条件：一是振动源，二是传播介质。波的分类一般有如下几种：一是根据振动方向和传播方向来分类。当振动方向与传播方向垂直时，称为横波。当振动方向与传播方向一致时，称为纵波。二是根据频率分类，我们知道人耳敏感的听觉范围是20HZ-20000HZ，所以在这个范围之内的波叫做声波。低于这个范围的波叫做次声波，超过这个范围的波叫超声波。

波在物体里传播，主要有以下的参数：一是速度V，二是频率F，三是波长λ。三者之间的关系如下：V=F.λ。波在同一种物质中传播的速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同。另外，还需要考虑的一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越厉害，这在超声波加工中也属于考虑范围。

1、 超声波在塑料加工中的应用原理：

塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。

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    一﹑ 未射饱 (缺料)

    1.射出压力不足﹔ 2.保压压力不足﹔

    3.射出时间不足﹔ 4.加料(储料)不足﹔

    5.射料分段位置太小﹔ 6.射出终点位置太小﹔

    7.射出速度不夠快﹔ 8.射嘴﹑料管溫度不夠﹔

    9.模具溫度不夠﹔ 10.原料烘干溫度﹑时间不足﹔

    11.注塑周期太快，预热不足﹔

    12.原料搅拌不均勻﹔(背压不足﹐转速不夠)

    13.原料流动性不足﹔(产品壁太薄)

    14.模具排气不足﹔ 15.模具进料不均勻﹔

    16.冷料井设计不合理﹔ 17.冷料口太小﹐方向不合理﹔

    18.模穴內塑胶流向不合理﹔ 19.模具冷卻不均勻﹔

    20.注塑机油路不精确﹑不夠快速﹔ 21.电热系統不稳定﹐不精确﹔

    22.射嘴漏料有异物卡住﹔ 23.料管內壁﹑螺杆磨损﹐配合不良﹔

    二﹑ 毛边 (飞边)

    1.射出压力和压力太大﹔ 2.锁模高压不夠﹔

    3.背压太大﹔ 4.射出和保压时间太长﹔

    5.储料延迟和冷却时间太长﹔ 6.停机太长﹐未射出热料﹔

    7.射出压.保压速度太快﹔

    8.螺杆转速太快塑胶剪切﹐磨擦过热﹔ 9.料管溫度太高.流延﹔

    10.模溫太高﹑模腔冷却不均勻﹔ 11.注塑行程调试不合理﹔

    12.保压切换点﹐射出终点太大﹔ 13.模具裝配组合不严密﹔

    14.合模有异物调模位置不足﹔ 15.锁模机构不平行﹑精确﹔

    16.顶针润滑﹑保养不足﹔ 17.滑块﹑斜导柱配合压不到位﹔

    18.模腔镶件未压到位﹐撐出模面﹔ 19.进料口设计分布不均勻合理﹔

    20.產品设计导致某处內壁太薄和结尾处太远﹔

    21.小鑲件组合方式不合理易发生变形﹔

    22.鑲件因生产中磨损﹑变形﹑圓角﹔

    23.鑲件未设计稳固性﹑未抱合，加固﹔ 24.模腔內排气槽太深﹔

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        一般而言，从事注塑行业多年的客户多半有能力自行判断并选择合适的注塑机来生产。但是在某些状况下，客户可能需要厂商的协助才能决定采用哪一个规格的注塑机，甚至客户可能只有产品的样品或构想，然后询问厂商的机器是否能生产，或是哪一种机型比较适合。
　　此外，某些特殊产品可能需要搭配特殊装置如蓄压器、闭回路、射出压缩等，才能更有效率地生产。由此可见，如何决定合适的注塑机来生产，是一个极为重要的问题。

　　通常影响射出机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等，因此，在进行选择前必须先收集或具备下列资讯：
　　◆ 模具尺寸(宽度、高度、厚度）、重量、特殊设计等；
　　◆ 使用塑料的种类及数量（单一原料或多种塑料）；
　　◆ 注塑成品的外观尺寸（长、宽、高、厚度）、重量等；
　　◆ 成型要求，如品质条件、生产速度等。
　　在获得以上资讯后，即可按照下列步骤来选择合适的射出机：
　　1、选对型: 由产品及塑料决定机种及系列。
　　由于射出机有非常多的种类，因此一开始要先正确判断此产品应由哪一种注塑机，或是哪一个系列来生产，例如是一般热塑性塑胶或电木原料或PET原料等，是单色、双色、多色、夹层或混色等。此外，某些产品需要高稳定（闭回路）、高精密、超高射速、高射压或快速生产（多回路）等条件，也必须选择合适的系列来生产。
　　2、放得下 ：由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盘尺寸”是否适当，以确认模具是否放得下。
　　◆ 模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距；
　　◆ 模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内；
　　◆ 模具的厚度需介于注塑机的模厚之间；
　　◆ 模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸，太小也不行；
　　3、拿得出 ：由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。
　　◆ 开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上，且需含竖浇道（sprue）的长度；
　　◆ 托模行程需足够将成品顶出；
　　4、锁得住 ：由产品及塑料决定“锁模力”吨数。
　　当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。锁模力需求的计算如下：
　　◆ 由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积；
　　◆ 撑模力量＝成品在开关模方向的投影面积(cm2)×模穴数×模内压力(kg/cm2)；
　　◆ 模内压力随原料而不同, 一般原料取350～400kg/cm2；
　　◆ 机器锁模力需大于撑模力量，且为了保险起见，机器锁模力通常需大于撑模力量的1.17倍以上；
　　至此已初步决定夹模单元的规格，并大致确定机种吨数，接着必须再进行下列步骤，以确认哪一个射出单元的螺杆直径比较符合所需。
　　5、射得饱: 由成品重量及模穴数判定所需“射出量”并选择合适的“螺杆直径”。
　　◆ 计算成品重量需考虑模穴数（一模几穴）；
　　◆ 为了稳定性起见，射出量需为成品重量的1.35倍以上，亦即成品重量需为射出量的75％以内；
　　6、射得好 ：由塑料判定“螺杆压缩比”及“射出压力”等条件。
　　有些工程塑料需要较高的射出压力及合适的螺杆压缩比设计，才有较好的成型效果，因此为了使成品射得更好，在选择螺杆时亦需考虑射压的需求及压缩比的问题。
　　一般而言，直径较小的螺杆可提供较高的射出压力。
　　7、射得快 ：及“射出速度”的确认。
　　有些成品需要高射出率速射出才能稳定成型，如超薄类成品，在此情况下，可能需要确认机器的射出率及射速是否足够，是否需搭配蓄压器、闭回路控制等装置。一般而言，在相同条件下，可提供较高射压的螺杆通常射速较低，相反的，可提供较低射压的螺杆通常射速较高。因此，选择螺杆直径时，射出量、射出压力及射出率（射出速度），需交叉考量及取舍。
　　此外，也可以采用多回路设计，以同步复合动作缩短成型时间。
　　经过以上步骤之后，原则上已经可以决定符合需求的注塑机，但是有一些特殊问题可能也必须再加以考虑，包括：
　　◆ 大小配的问题：
　　在某些特殊状况下，客户的模具或产品可能模具体积小但所需射量大，或模具体积大但所需射量小，在这种况下，厂家所预先设定的标准规格可能无法符合客户需求，而必须进行所谓“大小配”，亦即“大壁小射”或“小壁大射”。所谓“大壁小射”指以原先标准的夹模单元搭配较小的射出螺杆，反之，“小壁大射”即是以原先标准的夹模单元搭配较大的射出螺杆。当然，在搭配上也可能夹模与射出相差好几级。
　　◆ 快速机或高速机的观念：
　　在实际运用中，越来越多的客户会要求购买所谓“高速机”或“快速机”。一般而言，其目的除了产品本身的需求外，其他大多是要缩短成型周期、提高单位时间的产量，进而降低生产成本，提高竞争力。通常，要达到上述目的，有几种做法：
　　◆ 射出速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加蓄压器（最好加闭回路控制）；
　　◆ 加料速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加料油压马达改小，使螺杆转速加快；
　　◆ 多回路系统：采用双回路或三回路设计，以同步进行复合动作，缩短成型时间；
　　◆ 增加模具水路，提升模具的冷却效率；
　　然而，“天下没有白吃的午餐”，机器性能的提升及改造固然可以增加生产效率，但往往也增加投资成本及运转成本，因此，投资前的效益评估需仔细衡量，才能以最合适的机型产生最高的效益。