CAE result

Fill time result

แสดงผลการไหลเทียบกับเวลาของพลาสติกที่ไหลเติมเต็มเข้าสู่ cavity สามารถดูการไหลที่เกิดขึ้นตามเวลาที่ต้องการ

ใช้ช่วยการออกแบบตำแหน่ง gate และ runner ที่เหมาะสม

พิจารณาและสังเกตุ การไหลส่งผลกับเรื่องอื่นๆด้วย เช่น ชลอการไหล, weld line, over pack ,temperature drop เป็นต้น

Weld line result

แสดงตำแหน่งที่เกิดweld line แสดงเส้นที่เกิดจากการไหลชนทำมุม 0-135 องศา อุณหภูมิพลาสติกขณะเกิดweld line ต้องสูงเพียงพอที่ผสานกันได้ดี

การย้ายต่ำแหน่งเกจและการทำ flow leader ทำให้weld line ย้ายตำแหน่งได้ ส่วนการทำ overflow ทำให้รอยจางลงและแข็งแรงขึ้น

จากการทดลองฉีด PP มองเห็นชัดกว่า ABS

รอยผสานควรเกิดที่ตำแหน่งที่มองเห็นยากและแข็งแรง

ปกติจะพบAir trapที่ตำแหน่งนี้ด้วย ควรทำ Air ventที่แม่พิมพ์ตำแหน่งนี้ด้วย

Weld line ที่ End of filled คือจุดที่ไหลเต็มสุดท้าย คุณภาพจะไม่ดี เนื่องจากอุณหภูมิต่ำ และแรงดันต่ำ ขณะที่เกิดรอยผสานอากาศรวมไปอยู่ที่จุดนี้ air vent ต้องทำให้เหมาะสมด้วย

Note : Temperature at flow front ,melt line ,2nd weld line ประกอบด้วย

Pressure at V/P result

แสดงค่าแรงดัน ที่ตำแหน่ง V/P หรือ switch over point ตำแหน่งที่เปลี่ยนจากฉีดเต็มด้วยความเร็วเป็นฉีดย้ำ ด้วยแรงดัน จุดนี้พลาสติกจะยังไม่เต็มcavity100% (95-99% of volume) ส่วนที่เหลือ จะเต็มในช่วงฉีดย้ำ (holding) หรือ packing โดย Injection pressure แรงดันฉีดจะมีค่าสูงสุดที่จุด V/P นี้

ผลวิเคระห์ ที่จุดฉีดค่าแนะนำไม่ควรเกิน 100 MPa ส่วนตลอดการฉีด และ Cavity pressure ไม่ควรเกิน 60 MPa

การวัดค่าตลอดการฉีดดูได้จาก Pressure result (x-y plot) เพื่อไม่ให้เกิด Flashing จึงแนะนำไม่ควรเกิน 60MPa

หรือควรต่ำที่สุดเพื่อลดความเค้นตกค้างในชิ้นงาน

Note :

ให้ดูที่ Pressure result : XY Plot ประกอบ
ถ้าค่า Max. < 40MPa จะฉีดงานได้ง่ายเพราะ Pressure ต่ำ
Pressure drop ที่เกิดจาก gate and runner ไม่ควรเกิน 30 MPa
Switch เร็วเกินไปชิ้นงานจะฉีดไม่เต็ม
Switch ช้าเกินไปชิ้นงานจะเกิดครีบ

Pressure result : XY Plot

แสดง Cavity pressure ในแต่ละจุดตลอด cycle time

ปกติจะดู pressure ใกล้เกจ ปลายการไหล และจุดที่เสี่ยงต่อ flashing

ค่ามากที่สุดไม่ควรเกิน 60 MPa โดยที่ Injection point < 100 MPa

result นี้เป็นส่วนหนึ่งในขั้นตอนหา optimize packing profile ด้วย

ตัวอย่าง ชิ้นงานมีปัญหา over pack สาเหตุจากการไหลไม่สมดุลย์ บริเวณเกิดครีบไหลเต็มก่อน

เนื่องจากลูกค้า modify เพิ่มความหนาบางส่วนภายหลังจาก T0 ไม่สามารถย้ายgateเพื่อทำให้การไหลสมดุลย์ได้

พบแรงดันสูงใน cavity แต่ถ้าไม่สูงเกิน 60 MPa มักจะไม่เกิดครีบ ส่วนใหญ่จะเกิดครีบหรือ flashing ที่ Parting line

เมื่อดูขอบชิ้นงานพบว่า รอบ PL เป็น step เป็นครีบ

Temperature at flow front

แสดงผลอุณหภูมิที่ด้านหน้าของการไหลของพลาสติกเหลว

ความแตกต่างของอุณหภูมิจะส่งผลเรื่องการหดตัวที่ต่างกัน และคุณภาพรอยผสาน weld line

อุณหภูมิของหน้าการไหลควรลดลงน้อยที่สุด การปรับปรุง เช่น ฉีดเร็วขึ้น เพิ่มอุณหภูมิ ย้ายgateเปลี่ยนการไหล เพิ่มความหนาชิ้นงานทำให้ไหลเร็วขึ้น

อุณหภูมิของหน้าการไหลไม่ควรลดลงมากกว่า 5°C ถึง 10°C (ชิ้นงานใหญ่มากใช้ 10-20 c)
กรณีเพิ่มขึ้น เกิดจากแรงเฉือนสูง shear heat ในชั้นพลาสติกส่วนใหญ่เกิดจากความเร็วฉีดที่สูง ปกติไม่ความเพิ่มขึ้นเกิน 10°C
อุณหภูมิต่ำกว่า transition temperature จะหยุดไหล (short shot)

Shear rate result

แสดงผลอัตราแรงเฉือน ที่เกิดขึ้นระหว่างชั้นพลาสติก ที่ไหลผ่านด้วยความเร็วเฉือน

อัตราการslideระหว่างlayerเกิดค่าสูงสุดช่วงฉีดขณะใช้ความเร็วฉีด

หากมีค่าสูงเกินโซ่พอลิเมอร์จะขาด ทำให้เกิดปัญหากับชิ้นงาน เช่น ความแข็งแรง ,Flow mark , รอยด่างหลังพ่นสี (รอยดูดสี) เป็นต้น

การปรับปรุง ฉีดให้ช้าลง เพิ่มขนาดความหนาเกจ ,ใช้พลาสติกที่ไหลง่ายเพื่อให้ฉีดช้าได้
โดยทั่วไปค่าของ ABS < 50,000/sec. PP < 100,000/sec. หรือดูข้อกำหนดของเม็ดแต่ละเกรด

Volumetric shrinkage at ejection result

แสดงเปอร์เซ็นต์การหดตัวเชิงปริมาตรของชิ้นงาน เมื่อพลาสติกลดอุณหภูมิลงจะหดตัวทำให้ขนาดลดลง แต่ละพื้นที่ไม่ได้หดตัวเท่ากัน100%

ปัจจัยหลักที่ส่งผลกับค่าหดตัวต่างกัน คือ แรงดัน อุณหภูมิ ความหนาชิ้นงาน มีค่าที่ต่างกันในแต่ละพื้นที่

ค่าหดตัวควรสม่ำเสมอทั้งชิ้นงาน (Uniform shrinkage) ปกติไม่ควรต่างกันมากกว่า 3-4% เพื่อป้องกันปัญหาโก่งงอ

Part design ออกแบบความหนาชิ้นงานแต่ละพื้นที่แตกต่างกัน

มักมีแนวโน้มพบปัญหาโก่งงอ จากค่าหดตัวที่ต่างกัน จะไม่สามารถแก้ไขได้ด้วย condition หรือ ที่แม่พิมพ์ ได้

อ้างอิงทฤษฎีเรื่อง การออกแบบชิ้นงานพลาสติก แนะนำไว้คือความหนาของชิ้นงานต้องออกแบบให้เท่ากันทั้งชิ้น

กรณีพบแรงดันในcavityไม่สม่ำเสมอต้อง optimize packing คือ การปรับ holding condition (packing profile) ให้เหมาะสม ประกอบด้วย holding time และ holding pressure

Time to reach ejection temperature result

แสดงเวลาที่ชิ้นงานแข็งพร้อมปลดชิ้นงาน

เวลาที่ Gate แข็ง เพื่อใช้อ้างอิงเวลาฉีดย้ำ
เกจควรแข็งช้ากว่าชิ้นงานเพื่อฉีดย้ำได้ดี -
เวลาแข็งตัวควรใกล้เคียงกัน จุดที่หยุดไหลก่อนจะแข็งเร็วกว่าและบริเวณที่บางกว่าจะแข็งเร็วกว่า

Air trap result

แสดงตำแหน่งอากาศตกค้างในแม่พิมพ์

ขณะฉีดพลาสติก พลาสติกจะเข้าไปแทนที่อากาศในแม่พิมพ์ อากาศรวมถึงควันที่ด้านหน้าพลาสติกจะต้องออกจากแม่พิมพ์ บริเวณที่อากาศออกได้ยาก เช่น rib , weld line ,end of filled หากมีอุณหภูมิสูงจะเกิดรอยไหม้ได้

การปรับปรุงต้องระบายอากาศ เช่น ทำ insert air vent ที่แม่พิมพ์ และ air vent รอบ Parting line ด้วยเพื่อให้อากาศไหลออกได้ง่าย

หากพบ air trap ที่ด้าน cavity จะทำAir vent ได้ยาก เช่น rib ที่ cavity หากต้องทำ insert air vent จะทำให้มีตำหนิบนชิ้นงาน การแก้ไขอาจต้องปรับ part design หรือ ต้องยอมรับรอยตำหนิที่เกิดขึ้น
โดยทั่วไป ขนาดของช่อง air vent = 0.025-0.030 mm.

ปกติแม่พิมพ์ต้องทำ Air vent รอบ parting line , ribs และที่ตำแหน่ง weld line

Clamp force result

แสดงค่าแรงปิดล็อคแม่พิมพ์ (Clamp force) เนื่องจาก Cavity pressure จะทำให้แม่พิมพ์เปิดออกขณะฉีด

สามารถลด clamp force ได้ด้วย การเพิ่ม gate, เพิ่มความหนาชิ้นงาน , improve condition ,ขยาย runner

ปกติการพิจารณาเลือกเครื่อง Injection machine ประกอบด้วย

1.Clamp force แรงปิดแม่พิมพ์เพียงพอหรือไม่

2.Mold size. ขนาดแม่พิมพ์ติดตั้งได้หรือไม่

3.Injection volume ปริมาตรช่วงฉีดเพียงพอหรือไม่

กรณีใช้แรงดันฉีดช่วงย้ำสูงเกินไปทำให้ Clamp force สูงได้

Clamp force สามารถคำนวณหาจากสูตรเบื้องต้น

F=Clamp force

A= Top project area พื้นที่ภาพฉายตามทิศทางเปิด-ปิดแม่พิมพ์

1.2 = Safety factor 20%

P = average cavity pressure แรงดันในcavityเฉลี่ย

เช่น ABS = 400-450 Kg/cm2 PP = 300-350 Kg./cm2

สำหรับชิ้นงานหนา

ตามภาพตัวอย่างชิ้นงาน Bottom plate มีความหนามาก 4-6 มม. ทำให้ไหลง่าย CAE clamp force = 600 Tons ถ้าใช้สูตรจะได้ 1,031.1 Tons

ผลิตจริงใช้ 650 Tons ในปัจจุบัน

กรณีชิ้นงานบาง

ชิ้นงานหนาน้อยกว่า 2 มม. ถ้าใช้สูตรคำนวณจะได้ค่าclamp force น้อยกว่าที่ต้องใช้จริง ต้องใช้ CAE ช่วยคำนวณ

กรณี ชิ้นงานบาง ,ระยะทางการไหลไกล และความหนืดของพลาสติกสูงต้องใช้ CAE ช่วยคำนวณจึงจะแม่นยำ

Shear stress at wall result

แสดงผลความเค้นเฉือนตกค้างที่เกิดกับชิ้นงาน

ส่งผลกับความแข็งแรงของชิ้นงาน ค่าสูงสุดส่วนใหญ่เกิดช่วงฉีดย้ำ การใช้แรงดันสูงมากเกินไป ทำให้เกิดแรงต้านการเคลื่อนระหว่างชั้นของพลาสติกสูง ชิ้นงานจะแข็งตัวขณะมีแรงดันการหดตัวทำได้ยาก ทำให้เกิดความเค้นสูงตามมา

ค่าไม่ควรเกินค่ามาตรฐานตามชนิดเม็ดพลาสติก

เช่น

STD. ABS MAX. 0.3 MPa

STD. PP MAX. 0.25 MPa

การปรับปรุง

- ลดแรงดัน

- การเปลี่ยนวัสดุให้มีความหนืดน้อยลงหรือเพิ่มอุณหภูมิหลอมละลายจะช่วยลดแรงต้านเฉือน

Sink mark result

แสดงขนาดรอยยุบที่ผิวชิ้นงาน เช่น ตามแนว rib และ boss

สำหรับผิวหยาบทั่วไปค่าไม่ควรเกิน 0.04 mm.จะมองเห็นยาก

ผิวเงาจะทำให้เห็นชัดกว่าผิวหยาบ
ผิว high gloss มองเห็นได้ง่ายมาก ถึงแม้ rib จะบางมากแล้วก็ตาม ดังนั้นงานลักษณะ high gloss ไม่ควรมี rib หรือ boss

บริเวณ rib ที่ไกลจาก gate หรือ จุดที่ไหลเต็มสุดท้าย คุณภาพอาจจะไม่ดีถ้าแรงดันฉีดย้ำไม่เพียงพอหรือส่งไปไม่ถึง

ตัวแปรขึ้นอยู่กับ ความหนา เช่น rib/boss ควรหนาควรไม่เกิน 30%-40% of general thickness ถ้าบางมากจะฉีดไม่เต็ม และ การใช้ Holding pressure กับ holding time ต้องเหมาะสมด้วย