热量:使一公克的水升高温度1℃所需的热量为1卡(Cal)。 使一公斤的水升高摄氏1℃所需的热量为1千卡(Kcal)。 比热(specific heat):水的热值设定为1 Cal/g℃﹐则其它物质的热值﹐相对于水的比值称为比热﹐这数字显示了该物质一克升高摄氏1℃所需要的能量。
热容量Cp (heat capacity)[Cal/cm^3℃]=比重ρ﹐[g/cm^3] x比热[Cal/g℃]﹐这数字表示物质1单位体积升高温度1℃时﹐所包容的能量。相同体积下﹐热容量高的物质﹐升高相同温度差时﹐所吸收的能量较高。当考虑不同材质﹐如钢材﹐塑料﹐冷却液等﹐因其比重比热各不相同﹐热容量各异﹐表现出来的温度便有差异。 [--page--]
要完整考虑各成份间的热传情况﹐除了热容量(吸收能量多少)外﹐还需考虑热量传递速度(热传导度)﹐才能计算出最佳的冷却设计及控制参数。 热传导度κ(Thermo-Conductivity): [W/M/℃]﹐表示材质传导热量快慢的能力。热传导度大的物质﹐吸热快散热也快。
真正决定全组模具不同材质间的热传特性需包括了两方面﹐一是热容量﹐一是热传系数﹔在此又另外定义一个参数表示二者的关系: 热扩散度α(heat diffusivity)= 热传导度/热容量 (α=κ/ρCp) 。 热扩散度大的物质﹐表示热传导度大(散热快)且热容量小(吸热少)﹐便能有效散热。举例来说﹐水与塑料、模具钢材的热物性分别是:
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材质
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比重ρ g/cm^3
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比热 Cal/g℃
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热容量Cp Cal/cm^3℃
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热传系数κ Kcal/M.Hr.℃
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热扩散度α
M^2/Hr
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塑料
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0.95
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0.47
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0.447
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0.12
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0.0003
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铁
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7.9
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0.11
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0.87
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45
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0.0517
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热扩散度的比值﹐铁与塑料约为0.517/0.0003=172﹐相差172倍。
翘曲分析
翘曲主要是因为收缩不均所造成的﹐收缩均匀的成品只是尺寸变小﹐若不均则成品产生扭曲。在一个成品﹐收缩性的变化可能有几种型式:
1. 区域性(region to region):平面位置不同。
2. 厚度层(through the thickness):厚度位置不同。
3. 方向性:平行/垂直分子方向
基本影响收缩的因素﹐则有：
1. 自由体积收缩: 此为P-V-T实验量测得到的数据。
2. 结晶性:材料在结晶过程产生相变化﹐结晶性高的物料收缩会较大。
3. 模具限制:模壁若阻隔了塑料自由收缩﹐则收缩量会变小。
4. 分子配向性:在流动过程产生的方向性﹐若不及释放﹐则平行于分子主要配向与垂直方向会有不同收缩值。
为了控制翘曲﹐首先要了解影响收缩率的操作参数有:
归纳翘曲的主要因素﹐可以分成三大类:
1. 冷却性差异(differential cooling):冷却效率所影响﹐冷面会先收缩﹐但很快固化﹐收缩量固定﹔但热面缓慢收缩﹐分子有较长时间重排﹐收缩量会更大。
2. 区域收缩性差异(differential shrinkage):随厚度或位置而有不同﹐随保压效率所决定。
3. 分子配向性差异(orientation):浇口位置﹐流动方向等是主要因素。例如下例为一中央进料圆盘﹐流动方向主要是延半径辐射方向﹐当此径向收缩大于其垂直方向时﹐产品会发生图上马鞍状翘曲﹔若收缩是垂直方向大于半径方向时﹐则发生图下钟形翘曲。
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收缩分析─ 读取流动、冷却分析结果，配合材料物性，计算成品之:
a. 各方向收缩率
b. 分子配向性（ORIENTATION）
c. 面积收缩率
d. 体积收缩率
