結構發泡成形品之肉厚可較射出成形品為厚,并且無凹痕及翹曲等問題。傳統上,發泡材被設計成0.25in(6.3mm)之肉厚,現在由于工程樹脂之關系,塑品之肉厚可被設計低至0.157in(4mm)或高到0.5in(12.7mm),甚至更高。 主要的考慮是肉厚改變時對耐沖擊力、肋骨設計、浮凸物設計及所須強度的影響。彎曲強度及抗拉伸強度會隨肉厚之減少而增加,因為較薄之肉厚有較低的重量減少量,致使有較高的皮層對心核比。 剛性,受負載能力及耐沖搫力則隨肉厚之減少而減少,因為這些性質受肉厚之影響較大,而非重量之減少量。為了使結構發泡材有極低之應力及整個塑品有均勻性的重量減少,良好的流動設計使塑流能馬上填滿模穴是極為重要的。 在成形肉厚小于0.25in之塑品,更多的材料必須被推進模穴內,以克服極高的流動阻礙。若是肉厚大于0.25in,則流動容易。這些流動阻礙的變異性,造成較低的重量減少量及較薄壁有較短之流動長度。 Wd 如果所選材料之流動長度超過建議值,那么下列兩方法可增加其流動性: ·添加流動肋骨或流道以增加流動,但其直徑不可太大,否則塑流會流進肋骨內造成充填平斷面上之困難。 · 些微的增加肉厚約莫0.03到0.05英寸,可減輕成形上之流動困難。 另外從肉厚變到薄肉厚之轉換區應該愈平滑愈好,以利加工成形(圖6-9)。 圓角及半徑 陡邊角會造成應力之集中點及阻礙材料之流動性,它們常常是產品毀壞的主因。圓角半徑對應力集中之影響可由圖6-10看出,應力集中因子KT是用于方程序以計算應力,R/T是圓角半徑對肉厚之比值。 盡量利用大的半徑于內邊角及外邊角上,以使應力集中最小并益于模具充填。對大多數塑品而言,最小半徑需為0.06英寸。如果塑品是在承受負載或受撞擊下,則最小半徑需為0.125英寸以上。 公差及翹曲之控制 尺寸公差在產品設計上是非常重要的,因為它直接影響到產品成本及表現行為。產品之最終尺寸是由以下所影響控制: ·溫度膨脹及收縮。 ·加工條件。 ·模具尺寸。 _ 結構發泡品之尺寸公差及翹曲控制是為了使塑品從頭到尾有一致的重量減少量并具平坦性。以下為其設計之通則: ·盡量使塑品之肉厚保持均勻性。厚肉區不僅會增加成形周期,并造成產品翹曲。 ·使流動阻礙減少到最小。盡量莫用肋骨及排氣孔在流動的方向上。 ·保持一定的材料流動長度以減少過分充填發生。于近開口處,加上流動肋骨或澆口,使過分充填減少到最少。 傾斜角 由于結構發泡加工之低壓力,微小的錐度可以忍受,所以塑品可用傾斜角之設計,以利取出。 產品之肉厚會影響到傾斜角之大小。當肉厚減少時:須增加傾斜角之角度。這是因為模穴壓增加了,令塑品較難取出。一般而言,0.5°到3°之傾斜角以足使產品方便取出。對于深度極深的肋骨或浮凸物,由于須增加底部寬度,致使傾斜角增加,需注意底部太厚所可能造成的凹痕及凸起。 肋骨及浮凸物 于結構發泡品上加進肋骨,可增加其剛性及受負載之能力而毋須增加其肉厚。與射出成形相比,結構發泡加工可用較粗的肋骨。 周遭的肉厚及重量減少量決定了肋骨之厚度,依此而設計之,可使其不至產生凹痕,表6-1為肋骨肉厚與壁厚間之正確設計關系: 至于浮凸物,由于須承受重負載,所以必須與鄰近的壁端相連或與肋骨、角板相連,以分散負載。為使插入后之表現最佳,浮凸物之肉厚隨材料種類及所減少之密度而定。通常,高功能性的材料可用較薄的浮凸物肉厚。一般的設計通則為浮凸物之直徑為心核孔洞之二倍。浮凸物須盡量的被鑄造,以減少塑品之成形周期。如果浮凸物太厚的話,會有凹痕產生。若一切設計皆無虞,與射出成形相比,由于凹痕之發生可能性減少,所以會有較佳的表面精度。 放熱孔(louvers) : 因為塑料為絕緣性材料,所以放熱孔常須加入結構發泡成形品內以滯散熱量。如果可能的話,羽狀結構之放熱孔最好與塑流同方向以助模具之充填及減少過分充填之可能性(因會造成翹曲)。如果,羽狀結構放熱孔必須被置于垂直塑流之方向的話,那么于其中端部分橫過一流道,讓塑流流于其上,而不致讓放熱孔阻礙了流動,參考圖6-11。 迫壓嵌合(snap fits) 猶如一些特定的射出成形材,因為工程結構發泡材之物性增加了,迫壓嵌合亦可應用于其上。 不像射出成形之迫壓嵌合只可用于質輕短小之零件,結構發泡成形之迫壓嵌合可用以扣鎖住重零件或結合兩大形結構發泡成品。 ] : 應力、彎折量及應變是決定所須組合力量及挺性的主要控制因子。最簡單的迫壓嵌合模式是具定橫截面的懸梁衍(圖6-12)。 其中 y=FL3 ε=3yc L3 其中σ=應力 y=彎折量 ε=應變 I=橫截面之慣性矩 L=梁之長度 E=材料之模數 c=中間軸至最遠處之距離 當選擇應用須用迫壓嵌合之材料時,關鍵物性如疲乏強度,彎曲模數,彎曲強度及最大應變量須先被測得知。