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B13 150*150mm 太阳能聚光镜片模具及成形技术开发

2011-12-26 19:31| 查看: 48940| 评论: 0|来自: 产学联盟

摘要: 本研究主要系开发150*150mm 之塑料太阳能聚光镜片，运用于聚光型太阳能发电装置上，担负将光能聚焦于砷化镓芯片之重责大任。其中模具设计开发及射出成形技术为主要探讨之内容，本文的产品其特色为平均厚度2.5mm 并采 ...

三、结果与讨论

在初步完成模具设计后，即将其配置进行模流分析，以期了解其对产品成型后造成的影响，本分析系针对充填、保压、冷却、翘曲变形等射出成型过程及黏弹、光学等结果进行分析，充填分析可藉由不同范围的流动波前图或是流动波前动画，可看塑料在模穴中各时刻的充填情形，预测缝合线及包封位置，且可判断是否会有短射现象发生，提供排气孔位置安排等设计参考，保压分析可显示充填结束瞬间各处的压力值，由流道至充填末端渐减，最大压力值可提供射出机之锁模力值。并判断压力分布是否均匀及显示压力传递效果。评估模具中肉厚及温度对于压力分布及损耗的影响。冷却分析则可预测在现阶段的设计与加工设定下，冷却到可以脱模的时间，亦即将塑件冷却至顶出温度所需的时间分布，并提供冷却温度及时间等优化设定。翘曲变形分析为显示塑件自充填/保压结束冷却至室温常压时的体积收缩率值，提供成形条件其保压效果及翘曲变形等之参考。充填之流动波前图如图12 所示。
在进行初步的分析后，获得如下之分析结果：
1. 保压时间4.5Sec 后，浇口部分尚未冻结，代表可继续增加保压时间可以加强保压之效果，如图13 所示。
2. 保压压力分布如图14 所示，可以看出产品末端与浇口处压力不同，表示压力传递效果不佳。
3. 从图15 可看出，整体积收缩率较高为框架及充填末端位置。
4. 冷却时间至25Sec 时已可以将产品整体冷却至顶出温度以下(如图16 所示) ，建议将原始冷却时间减少。
5. 产品在高度方向产生笑脸的翘曲趋势，量值在-1.087~0.625mm 之间。(如图17 所示)
6. 由图18~19 热总位移可以看出，冷却水路温度设定差异，造成产品因冷却不均而导致的翘曲问题。
7. 由图20 总合光弹条纹结果可看出，产品在光学性质上影响不大，这也是与材料PMMA 之光学性质相符，不易造成。
由模流分析之结果可看出目前的浇口浇道并不会产生短射情形，但在产品外围的微结构层产生了翘曲变形的情况(如图21 所示)，但可藉由加长保压时间来改善此缺陷，后续实际上线进行射出成形时将会把此重点纳入考虑。而关于微结构侧模仁制作部分，乃采用磷青铜进行表面超精密加工后再行镀上化学镍层，以确保最高微结构深度达1.1mm 之加工性并同时兼具表面硬度，以期模仁寿命可达最大化。但亦因此举于镀上化学镍层后表面产生类疮疤(表面具坑洞或突起物)及白雾(表面粗糙镀不佳产生的外观效果)等现象(如图22 所示)，为此制程中最大之不良，除影响后续成形品微结构侧的表面不良，亦直接影响集光镜片之集光效果，并能提供后续开发者之借镜。而若采用先镀上化学镍再进行超精密加工之方式，受限于目前化学镍层最多厚度仅达300μm，而本案最大微结构深度已达1100μm，故无法适用此制程。为期产品内无缺陷产生以降低光学性能，本制程系在无尘等级达10000 之空间进行试量产(如图23 所示)。