非球面光学射出品对模具钢材选用之关系

■商智苑/ 梧济工业

摘要

近年来3C产业非球面光学品塑料射出成型产品尺寸日趋严格,射出品体积减重划,微小化,尺寸公差所小化等,产品多样化等,射出品的生产周期及射出品良率将是攸关产品的重要竞争力,尤其非球面射出品同心度公差稳定度更是扮演光学特性重要的角色,本文论述非球面光学射出成型模具在模具钢材选用,清净度,硬度,抗压强度,抗拉强度,安全应力等及材料热处理考虑因素。关键词: 光学射出成型产品、模具钢材、热处理

 

一、前言

光学射出成型产品近年尺寸公差日趋严格,模具钢材选用及热处理质量工艺对于射出成型品有直接相关的影响,包含模具钢材:合金设计,清净度、热传导性,热膨胀性, 应力分布,应力腐蚀等均有所影响。如下简述之。

图 1: 模具钢材清净度表



二、模具系统

射压12000psi之抗弯曲疲劳强度1550N/mm。 PC,PMMA 之料温 Tm-Tg:320-280℃如果模框之回火温度低于 280℃对于模面高温强度会下降。韧性要求:300J/cm2 以上。模温在100℃+/-10℃之热膨胀系数 10.08×10-6m/ m.k 。
模温在200℃ +/-10℃之热膨胀系数11.0×10-6m/ mk冷却水孔之耐蚀性,对于冷却循环效果,关系到射压的Cycle time与模壁的安全应力要高于2200N/ mm热膨胀系数之一致性与应力分布一致性。抗拉强度与抗压 强度决定疲劳强度之持久性,模板,模仁配套供差在 1μm内,且钢材韧性120J/cm2才不会自散热槽裂开与变形。

   

图 2: 模具钢材建议表 ;图 3: BOHLER M333 热处理工艺

 

图 4: 应力腐蚀金相图 ;图 5: 光学模具图

图 6: 钢材晶界应力腐蚀

三、结果与讨论

光学射出成型模具,钢材清净度高者,热传导速度快, 拋光可达奈米等级面粗度,对于成型周期可减少,热处理工艺深冷处理及持温时间依模具工件大小掌握长短, 减少沃斯田铁的含硫量可减少模具微变型。

四、结论

光学射出成型,模具钢材选用及热处理扮演微变型控制的角色,在现今塑料光学模具公差,射出成型公差日趋严格缩小的竞争市场,唯有面面俱到,提高光学品透光率及模具尺寸公差稳定度的各种因素掌握将是市场领导者必备条件,深入模具钢材选用及热处理理将有助於持续扮演此产业领头羊的角色,此关系因子攸关成败,值得再深入探讨。

五、参考文献

1.Bohler Edelstahl and Buderus Edelstahl hand book,2004,41:137
2.光学模具钢材模具系统,梧济工业,2000.
3.光学模具钢材选用及热处理,梧济工业,2000. ■

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