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埋植螺絲塑膠破裂問題探討
公司的產品最近怎麼這麼多問題，這次是發生塑膠破裂的問題，原本還抱著僥倖的心理想看看是不是融合線(welding line)所造成的誤會，不過從客戶傳過來的照片初步分析，這的確是塑膠殼破裂啊。慘！趕緊發出【Quality Hold】把生產線給停了，並要求所有相關的產品不準出貨。另外也請客戶把不良產品寄過來做進一步的確認。
不論是從生產線或是客戶端取回的塑膠部件，經過分析後都發現塑膠破裂是從埋植的螺絲柱一路往外裂開，所以箭頭就直接指向了埋入射出的螺絲銅柱製程，依照過去的經驗，像這種埋入射出的螺絲基本上是需要預熱後才能放入模具中進行注膠的動作，否則就容易像現在的情形一樣，因為內應力的關係而發生螺絲柱龜裂的不良。經過與塑膠射出廠檢討的結果，發現射出廠打從一開始就不曉得埋入的螺絲柱需要預熱處理，也就是說這個產品的埋入螺絲沒有預熱。
只是塑膠射出廠一直提出下列疑問：
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1. 他們從產品一開始就是這樣子生產也一直都沒有問題，為何現在會有塑膠破裂的問題？
這真的是大哉問？還是我第一次碰上這麼「牛(盧)」的塑膠射出成型廠。怎麼能用以前客戶沒有反應產品問題就斷定現在的生產應該沒有問題？只是事實擺在眼前，我們收到的產品就是有問題，唯一需要檢討的是以前使用的螺絲鎖緊扭力是1.5Kg手動，現在則使用電動起子扭力2.0～3.0Kgf.cm。一般埋入射出的螺絲扭力至少應該都可以承受5.0Kgf.cm。很明顯地原來的產品不是沒有破裂，而是破裂還沒那麼嚴重而已。
2. 模具的預熱溫度已經高達110°C了，為何埋植螺絲(INSERT Parts)還需要再預熱？一但把埋植螺絲(INSERT Parts)放入模具，埋植螺絲的溫度就可以快速達到預熱的溫度了，這樣子預熱的效果似乎不大？
其實埋植螺絲大多使用【銅】為材質，其膨脹係數在20°C～100°時為16.4 µm/m-°C，而PC塑膠的膨脹係數在-40°C～+40°C為66.6 µm/m-°C，兩者相差約4倍。而且埋植銅絲就算放到已經預熱的模具內並快速的增溫，它也需要一段時間才能達到其完全膨脹的尺寸，當更高的熔融塑膠注塑進入模具後，埋植螺絲還會繼續的膨脹，當塑料注塑完成並開始冷卻的時候，埋植螺絲可能還在繼續的膨脹中，這麼一正一反，應力就產生在埋植螺絲與塑膠接觸的地方，當塑膠的強度小於內應力時，塑膠柱就這麼硬生生的發生破裂了。
所以我們通常都會要求埋植螺絲需要預熱到50°C~60°C，然後停留至少10分鐘才能放進塑膠模具中，目的就是讓埋植銅螺絲可以是先達到其膨脹的尺寸，之所以只預熱到約60°C是為了作業方便，太高的溫度如果不小心碰觸將危及人員安全。
另外，塑膠柱的肉厚如果太厚的話也會造成塑膠柱破裂的問題，這是因為塑膠冷卻的時候，外徑及內徑都會往內收縮，肉厚越厚其收縮的尺寸就越大（因為收縮率一樣，尺寸越大收縮就越大），往內的應力就越大，可是內徑有埋植螺絲頂住，所以應力就沒辦法釋放。
可是塑膠柱的肉厚也不能太薄，太薄的話就會變成強度不足，而無法承受太大的鎖緊扭力。
一般來說埋入射出的塑膠柱外徑最好設計在埋植螺絲外徑的1.5倍左右的尺寸最好。
《結果出來囉！》案例：銅釘埋入射出螺絲柱破裂問題處置
延伸閱讀：
【螺絲】與【塑膠柱】的設計原則
塑膠的特性整理 ─ 物理特性、機械特性
超音波熔接 ─ 埋植螺絲塑膠柱破裂的可能原因
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狂人您好，
那這件issue的解決方式就是將埋入件放在模具中久一點?
eric