การออกแบบการทดลองเพื่อการวิเคราะห์ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเสียรูปในการจำลองกระบวนการฉีดชิ้นส่วนพลาสติก เอบีเอส

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพี่อศึกษาและวิเคราะห์ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเสียรูปในกระบวนการฉีดขึ้นรูปชิ้นส่วนพลาสติก เอบีเอส โดยนำเทคนิคการออกแบบการทดลองมาประยุกต์ใช้ร่วมกับการจำลองกระบวนการฉีดพลาสติกด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ Moldex3D โดยทำการศึกษาปัจจัยเบื้องต้นทั้งหมด 8 ปัจจัย ได้แก่ อัตราการฉีด แรงดันฉีด ระยะเปลี่ยนการฉีดเป็นฉีดย้ำ เวลาฉีดย้ำ แรงดันฉีดย้ำ อุณหภูมิหลอมเหลวพลาสติก อุณหภูมิแม่พิมพ์และเวลาในการหล่อเย็น จากการจำลองกระบวนการฉีด ซึ่งผู้วิจัยได้เลือกทดลองตามแผนการทดลองแฟกทอเรียลบางส่วน (2 [superscript8-4]) พบว่า ปัจจัยที่มีอิทธิพลคือ อัตราการฉีด เวลาฉีดย้ำ อุณหภูมิหลอมเหลวพลาสติก และ เวลาหล่อเย็น จากนั้นจึงนำปัจจัยทั้ง 4 ปัจจัยมาวิเคราะห์พื้นผิวผลตอบเพื่อหาค่าที่เหมาะสมด้วยแผนการทดลองแบบส่วนผสมกลาง พบว่า ได้ค่าระดับของปัจจัยที่ทำให้ค่าการเสียรูปของชิ้นส่วนต่ำที่สุดเท่ากับ 3.97 มิลลิเมตร เมื่อกำหนดให้ อัตราการฉีดที่ 58 เปอร์เซ็นต์ เวลาฉีดย้ำที่ 6 วินาที อุณหภูมิ หลอมเหลวพลาสติกที่ 221 องศาเซลเซียส และเวลาหล่อเย็นที่ 55 วินาที เมื่อนำค่าพารามิเตอร์ที่ได้มาจำลองกระบวนการฉีดโดยโปรแกรม Moldex3D พบว่า ได้ค่าการเสียรูปของชิ้นส่วนเท่ากับ 3.93 มิลลิเมตร และเมื่อนำค่าพารามิเตอร์ดังกล่าวมาทำการทดลองฉีดจริง พบว่า ได้ค่าการเสียรูปสูงสุดของชิ้นส่วนเฉลี่ยเท่ากับ 4 มิลลิเมตร ซึ่งจากการทดสอบทางสถิติผลลัพธ์ที่ได้ไม่มีความแตกต่างกันที่ระดับความเชื่อมั่นที่ 95 เปอร์เซ็นต์ เมื่อนำค่าพารามิเตอร์ที่ได้จากผลการทดลองมาปรับใช้กับกระบวนการผลิต พบว่า สัดส่วนของเสียที่เกิดจากการเสียรูปของชิ้นส่วนเกินมาตรฐานกำหนดเท่ากับ 3.3 เปอร์เซ็นต์ จากข้อมูลดังกล่าวเมื่อนำมาเปรียบเทียบเกณฑ์สัดส่วนของเสียที่โรงงานกรณีศึกษายอมรับได้ที่ 5 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงบรรลุวัตถุประสงค์ เนื่องจากสามารถใช้เป็นแนวทางวิเคราะห์ปัญหาการเสียรูปของชิ้นส่วนและนำผลที่ได้ไปปรับใช้กับกระบวนการผลิตจริงได้

The objectives of this research are to the study and analyze significant factors affecting varied deformation in the ABS plastic injection molding process by using design of experiments and injection molding process simulation with the Moldex3D programming. In this study, eight factors were initially screened namely injection flow rate, injection pressure, switching over position, packing time, packing pressure, melt temperature, mold temperature and cooling time. As a result of using injection process simulation as of the fractional factorial experiment design (2 [superscript8-4]), the significant factors affecting to deformation were injection flow rate, packing time, melt temperature and cooling time. Then the response surface methodology (RSM) with the central composite design (CCD) the results showed that the maximum of deformation was 3.97 mm appears condition of each parameter to be the injection flow rate of 58%, packing time of 6 sec, melt temperature of 221 degree Celsius and cooling time of 55 sec wear applied to analyze the optimum condition of each parameter before simulating the injection process by Moldex3D programming results showed that the maximum of deformation was 3.93 mm and applied to the actual injection process also resulted the maximum deformation of 4 mm Hence there was no statistical difference between simulation results and experimental results at 95% confidential interval level. After implementation, the result showed a defective rate of 3.3% which meets the specification limit of 5%. The contribution of this research provided a guideline on solving deformation problem in ABS plastic injection process which is able to implement in the real circumstance of production.