Која је разлика између уметања и преливања?

Два процеса, слична имена, потпуно другачија инжењерска логика. Ово питање нам постављају довољно често да захтева одговарајући технички опис, а не уобичајене маркетиншке глупости које ћете наћи на другим местима.

 

Уметање калупа ставља унапред{0}}направљену компоненту (метал, керамику, понекад унапред-изливену пластику) у калуп пре убризгавања. Овермолдинг ставља други пластични слој преко постојећег пластичног дела. То је верзија једне-реченице. Све остале-одлуке о алатима, материјалне главобоље, начини квара-протичу из ове фундаменталне разлике.

Одакле долази забуна

Оба процеса стварају делове од више{0}}материјала. Оба користе опрему за бризгање. Обоје се стављају заједно на листе могућности добављача. Али инжењерска разматрања се готово одмах разликују.

Уметак се односи на интерфејсе метала{0}}на-пластику. Не постоји хемијска веза. У потпуности се ослањате на геометрију-избочине, рупе, подрезе-да бисте механички закључали уметак на месту. Пластика се скупља око метала док се хлади, што ствара приањање, али и проблеме на које ћемо касније ући.

Овермолдинг се бави интерфејсом од пластике-на-пластике. Када постоји компатибилност материјала, добијате стварну молекуларну међудифузију на граници. ТПЕ ланци и ланци супстрата се мешају док су обе површине изнад стакленог прелаза. Урађено исправно, снага везе премашује снагу материјала-коју поцепате ТПЕ пре него што га одлепите.

Термичка стварност полимерних калупа

Пре него што уђемо у специфичности процеса, постоји позадина вредна разумевања о преносу топлоте у овим апликацијама.

Истраживање са Универзитета примењених наука у Биелефелду показало је нешто што изненађује људе који нису упознати са полимерним алатима: када убризгате АБС у шупљину АБС калупа, температура контакта достиже приближно 145 степени. Иста ињекција у челичне алате? Контактна температура остаје око 62-70 степени.

Зашто је ово важно: време хлађења се драматично смањује са материјалом шупљине. Хлађење челичног калупа траје отприлике 12 секунди за типичне зидне делове. Полимерна шупљина? 680 секунди. Топлота једноставно нема где да оде-топлотна проводљивост је прениска да би конвенционални канали за хлађење могли да функционишу.

Ово истраживање је довело до приступа спољашњем хлађењу коришћењем потапања у водено купатило након избацивања, смањујући време циклуса на око 62 секунде са остварљивим падовима температуре од 16-39 степени. Техника СПМ (Спаце Пуззле Молд) омогућава да се вишеделни уметци са шупљинама избаце са радним комадом, охладе споља, а затим се врате назад. Производни циклуси од 165 делова са 80 циклуса по сету серије нису показали спољна оштећења алата.

Ово помињемо зато што термичко понашање алата утиче и на резултате уметања и преливања, а већина техничких дискусија у потпуности прескаче основну физику.

Уметак калупа: шта се заправо дешава

Метални уметци иду у калуп. Око њих тече пластика. Део се избацује. Концепт довољно једноставан.

Шесто-деформација:

Припрема.Уметци се прегледају, чисте, понекад површински{0}}третирају. Месинг доминира за апликације са навојем-добра обрадивост, пристојна отпорност на корозију, предвидљиво понашање. Нерђајући за тешке услове. Алуминијум када је тежина важна. Површинске карактеристике (урезнице, ободни жлебови,-отвори) су дизајнирани да максимизирају механичко задржавање.

Лоадинг. Ручно постављање ради за мале количине. Вертикалне пресе чине ово лакшим јер гравитација помаже пре него што се бори. Већи обим оправдава аутоматизоване утоварне-роботе, додаваче чинија, системе за побирање-и-постављање. Фикстура мора да држи положај против притиска убризгавања, који постаје значајан.

Претходно загревање. Често се прескаче, често се жали. Метал проводи топлоту агресивно. Месинг на собној-температури испуштен у калуп делује као хладњак, локално хлади растоп, повећава вискозитет, стварајући слабе линије заваривања. Претходно загревање на ~100 степени решава ово. Али постоји други разлог зашто људи пропуштају: топлотно ширење. Загрејани уметак се шири. Како се склоп хлади, уметак и пластика се скупљају, смањујући разлику заосталог напрезања.

Ињекција.Стандардни параметри бризгања примењују се-температура топљења, брзина убризгавања, притисак паковања, време хлађења. Локација капије је важнија него обично јер усмеравате ток око препреке.

Хлађење. Неуједначен по природи. Метал се хлади брже од пластике. Интерфејс види термичке градијенте који не постоје у калупу од једног{2}}материјала.

Избацивање и инспекција.Верификација позиције,{0}}извлачење тестирања ако је наведено, провере димензија. Визуелна инспекција открива очигледне проблеме; они суптилни се појављују касније.

Проблем стреса на обручу

Ово заслужује посебан одељак јер је то режим неуспеха који хвата људе.

Пластика се скупља када се стврдне. Типичне стопе скупљања: АБС 0,4-0,7%, ПП 1,0-2,5%, ПОМ 1,8-2,5%. Када се пластика скупља око металног уметка који се не скупља истом брзином, у пластици се развија ободно затезно напрезање. Овај стрес се не опушта. Трајно је уграђен у део.

Рачуница је једноставна:

За ацетал (ПОМ) са скупљањем од 2,5% и модулом од ~2600 МПа, гледате на напон обруча око 52 МПа. То је отприлике 75% ПОМ-ове крајње затезне чврстоће. Није удобна маргина. (каисун.цом/блог/материал-понашање-обруч-стрес-и-пузање)

Ово објашњава закаснелу појаву пуцања{0}}делови пролазе почетну инспекцију, испоручују се купцима, а затим пуцају недељама или месецима касније док материјал пузи под сталним стресом.

Ублажавање дизајна: адекватна дебљина зида око уметака (продужни спољашњи део главе треба да буде 1,5-2× спољашњи део уметка), избор материјала који фаворизује ниже скупљање и модул, геометрија ослобађања напрезања и корак претходног загревања који је раније поменут.

ЦТЕ неусклађеност и термички циклус

Сродно, али различито од обручног напрезања: коефицијент разлике топлотног ширења.

Типичне вредности:

• Пластика: 50-80 ппм/ степен
• Месинг: ~19 ппм/ степен
• Алуминијум: ~24 ппм/ степен
• Челик: 10-13 ппм/ степен

Разлика од 40+ ппм/степен значи да се пластика шири и скупља знатно више од метала са сваким температурним циклусом. У апликацијама које виде термички циклус-под хаубе аутомобила, спољну опрему, било шта са укљученим/искљученим грејањем-овај диференцијал ствара циклично оптерећење интерфејса.

Документовани случај са инжењерских форума (енг-типс.цом): месингани уметци од 30% најлона пуњеног стаклом-, прошли почетно тестирање притиска на 120 пси, процурили након промене температуре до 80 степени. Неподударање термичког ширења отворило је интерфејс. Анализа након{8}}испитивања показала је покретање прслине при концентрацијама напона на површини уметка.

Решење у том случају није било прилагођавање процеса-већ промена дизајна. Секундарно заптивање (О-прстен, еластомерна заптивка) или редизајнирана геометрија интерфејса. Само уметање калупа не може да гарантује гас{4}}непропусно заптивање када је укључен термички циклус, без обзира на то колико је процес обликовања савршен.

Преливање: варијанте процеса

Постоје три приступа, сваки са различитим економским и квалитетним импликацијама.

Убаците преливање (трансфер лајсне).Претходно{0}}изливена подлога се поставља у други калуп. ТПЕ или други материјал од калупа се убризгава преко њега. Користи стандардну-опрему са једним ударцем. Радно-интензиван због ручног пуњења подлоге. Економичан испод ~250.000 годишњих јединица у зависности од трошкова рада. Квалитет лепљења у великој мери зависи од температуре подлоге у време убризгавања преко калупа-хладна подлога значи слабије међуфазно везивање.

Дво-обликовање (више-обликовање).Специјализована опрема са више цеви. Први материјал се убризгава, калуп се ротира или клизи, други материјал се убризгава у истом циклусу. Подлога остаје топла између снимака, максимизирајући молекуларну међудифузију на интерфејсу. Најбољи квалитет везе. Висока цена алата и опреме. Економичан изнад ~250.000 годишњих јединица.

Ко{0}}ињекција.Истовремено убризгавање оба материјала. Ограничене апликације. Не користи се обично за преливање у конвенционалном смислу.

Праг од 250.000 јединица је приближан. Стопа рада значајно утиче на обрачун. Са радом од 4 УСД по сату, преливање уметка остаје економично при већим количинама. Са 30 УСД/сат, два-снимка постају привлачна раније.

Компатибилност материјала{0}}део који узрокује кварове

Хемијско повезивање између калупа и подлоге захтева молекуларну компатибилност. Табеле компатибилности постоје, али не говоре целу причу.

Параметри обраде значајно утичу на квалитет везе. Препоруке за температуру топљења ТПЕ од добављача материјала (текнорапек.цом):

• Преко ПП подлоге: 170-190 степени
• Преко АБС подлоге: 220 степени
• Преко ПА подлоге: 240 степени

Виша температура топљења промовише пренос топлоте на интерфејсу и молекуларну мобилност. Брзина убризгавања треба да буде велика да би се одржала температура током пуњења. Прекомерна дебљина калупа испод 1,5 мм ствара проблеме-материјал се смрзава пре него што се развије адекватно везивање.

Дијагностика режима квара:Приликом тестирања адхезије (тест љуштења, тест смицања), испитајте површину лома. Чисто раздвајање на интерфејсу=недостатак лепка=веза је слаба тачка=процеса или материјални проблем. ТПЕ се кида унутар самог себе, остављајући остатке на обе површине=кохезивни квар=веза премашује чврстоћу материјала=прихватљиву.

Студија случаја контаминације

ПластицсТодаи је документовао анализу кварова о којој вреди знати. Дугме направљене од 30% стакла-пуњене ПП подлоге са еластомерним преливом. Производња је текла добро, а онда је серија показала нулту адхезију-ТПЕ се потпуно ољуштио.

ДСЦ анализа је открила да "ПП" супстрат садржи 40-60% контаминације најлоном 6. Материјал се у неком тренутку помешао узводно. Еластомер формулисан за ПП није имао хемијски афинитет за најлон.

Значење: део тежине. 30% ГФ густина најлона је 1,35 г/цм³. 30% ГФ ПП густина је 1,13 г/цм³. Провера тежине би то открила пре преливања.

Верификација улазног материјала је важна. Посебно са рециклираним садржајем или више добављача.

Правила дизајна која се игноришу

Из различитих индустријских извора и производног искуства:

За уметање калупа:

• ОД главе веће од или једнако 1,5× пречник уметка (2× пожељно за апликације са високим-напрезањима)
• Уметните избочину у шупљину веће или једнако 0,4 мм (0,016")
• Обликована дубина испод уметка Већа или једнака 1/6 пречника уметка (спречава трагове удубљења)
• Избегавајте оштре углове на уметцима{0}}концентратори напрезања убрзавају пуцање
• Размотрите уметање предгревања као стандардну праксу, а не опционо

За преливање:

• ТПЕ минимална дебљина 1,5 мм за поуздано лепљење
• Радијуси унутрашњег угла Већи или једнаки 0,5× дебљина зида
• Избегавајте танке делове који се смрзавају пре пуњења
• Текстуриране површине подлоге побољшавају механичку адхезију
• Локација капије за минимизирање поновног загревања подлоге у осетљивим областима

Они се документују, стављају у смернице за дизајн, а затим игноришу када дође до притиска у распореду. Проблеми се појављују у производњи или још горе, на терену.

Питања о квалификацији добављача

Када процењујете добављаче за ове процесе, генеричка провера ИСО сертификата вам не говори много. Конкретна питања су важнија.

За уметање калупа:

• Коју позициону толеранцију Цпк постижете на месту уметања? (Све испод 1,33 је забрињавајуће)
• Опишите свој процес предгревања уметка. Која температура? Како верификовано?
• Да ли сте имали проблема са одложеним пуцањем? Шта је био основни узрок и решење?
• Како поступате са различитим ЦТЕ материјалима?

За преливање:

• Како квалификујете нове комбинације подлоге/преливања?
• Који је ваш протокол за тестирање снаге везе? Прикажи податке.
• Како контролишете температуру подлоге приликом убризгавања преко калупа?
• Која је ваша процедура за превенцију површинске контаминације?

За обоје:

• Проведите ме кроз ДФМ рецензију на коју сте се вратили. Шта сте ухватили?
• Опишите производни проблем који сте решили. Шта се променило?
• Какав је ваш приступ када цитирани дизајн не функционише?