Преглед врста процеса бризгања

Бризгање је једна од најразвијенијих производних техника у савременим индустријама. Број њених варијанти расте са све већим захтевима производње. У овом чланку ћемо вам понудити кратак, али прецизан преглед врста бризгања које се тренутно користе.

Шта дефинише бризгање пластике

Ињекционо обликовање је чин коришћења машине за бризгање пластике да би се растопљени материјал под притиском угурао у шупљину челичног или алуминијумског калупа. Након што се стврдне у део, избацује се из калупа и циклус се понавља. “Врста” бризгања пластике дефинише се са три полуге које раде заједно: архитектура калупа, систем материјала и метод обраде. Промените било коју од њих и економија и могућности се мењају.

Основни типови процеса бризгања

Стандардно термопластично бризгање

Као једна од најраспрострањенијих верзија бризгања, стандардно термопластично бризгање користи уобичајене смоле попут ABS-а, поликарбоната (PC), полипропилен (ПП), најлон (ПА) и мешавине као што су ПЦ/АБС. Погодан је за кућишта, носаче, оквире, делове уређаја, све што има зидове близу конвенционалних смерница (око 2–4 мм за многе смоле) и умерене карактеристике.

Бризгање пластике нуди најнижу цену по делу при великој количини, најширу палету материјала и зреле праксе обраде алата. Породични калупи и врући канали помажу у смањењу отпада. Са оптимизованим уливањем и хлађењем, времена циклуса су брза, а поновљивост одлична. То је обично прва станица, осим ако геометрија или перформансе не гурају тим ка специјализованом процесу.

Танкозидно бризгање

Танкозидно калуповање циља делове тање од конвенционалних правила, често до 0,4–0,8 мм, понекад и мање, у зависности од смоле и дужине тока. Помислите на кућишта паметних телефона, батерије и потрошачку електронику високе густине где је важно смањити чак и једну десетину милиметра.

Овај процес карактеришу виши притисци убризгавања, веће брзине убризгавања и пажљиво избалансирани системи млазница који гурају смолу кроз дугачке, уске путање протока. Калупи захтевају робустан избор челика, полиране канале протока и агресивно одзрачивање. Машине захтевају брзи одзив и довољну снагу стезања да би се супротставиле вршним притисцима у шупљини.

Међутим, има и неке недостатке: алати су сложенији, а прозор процеса је ужи.

Микробризгање

Микрокалуповање производи делове мерене у милиграмима до грамима са микроскопским карактеристикама: микрофлуидни чипови, сићушни зупчаници, врхови катетера или компоненте микроскопског постоља. Величине капија и запремине убризгавања су мале, а контрола времена задржавања је кључна како би се избегла деградација материјала.

Ова високотехнолошка прецизна метода је способна да изрезбари карактеристике испод 100 µм, уз мале толеранције и ултра-конзистентно дозирање од једног до другог комада. Због сложености процеса, избор материјала се окреће стабилним, чистим просторијама погодним смолама (PEEK, PEI, PP медицинских квалитета). Израда алата је скупа и деликатна. Али, када су делови ситни, а количине велике, ниједна друга метода се не може такмичити по поновљивости и цени по комаду.

Преливање, уметање и вишеструко шприцање

Прекалупљивање

Прекалупљивањем се један материјал наноси на други, обично меки еластомер преко круте подлоге, попут хватајућег прекалупљивања на дршци електричног алата. Побољшава ергономију, заптивање, пригушивање удара и естетику без потребе за монтажом окова.

Уобичајени приступи:

• Двостепено преклапање: прво обликовати круту подлогу, а затим је ставити у други калуп за меко преклапање.
• Преливање у калупу: унутар једног алата који ротира или преноси део између шупљина.

Инсерт Молдинг

Уметање у обликовање подразумева капсулирање претходно постављене компоненте, често металне, унутар обликоване пластике. Типични уметци укључују навојне главице, чауре, штанцане контакте, магнете или кућишта сензора. Замењује секундарни склоп и побољшава чврстоћу споја и тачност позиционирања.

Да би се започели поступци производње, уметци се прво убацују ручно или аутоматски, држе се помоћу карактеристика или вакуума, а затим се прекривају смолом. Алат мора да управља диференцијалним термичким ширењем како би се избегло пуцање или напрезање на граници пластика-метал.

Идеалан је када је делу потребна локализована механичка чврстоћа или проводљивост без потпуне металне израде, као што су медицински луер фитинги са металним навојима, аутомобилске копче са челичним површинама од хабања или конектори са уграђеним терминалима.

Двоструко и троструко калуповање

Вишеструко калуповање убризгава два или више материјала (или боја) у низу унутар исте ћелије и, често, истог калупа. Ротационе плоче, механизми за враћање језгра уназад или системи за индексирање аутоматски померају делимично обликовани део у следећу шупљину. Они обезбеђују беспрекорне везе, чисте преломе боја, интегрисане заптивке, „живе“ шарке или комбинације тврдог и меког материјала без ручног руковања. Такође откључава јединствену функционалност, као што су провидни прозори обликовани са непрозирним телима.

Уз помоћ гаса/воде и ко-убризгавање

Ињекционо калупљење уз помоћ гаса

Формовање уз помоћ гаса убризгава инертни гас (обично азот) након што смола делимично испуни шупљину. Гас формира шупље канале дуж дебљих делова, гурајући растопљене пластичне материјале ка удаљеним крајевима и формирајући пластичне делове са мање спуштања, савијања и тежине. Такође има неке јединствене захтеве за дизајн калупа, јер отвори за вентилацију и гасни клинови морају бити пажљиво пројектовани.

Може да производи широк спектар пластичних производа, укључујући велике ручке, оквире за телевизоре, компоненте намештаја и аутомобилске делове испод хаубе. делови за калуповање са дебелим ребрима. Омогућава дебље козметичке пресеке без трагова удубљења и може смањити време циклуса уклањањем масе која би иначе захтевала хлађење.

Бризгање уз помоћ воде

Сличан принцип, другачији медијум. Формовање уз помоћ воде убризгава воду да би се створили шупљи делови, посебно погодни за сложене, дугачке цевасте облике са кривинама, као што су ручке на вратима аутомобила, цеви за течност за прање и цеви за кућне апарате.

Овај производни процес је познат по бржем одвођењу топлоте (вода се брзо хлади), глатким унутрашњим зидовима и конзистентнијим шупљим попречним пресецима у поређењу са гасом у одређеним геометријама. Алат мора да се носи са управљањем водом, отпорношћу на корозију и прецизним одводњавањем.

Ко-бризгање (сендвич) обликовање

Ко-убризгавање производи структуру „скин-језгро“: високо-перформансни или козметички скин обухвата различиту језгру од смоле. Језгро може бити рециклирани полимер, баријерни материјал или смола са прилагођеним својствима (нпр. пенасто језгро за повећање односа крутости и тежине). Најбоље је за оптимизацију трошкова материјала без жртвовања изгледа или регулаторних контактних слојева. Паковање хране често користи баријерне скинове, а роба широке потрошње може користити рециклирана језгра испод необрађеног скина због естетике и перформанси.

Еластомер, ЛСР и термореактивни/РИМ материјал

Бризгање течног силиконског каучука (LSR)

ЛСР калуповање користи двокомпонентне системе силикона очврснутих платином, који се дозирају и мешају на преси, а затим се убризгавају у калуп хладног цурења где се стврдњавају у загрејаној шупљини. Пошто је ЛСР термореактивни еластомер, не топи се поново: умрежава се и задржава облик под топлотом.

ЛСР нуди одличну хемијску отпорност, биокомпатибилност, широк радни температурни опсег и спремност за чисте собе. Погодан је за производе попут заптивача и дихтунга, производа за бебе, носиве електронике, медицинских компоненти и силикона оптичког квалитета за сочива.

ТПЕ/ТПВ и гумено бризгање

Термопластични еластомери (ТПЕ) и термопластични вулканизати (ТПВ) понашају се као гума, али се обрађују на стандардним термопластичним пресама, што омогућава рециклажу и пресовање на круте подлоге. Уобичајени су за рукохвате, заптивке, мехове и изолаторе вибрација.

Када је потребна права гума, нитрил, ЕПДМ, флуороеластомери, гума за бризгање очвршћују материјал у калупу. Времена циклуса су дужа, а алати морају да управљају кинетиком очвршћавања и испуштањем испарљивих материја. Избор често зависи од циљева хемијске и температурне отпорности.

Термореактивно и реакционо бризгање (RIM)

Термореактивно бризгање обрађује смоле које се неповратно стврдњавају: феноле, епоксиде и одређене полиестере. Реакционо бризгање (RIM) меша реактивне компоненте ниског вискозитета (обично полиуретанске системе) и убризгава их у калуп, где се полимеризују. Користи се за велике панеле и кућишта, бранике који апсорбују енергију и структурне компоненте са интегрисаним ребрима. RIM се истиче за дебеле, велике делове са мањим унутрашњим напоном и мањим силама стезања због ниске почетне вискозности.

Како природа материјала одређује, отпад се не може поново топити, а температуре алата и циклуси вулканизације значајно утичу на пропусност. Међутим, за кратке серије великих делова, RIM често надмашује термопластичне алате у погледу укупних трошкова.

Бризгање праха (MIM/CIM)

бризгање метала (МИМ)

MIM меша фине металне прахове са полимерним везивом како би се створила сировина која се може бризгањем обликовати у сложене облике. Након обликовања, делови се подвргавају одвајању везива ради уклањања везива и синтеровању ради згушњавања метала, обично постижући теоријску густину од 95–99%.

Предности ове операције леже у њеној изузетној резолуцији карактеристика за мале, сложене металне компоненте, зупчанике, браве, шарке, хируршке инструменте, компоненте ватреног оружја. MIM се такмичи са CNC машинском обрадом када су запремине велике и геометрије је тешко глодати.

Керамичко бризгање (CIM)

CIM прати исту логику као MIM, али са керамичким праховима као што су цирконијум или алуминијум. Омогућава израду компоненти отпорних на хабање, електрично изолацијских и високотемпературних са финим детаљима, млазница, зубарских делова и сензорских изолатора.

Закључак

Широк спектар процеса бризгања подвлачи основни принцип у модерној производњи: изаберите прави алат за ваш специфични случај. Постојање толико много варијанти доказује да ниједна метода није универзално супериорна; већ свака представља прилагођено решење.

На крају крајева, избор одређеног типа бризгања је стратешка одлука која превазилази пуку геометрију дела. Да бисте правилно изабрали производни процес за своје делове, потребно је да узмете у обзир све факторе утицаја пре него што донесете одлуку. Алтернативно, можете сарађујте са произвођачем и добијте помоћ од индустријских стручњака.

Често постављана питања

Који су кључни покретачи трошкова поред самог калупа за ове специјализоване процесе?

Иако је израда алата велики почетни трошак, текући трошкови су у великој мери под утицајем процеса. Кључни покретачи укључују отпад материјала (отпад из канала код стандардног калуповања у односу на то да нема отпада код врућих канала), време циклуса (дужи циклуси за дебеле делове или термореактивне материјале), секундарне операције (уклањање везива/синтеровање за PIM, завршна обрада делова) и ниво потребне аутоматизације.

Да ли се ови различити процеси обликовања могу комбиновати у једном делу?

Да, можете. У ствари, хибридни приступи су граница напредне производње. На пример, део би могао бити направљен коришћењем ливења уз помоћ гаса како би се издубио дебели део, а затим би се подвргао другој операцији за микро-ливене елементе. Други пример је коришћење уметања за постављање металне компоненте која се касније преклапа са меким ТПЕ материјалом. Међутим, ово често захтева софистицирано планирање производње и више производних ћелија.