Hvad er sprøjtestøbning

Jack Lie CNC-bearbejdningsekspert

Specialiseret i CNC fræsning, CNC drejning, 3D print, urethan støbning, hurtig værktøj, sprøjtestøbning, metal støbning,


Sprøjtestøbning er en omkostningseffektiv fremstillingsteknologi til identiske plastdele med høj tolerance i masseproduktion. I sprøjtestøbningsprocessen vil polymergranulat blive smeltet og sprøjtet ind i forme under tryk, flydende plast vil afkøle, størkne og endelig udstøde forme. Materialerne anvendt i sprøjtestøbning er termoplastiske polymerer, som kan farves eller fyldes med andre additiver. De fleste plastdele omkring din er fremstillet ved sprøjtestøbningsmetode, danner elektroniske kabinetter, til køkkenmaskiner og bildele.

Sprøjtestøbning anvendes i vid udstrækning på grund af dens dramatiske lave omkostninger i højvolumenproduktion. Det giver også høj repeterbarhed og god designfleksibilitet. Den største begrænsning af sprøjtestøbning er økonomiske problemer, høj initial investering af forme fremstilling er påkrævet, og lang gennemløbstid fra design til endelig produktion er mindst 4 uger.

Sprøjtestøbningsproces

Sprøjtestøbning er populært brugt til forbrugerprodukter og tekniske applikationer, næsten alle plastprodukter omkring dig. Hovedårsagen er, at det kan producere plastikdele i høj volumen med meget lave omkostninger pr. Sammenlignet med andre fremstillingsteknologier er der imidlertid høje opstartsomkostninger for tilpasset værktøj, som er mellem $3.000 og $100.000 afhængigt af komplekse strukturer, formmaterialer og nøjagtighed.

Sprøjtestøbemaskiner

En sprøjtestøbemaskine består normalt af 3 hoveddele: Injection Unit, Mold Unit og Ejector Unit. Hvert af disse systemer har deres grundlæggende operationsmekanik og påvirker det endelige resultat i sprøjtestøbningsprocessen.

Sprøjtestøbningsproces:

Polymerpartikler tørres og placeres i tragten og blandes med farvepigment eller forstærkningsadditiver.

Disse partikler føres ind i tønden, opvarmes, blandes og flyttes mod formene med en stigningsskrue. Skruens og tøndegeometrien er optimeret til at opbygge tryk og smelte materialerne.

Derefter bevæger stemplet sig fremad, og den smeltede plast sprøjtes ind i forme af løbersystemet. Når materialerne afkøles, størkner det og tager form.

Til sidst åbnes formene og skubber faste dele ud ved hjælp af udkasterstifter. Formene lukker derefter og gentager processen.

Hele denne proces gentages hurtigt, denne cyklus tager næsten 30 til 90 sekunder afhængigt af delens størrelse. Efter udkastet dispenseres det på holdebeholdere. Normalt kan sprøjtestøbte dele bruges rigtigt med små efteroperationer.

Injektionsenhed

Injektionsenheden vil smelte rå plast og lede den ind i forme, den består af tragt, tønde og frem- og tilbagegående skrue.

Løbersystemet

Dette er en kanal til at lede smeltet plastik ind i formens hulrum. Det vil kontrollere flowet og trykket af flydende plast og fjerne efter udstødning. Løbersystem består normalt af 3 sektioner: indløb, løber, låge.

Sprue er hovedkanalen, hvor al smeltet plast flyder ind i formen.

Runner forbinder sprue til portene, det vil sprede smeltet plast i to halvdele af forme. Der vil være en eller flere løbere til at guide materialer i flere dele.

Porten er indgangspunktet for smeltede materialer i formhulrum. Dens geometri og placering er meget vigtig for at bestemme plastikstrømme.

Forskellige porttyper er velegnede til forskellige applikationer, vi har 4 typiske porte i sprøjtestøbning:

  1. Kantport: denne port er den mest almindelige porttype, den kan injicere materiale ved en skillelinje på to halvdele. Løbesystemet skal fjernes manuelt senere og efterlade en lille defekt ved injektionspunktet.
  2. Tunnelport: denne port injicerer materiale under skillelinjen. Løbesystemet vil springe af, når dele er kastet ud af forme, denne låge er ideel til meget store mængder produktion.
  3. Stolpeport: denne port injicerer materiale på bagsiden af hulrum og skjuler de små defekter. Denne port anvendes til dele med fremragende visuelt udseende.
  4. Hot tip: denne låge forbinder direkte til indløbet, og sprøjt plastikform oversiden ind i forme. Der er intet materialespild i løbersystemet. Den er ideel til produktion i stor skala, men efterlod en synlig fordybning ved injektionspunktet.

Formenhed

Formene er ligesom negativet af dele geometrier fotografi, dens geometri og overflade tekstur overføres direkte til sprøjtestøbte dele.

Normalt er omkostningerne til forme den største del af opstartsomkostningerne for sprøjtestøbning. For simpel geometri og produktion af små mængder kan formomkostningerne være $2.000 til 5.000. For optimerede forme og fuldskala produktion vil formomkostningerne stige til $100.000, på grund af en højkvalitets form kan producere tusinder til hundredtusindvis af dele med nøjagtig tolerance.

Forme er CNC-bearbejdet af aluminium eller værktøjsstål, derefter færdigbehandlet til den krævede standard. Bortset fra negative dele har forme også andre funktionelle funktioner, såsom runner system, som letter smeltet plast i forme, og interne vandkølingskanaler, som fremskynder afkøling af dele.

Skimmelsvamp anatomi

Den enkleste form er straight-pull form, den består normalt af 2 halvdele: hulrum (forside) og kerne (bagside).

I de fleste tilfælde foretrækkes straight-pull forme på grund af dets enkle design og fremstilling, dette vil holde de samlede omkostninger lave. Der er nogle designbegrænsninger for straight-pull forme: delene skal være 2D geometri på hver side uden udhæng.

Når vi har krævet komplekse geometrier i forme, har vi brug for tilbagetrækkelige sidevirkende kerner eller andre indsatser. Sidevirkende kerner er mobile komponenter med top- eller bundindgang til forme, som anvendes til fremstilling af dele med udhæng. Fordi sidehandlinger øger omkostningerne til forme hurtigt, så vi bør bruge ti sparsomt.

Bemærk: næsten 50% sprøjtestøbningscyklus er afkøling og størkning. Så minimering af designtykkelse er nøglen til at fremskynde og reducere omkostningerne.

Form sider

Sprøjtestøbte dele har 2 sider, A-siden, som vender mod hulrum, B-siden, som vender mod kerne. Disse 2 sider har forskellige formål.

A-siden har et bedre visuelt udseende, også kaldet kosmetisk side. Det vil være glat eller struktureret som dine designspecifikationer.

B-siden indeholder de skjulte strukturelle elementer, såsom knast, ribber, snappasninger. Det kaldes også funktionel side, og har grovere finish og synlige mærker af ejektorstifter.

Ejektor enhed

Ejector Unit indeholder spænde- og udkastningssystemet. Dette system har 2 funktioner, hold to støbeformdele lukket under indsprøjtning, og skubbe støbte dele ud efter størkning.

Da der ikke er nogen perfekt justering af 2 formbevægelige dele, vil dette skabe to almindelige synlige defekter på sprøjtestøbte dele.

Skillelinje: det er på delsiden, hvor to formhalvdele mødes. Det er forårsaget af små skævheder og runde kanter af forme.

Ejektormærker: det er synligt på den skjulte B-side af delen. Det er altid skabt af ejektorstifter under formens overflade.

Fordel ved sprøjtestøbning

Høj volumen produktion

Sprøjtestøbning er den mest konkurrencedygtige fremstillingsmetode til produktion af højvolumen plastdele. Da formen er sat op i sprøjtestøbemaskine, kan plastdele fremstilles ved høj hastighed med lave omkostninger. Minimumsvolumen for sprøjtestøbning er 500 enheder, på dette tidspunkt har de høje startomkostninger for forme mindre indflydelse på enhedsprisen.

Bredt udvalg af materiale

De fleste termoplastiske, nogle termohærdende og silikone kan anvendes i sprøjtestøbning, dette giver en bred vifte af materialer med forskellige fysiske egenskaber. Sprøjtestøbte dele har fremragende fysiske egenskaber. Disse egenskaber kan specialfremstilles af additiver som glasfiber eller forskellige pelletsblandinger som PC/ABS-blandinger. For at opnå det nødvendige niveau af styrke, stivhed eller slagfasthed.

Høj produktivitet

Sprøjtestøbningscyklustiden er typisk 15 til 60 sekunder, som bestemmes af delestørrelse og formkompleksitet. Derudover kan en form rumme flere dele og øge produktionskapaciteten i fremstillingsprocessen. Det betyder, at der kan produceres tusindvis af plastikdele på hver time.

Høj tolerance

Sprøjtestøbningsprocessen er høj gentagelig med høj tolerance. Da der opstår slid på forme over tid, vil aluminiumsformene til pilotkørsel holde 5.000 til 10.000 cyklusser, mens værktøjsstålforme til fuldskalaproduktion kan holde til 100.000 cyklusser.

Sprøjtestøbte dele har en tolerance på ± 0,500 mm, i særlige tilfælde kan vi også reducere tolerancen til ± 0,125 mm.

Fremragende visuelt udseende

Sprøjtestøbning kan producere færdige dele med lidt ekstra efterbehandling. Formens overflade kan poleres til høj grad af spejlagtig eller perleblæst til en struktureret overflade.

Begrænsning af sprøjtestøbning

Høje omkostninger til forme

Den vigtigste begrænsning af sprøjtestøbning i økonomi er høje forme omkostninger. Da der skal fremstilles en tilpasset form til hver geometri, er opstartsomkostningerne meget høje.

Kostbare designændringer

Når forme først er produceret, kræver designændringer en ny formfremstillingsform. På grund af dette er det korrekte formdesign meget vigtigt for sprøjtestøbning.

Lang leveringstid

Sprøjtestøbningstiden er mellem 6-10 uger, 4-6 uger for fremstilling af forme, 2-4 uger for produktion og forsendelse. Denne tid vil stige tilsvarende, når designændringer er påkrævet.