การฉีดขึ้นรูปคืออะไร

การฉีดขึ้นรูปเป็นเทคโนโลยีการผลิตที่คุ้มค่าสำหรับชิ้นส่วนพลาสติกที่เหมือนกันและมีความทนทานสูงในการผลิตจำนวนมาก ในกระบวนการฉีดขึ้นรูป เม็ดพลาสติกโพลีเมอร์จะถูกหลอมและฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ภายใต้แรงดัน พลาสติกเหลวจะเย็นตัว แข็งตัว และดีดออกในขั้นสุดท้ายวัสดุที่ใช้ในการฉีดขึ้นรูปเป็นเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ซึ่งสามารถทำสีหรือเติมสารเติมแต่งอื่น ๆ ได้ ชิ้นส่วนพลาสติกรอบตัวคุณส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยวิธีฉีดขึ้นรูป ขึ้นรูปเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ ไปจนถึงเครื่องใช้ในครัวและชิ้นส่วนรถยนต์

การฉีดขึ้นรูปมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากต้นทุนต่ำอย่างมากในการผลิตในปริมาณมาก นอกจากนี้ยังให้ความสามารถในการทำซ้ำสูงและการออกแบบที่ดีมีความยืดหยุ่น. ข้อจำกัดหลักของการฉีดขึ้นรูปคือประเด็นด้านเศรษฐกิจ จำเป็นต้องมีการลงทุนเริ่มต้นที่สูงสำหรับการผลิตแม่พิมพ์ และระยะเวลารอคอยนานจากการออกแบบไปจนถึงการผลิตขั้นสุดท้ายคืออย่างน้อย 4 สัปดาห์

กระบวนการฉีดขึ้นรูป

การฉีดขึ้นรูปเป็นที่นิยมใช้สำหรับสินค้าอุปโภคบริโภคและงานวิศวกรรม ผลิตภัณฑ์พลาสติกเกือบทั้งหมดรอบตัวคุณ เหตุผลหลักคือสามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกในปริมาณมากด้วยต้นทุนต่อหน่วยที่ต่ำมาก อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตอื่นๆ แล้ว การเริ่มต้นใช้งานเครื่องมือแบบกำหนดเองมีค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งอยู่ระหว่าง 3,000 ถึง 100,000 ดอลลาร์ ขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่ซับซ้อน วัสดุของแม่พิมพ์ และความแม่นยำ

เครื่องฉีดขึ้นรูป

โดยปกติเครื่องฉีดขึ้นรูปจะประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ได้แก่ หน่วยฉีด หน่วยแม่พิมพ์ และหน่วยอีเจ็คเตอร์ แต่ละระบบมีกลไกการทำงานพื้นฐานและส่งผลต่อผลลัพธ์สุดท้ายในกระบวนการฉีดขึ้นรูป

กระบวนการฉีดขึ้นรูป:

อนุภาคโพลีเมอร์ถูกทำให้แห้งและวางลงในถังพัก และผสมกับเม็ดสีสีหรือสารเสริมแรง

อนุภาคเหล่านี้ถูกป้อนเข้าไปในกระบอกสูบ จากนั้นให้ความร้อน ผสม และเคลื่อนไปยังแม่พิมพ์โดยใช้สกรูพิทช์ รูปทรงของสกรูและกระบอกสูบได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อสร้างแรงดันและหลอมวัสดุ

จากนั้น ram จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า และพลาสติกที่หลอมเหลวจะถูกฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์โดยระบบรันเนอร์ เมื่อวัสดุเย็นตัวลง วัสดุจะแข็งตัวและกลายเป็นแม่พิมพ์

ในที่สุด แม่พิมพ์จะเปิดและดันชิ้นส่วนที่เป็นของแข็งออกโดยใช้หมุดตัวดีดออก แม่พิมพ์จะปิดและทำซ้ำขั้นตอน

กระบวนการทั้งหมดนี้ทำซ้ำได้อย่างรวดเร็ว รอบนี้ใช้เวลาเกือบ 30 ถึง 90 วินาที ขึ้นอยู่กับขนาดชิ้นส่วน หลังจากการดีดออกจะถูกจ่ายในภาชนะที่ถืออยู่ โดยปกติแล้ว ชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูปสามารถใช้ได้อย่างเหมาะสมโดยแทบไม่ต้องดำเนินการใดๆ หลังการผ่าตัด

หน่วยฉีด

หน่วยฉีดจะหลอมพลาสติกดิบและนำเข้าสู่แม่พิมพ์ ซึ่งประกอบด้วยฮอปเปอร์ บาร์เรล และสกรูลูกสูบ

ระบบวิ่ง

นี่คือช่องทางในการนำพลาสติกที่หลอมเหลวเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์ มันจะควบคุมการไหลและความดันของพลาสติกเหลวและนำออกหลังจากการดีดออก ระบบวิ่งมักจะประกอบด้วย 3 ส่วน: ป่วง, รองชนะเลิศ, ประตู

ป่วงเป็นช่องทางหลักที่พลาสติกที่หลอมละลายทั้งหมดจะไหลเข้าสู่แม่พิมพ์

นักวิ่งเชื่อมต่อป่วงกับประตู มันจะกระจายพลาสติกที่หลอมเหลวออกเป็นสองส่วนของแม่พิมพ์ จะมีนักวิ่งหนึ่งคนขึ้นไปเพื่อนำทางวัสดุออกเป็นหลายส่วน

ประตูเป็นจุดเริ่มต้นของวัสดุที่หลอมละลายเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ รูปทรงและตำแหน่งเป็นสิ่งสำคัญมากในการพิจารณาการไหลของพลาสติก

ประตูประเภทต่างๆ เหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน เรามีประตูทั่วไป 4 ประตูในการฉีดขึ้นรูป:

  1. ประตูขอบ: ประตูนี้เป็นประเภทเกททั่วไป มันสามารถฉีดวัสดุที่เส้นแบ่งสองส่วน ควรถอดระบบวิ่งด้วยตนเองในภายหลัง และทิ้งจุดบกพร่องเล็กน้อยไว้ที่จุดฉีด
  2. ประตูอุโมงค์: ประตูนี้ฉีดวัสดุใต้เส้นแบ่ง ระบบรางน้ำจะหลุดออกมาเมื่อชิ้นส่วนถูกขับออกจากแม่พิมพ์ ประตูนี้เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก
  3. ประตูรั้ว: ประตูนี้ฉีดวัสดุที่ด้านหลังของฟันผุและซ่อนข้อบกพร่องเล็กน้อย ประตูนี้ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่มีรูปลักษณ์ที่ยอดเยี่ยม
  4. เคล็ดลับยอดนิยม: ประตูนี้เชื่อมต่อโดยตรงกับป่วง และฉีดพลาสติกจากด้านบนเข้ากับแม่พิมพ์ ไม่มีเศษวัสดุเหลือใช้ในระบบรองชนะเลิศอันดับ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ แต่ทิ้งรอยบุ๋มไว้ตรงจุดฉีด

หน่วยแม่พิมพ์

แม่พิมพ์ก็เหมือนกับค่าลบของรูปเรขาคณิตของชิ้นส่วน รูปทรงและพื้นผิวของมันจะถูกถ่ายโอนไปยังชิ้นส่วนที่ฉีดขึ้นรูปโดยตรง

Usually, molds cost are the largest portion of injection molding start-up cost. For simple geometry and small volume production, the mold cost might be $2,000 to 5,000. For optimized molds and full-scale production, the mold cost will raise to $100,000, in reason of a high quality mold can produce thousands to hundreds of thousands parts with accurate tolerance.

Molds are CNC machined of aluminum or tool steel, then finished to required standard. Except negative of parts, molds also have other functional features, such as runner system, which facilitates melted plastic into molds, and internal water cooling channels, which speed up parts cooling.

กายวิภาคของแม่พิมพ์

The simplest mold is straight-pull mold, it usually consist of 2 halves: cavity (front side) and core (back side).

In most case, straight-pull molds are preferred in reason of its simple design and manufacture, this will keep the total cost low. There are some design restrictions of straight-pull molds: the parts must be 2D geometry on each side without overhangs.

Once require complex geometries in molds, we need retractable side-action cores or other inserts. Side- action cores are mobile components with top or bottom entrance to molds, which are applied to manufacture parts with overhangs. Because side-actions increase molds cost rapidly, so we should use ti sparingly.

Notice: almost 50% of injection molding cycle is cooling and solidification. So minimizing design thickness is key to speed up and reduce costs.

ด้านแม่พิมพ์

ชิ้นส่วนแม่พิมพ์ฉีดมี 2 ด้าน คือ ด้าน A ซึ่งหน้าแม่พิมพ์โพรง ด้าน B ซึ่งหน้าแม่พิมพ์แกน 2 ด้านนี้มีจุดประสงค์ต่างกัน

ด้าน A มีลักษณะที่มองเห็นได้ดีกว่า เรียกอีกอย่างว่าด้านเครื่องสำอาง มันจะเรียบหรือพื้นผิวตามข้อกำหนดการออกแบบของคุณ

ด้าน B มีองค์ประกอบโครงสร้างที่ซ่อนอยู่ เช่น ซี่โครง ซี่โครง และสแน็ปพอดี เรียกอีกอย่างว่าด้านการใช้งานและมีผิวที่หยาบกว่าและมีรอยหมุดอีเจ็คเตอร์ที่มองเห็นได้

หน่วยอีเจ็คเตอร์

Ejector Unit ประกอบด้วยระบบจับยึดและการดีดออก ระบบนี้มี 2 ฟังก์ชั่น ปิดชิ้นส่วนแม่พิมพ์สองชิ้นระหว่างการฉีด และผลักชิ้นส่วนแม่พิมพ์ออกหลังจากการแข็งตัว

เนื่องจากไม่มีการจัดตำแหน่งที่สมบูรณ์แบบของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ของแม่พิมพ์ 2 ชิ้น ทำให้เกิดข้อบกพร่องที่มองเห็นได้ทั่วไป 2 ชิ้นบนชิ้นส่วนแม่พิมพ์ฉีด

เส้นแบ่ง: อยู่ด้านส่วนที่แม่พิมพ์สองส่วนมาบรรจบกัน เกิดจากการไม่ตรงแนวเล็กน้อยและขอบมนของแม่พิมพ์

เครื่องหมาย Ejector: มองเห็นได้ในส่วน B-side ที่ซ่อนอยู่ มันถูกสร้างขึ้นโดยหมุดอีเจ็คเตอร์ใต้ผิวแม่พิมพ์เสมอ

ประโยชน์ของการฉีดขึ้นรูป

การผลิตปริมาณมาก

การฉีดขึ้นรูปเป็นวิธีการผลิตที่มีการแข่งขันสูงที่สุดสำหรับการผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่มีปริมาณมาก เนื่องจากแม่พิมพ์ถูกติดตั้งในเครื่องฉีดขึ้นรูป จึงสามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่ความเร็วสูงด้วยต้นทุนที่ต่ำ ปริมาณขั้นต่ำของการฉีดขึ้นรูปคือ 500 หน่วย ณ จุดนี้ ต้นทุนเริ่มต้นที่สูงของแม่พิมพ์ทำให้ราคาต่อหน่วยลดลง

วัสดุหลากหลาย

เทอร์โมพลาสติกส่วนใหญ่ เทอร์โมเซ็ตและซิลิโคนบางชนิดสามารถนำไปใช้ในการฉีดขึ้นรูป ซึ่งเป็นวัสดุที่หลากหลายพร้อมคุณสมบัติทางกายภาพที่หลากหลาย ชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูปมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีเยี่ยม คุณสมบัติเหล่านี้สามารถผลิตขึ้นเองได้ด้วยสารเติมแต่ง เช่น ใยแก้วหรือส่วนผสมของเม็ดต่างๆ เช่น ส่วนผสม PC/ABS เพื่อให้ได้ระดับความแข็งแรง ความแข็ง หรือทนต่อแรงกระแทกตามต้องการ

ผลผลิตสูง

รอบเวลาของการฉีดขึ้นรูปโดยทั่วไปคือ 15 ถึง 60 วินาที ซึ่งพิจารณาจากขนาดชิ้นส่วนและความซับซ้อนของแม่พิมพ์ นอกจากนี้ แม่พิมพ์เดียวสามารถรองรับชิ้นส่วนต่างๆ และเพิ่มความสามารถในการผลิตในกระบวนการผลิต ซึ่งหมายความว่าสามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกได้หลายพันชิ้นในแต่ละชั่วโมง

ความอดทนสูง

กระบวนการฉีดขึ้นรูปสามารถทำซ้ำได้สูงและมีความทนทานสูง เมื่อการสึกหรอเกิดขึ้นกับแม่พิมพ์เมื่อเวลาผ่านไป แม่พิมพ์อะลูมิเนียมสำหรับการดำเนินการนำร่องจะมีอายุการใช้งาน 5,000 ถึง 10,000 รอบ ในขณะที่แม่พิมพ์เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับการผลิตแบบเต็มขนาดสามารถทนได้ 100,000 รอบ

ชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูปมีความคลาดเคลื่อน ± 0.500 มม. ในกรณีความต้องการพิเศษ เรายังสามารถลดค่าความคลาดเคลื่อนได้ ± 0.125 มม.

รูปลักษณ์ที่ยอดเยี่ยม

การฉีดขึ้นรูปสามารถผลิตชิ้นส่วนสำเร็จรูปที่มีการตกแต่งพิเศษเพียงเล็กน้อย พื้นผิวแม่พิมพ์สามารถขัดเงาได้สูงเหมือนกระจก หรือพ่นด้วยลูกปัดจนถึงพื้นผิวที่มีพื้นผิว

ข้อจำกัดของการฉีดขึ้นรูป

ต้นทุนแม่พิมพ์สูง

ข้อจำกัดหลักของการฉีดขึ้นรูปในระบบเศรษฐกิจคือต้นทุนแม่พิมพ์ที่สูง เนื่องจากจำเป็นต้องผลิตแม่พิมพ์แบบกำหนดเองสำหรับแต่ละรูปทรง ต้นทุนในการเริ่มต้นจึงสูงมาก

การเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่มีราคาแพง

เมื่อผลิตแม่พิมพ์แล้ว การเปลี่ยนแปลงการออกแบบจะต้องมีรอยขีดข่วนจากรูปแบบการผลิตแม่พิมพ์ใหม่ ด้วยเหตุนี้ การออกแบบแม่พิมพ์ที่ถูกต้องจึงมีความสำคัญมากสำหรับการฉีดขึ้นรูป

ระยะเวลารอคอยนาน

การตอบสนองของการฉีดขึ้นรูปอยู่ระหว่าง 6-10 สัปดาห์, 4-6 สัปดาห์สำหรับการผลิตแม่พิมพ์, 2-4 สัปดาห์สำหรับการผลิตและการจัดส่ง เวลานี้จะเพิ่มขึ้นตามลำดับเมื่อจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงการออกแบบ