Indsatsstøbning er en relevant teknologi i nutidens produktion. Den bruges til at fastgøre metal eller andre elementer til plast. Processen giver en samlet, sej og stærk komponent. Som et alternativ til den trinvise teknik, hvor man skal samle delene efter at have støbt dem, smelter indsatsstøbningsteknikken dem sammen. Det sparer arbejdskraft og tid og forbedrer produktets kvalitet.

Kina er en mastodont inden for indsatsstøbning. Det giver en omkostningseffektiv produktion. Der er etableret fabrikker på højt niveau og kvalificeret arbejdskraft i landet. Kina er producent af materialer til alle formål. Det fører an i den globale produktion.

Denne artikel vil diskutere indsatsstøbning, dens proces, indsatstyper, materialer, design, tilgængelige retningslinjer, dens anvendelse, fordele og sammenligning med støbeprocesser i moderne produktion.

Hvad er indsætningsstøbning?

Indsætningsstøbning er en proces til plaststøbning. En del, der er blevet samlet, normalt en metaldel, placeres i en form. Næste trin er at sprøjte smeltet plast ind omkring den. Når plasten bliver hård, bliver plastindsatsen en del af slutproduktet. Teknikken bruges i elektronik- og bilindustrien og også i industrien for medicinsk udstyr.

Den store fordel ved indsatsstøbning er styrke og stabilitet. Metalindstøbte plastdele er stærkere med hensyn til mekanisk styrke. De kan også gevindskues og slides mindre, efterhånden som tiden går. Det er især vigtigt for de dele, der skal skrues eller boltes fast mange gange.

Typer af indsatser

De indsatser, der bruges i indsatsstøbning, har forskellige varianter, som bruges alt efter formålet.

Indsatser af metal

Metalindsatser er de mest udbredte. De er enten af stål, messing eller aluminium. De bruges i gevindhuller for at opnå strukturel eller mekanisk styrke.

Elektroniske indsatser

Elektroniske komponenter, der kan støbes i form af plastik, er sensorer, stik eller små kredsløb. Det garanterer deres sikkerhed og reducerer antallet af monteringsprocesser.

Andre materialer

Nogle af indsatserne er lavet af keramik eller kompositmaterialer til særlige formål. De bruges i tilfælde, hvor der er behov for varmebestandighed eller isolering.

At vælge den rigtige indsats

Det vil afhænge af delens rolle og plasttypen at træffe beslutningen. De vigtigste er kompatibilitet, styrke og holdbarhed.

Processen for indsætningsstøbning

Enkelttrinsstøbning indebærer inkorporering af et metal- eller andet element i et plastværktøj. Indsatsen indsættes i det endelige produkt. Det er en stærkere og hurtigere proces sammenlignet med den efterfølgende samling af dele.

Klargøring af indsatsen

Indsatsen skylles for at få alt snavs, fedt og rust ud. Den bliver også af og til overmalet eller ru, så den bliver limet til plast. Den ødelægges ikke af varm plast, når den forvarmes til 65-100 °C.

Placering af indsatsen

Indsatsen placeres med stor omhu i formen. Robotter kan indsætte den i store fabrikker. Stifter eller klemmer holder den fast. Placeringen af retten vil forhindre bevægelse, når støbningen finder sted.

Indsprøjtning af plast

Det sker ved at sprøjte den smeltede plast ind omkring indsatsen. Deres temperaturområde ligger mellem 180 og 343 °C. Trykket er 50-150 MPa. For at være stærk skal holdetrykket være 5-60 sekunder.

Køling

Det er en størkning af plasten. Mindre komponenter tager 10-15 sekunder, og større komponenter tager 60 sekunder eller mere. Kølekanaler forhindrer opvarmningen.

Udskydning af delen

Formen og udkastertapperne tvinger emnet ud. En lille efterbehandling eller trimning kan derefter følge.

Vigtige punkter

Udvidelsen af metal og plast er ikke den samme. Forvarmning og konstant kontrolleret formtemperatur mindsker spændingen. Dette gøres ved hjælp af sensorer i moderne maskiner for at opnå ensartede resultater med hensyn til tryk og temperatur.

Nøgleparametre:

Typer af almindelige injektioner, der skal formes 

Der findes forskellige typer indsatser til sprøjtestøbning, og de er afhængige af anvendelsen. Hver af typerne bidrager til styrken og ydeevnen af den endelige del.

Metalindsatser med gevind

Gevindindsatser kan være af stål, messing eller aluminium. De giver mulighed for at skrue og bolte flere gange, uden at plasten går i stykker. Sidstnævnte er almindeligt i biler, husholdningsapparater og elektronik.

Press-fit indsatser

Press-fit-indsatserne er dem, der installeres i en støbt komponent uden yderligere fastgørelse. Når plasten afkøles, holder den på indsatsen og stabiliserer den meget godt og kraftfuldt.

Varmeindstillede indsatser

Derefter følger processen med at varmehærde indsatserne. Når den varme indsats får lov til at køle af, smelter den til en vis grad sammen med den omgivende plast og skaber en meget stærk binding. De bruges generelt i termoplast, f.eks. nylon.

Ultralydsindsatser

I en vibration installeres ultralydsindsatser. Plasten smelter i området omkring indsatsen og bliver hård for at skabe en tæt pasform. Det er en præcis og hurtig metode.

At vælge den rigtige indsats

Valget af højre og venstre afhænger af plasttypen, emnedesignet og den forventede belastning. Valget af metalindsatser er foretaget på baggrund af styrke, og de specielle indsatser, som f.eks. varmehærdede indsatser og ultralydsindsatser, er blevet vurderet på baggrund af præcision og holdbarhed.

Designregler i industrien for sprøjtestøbning af indsatser

Designet af dele, der skal indsættes ved hjælp af støbning, skal planlægges ordentligt. Det nøjagtige design sikrer, at der er høj vedhæftning, præcision og permanens.

Placering af indsats

Indsatserne indsættes, hvor de har en god position til at blive understøttet af plast. De må ikke være meget tæt på vægge eller tynde kanter, da det kan resultere i revner eller skævheder.

Plastens tykkelse

Sørg altid for, at de vægge, der omgiver indsatsen, har samme tykkelse. På grund af en pludselig ændring i tykkelsen kan der opstå ujævn afkøling og krympning. Indsatsen vil typisk have en tykkelse på 2-5 mm, hvilket er tilstrækkeligt i forhold til styrke og stabilitet.

Materialekompatibilitet

Tag plastik og fyld det med klæbende materialer. Et eksempel er nylon, der kan bruges med indsatser af messing eller rustfrit stål. Blandinger, der bliver for varme, skal undgås.

Formdesign

Tilføj en god portposition og kølearrangementer til formen. Plasten skal kunne bevæge sig frit omkring indsatsen og må ikke indeslutte luft. Temperaturerne stabiliseres af kanaler og forhindres i at vride sig.

Tolerancer

Korrekte tolerancer for indsatsens komponenter i designet. Det kræver kun et lille spillerum på 0,1-0,3 mm for at få indsatsen til at passe perfekt uden at være løs eller hård.

Forstærkningsfunktioner

Indsatsen skal understøttes ved hjælp af ribber, bosser eller kiler. Når de bruges, bliver disse egenskaber bredt fordelt og forhindrer derved revner eller bevægelse af indsatser.

Uegnede overformningsmaterialer til brug i en insert-molding-proces

Den ideelle proces er indsatsstøbning, men plasten er let at smelte og flyder let gennem hele støbeprocessen. Plasten skal også være fastgjort til indsatsen for at skabe en robust del. Termoplast foretrækkes, fordi det har de rette smelte- og flydeegenskaber.

Styren Acrylonitril Butadien Styren

ABS er ikke kun dimensionelt, men det er også let at arbejde med. Det er bedst egnet til forbrugerelektronik og andre produkter, der kræver en høj grad af nøjagtighed og stabilitet.

Nylon (polyamid, PA)

Nylon er stærkt og fleksibelt. Det svejses normalt til metalindsatser i en strukturel vare, f.eks. beslag til biler eller bygningskomponenter.

Polykarbonat (PC)

Polykarbonat er ikke kun revnefrit, men også hårdt. Det anvendes mest til elektronikskabe og medicinsk udstyr og andet udstyr, der kræver holdbarhed.

Polyetheretherketon (PEEK)

PEEK har en konkurrencefordel i forhold til varme og kemikalier. Det vil gælde for højtydende ingeniørarbejde, rumfart og medicinske områder.

Polypropylen (PP)

Polypropylen er ikke tyktflydende, og det reagerer heller ikke på et stort antal kemikalier. Det bruges til husholdnings- og forbrugsvarer og til bildele.

Polyethylen (PE)

Polyethylen er billigt og også elastisk. Det bruges først og fremmest til belysning, f.eks. emballage eller beskyttelseskasser.

Termoplastisk polyurethan (TPU) og termoplastisk elastomer (TPE)

TPU og TPE er gummilignende, bløde og elastiske. De er perfekte til overstøbning af greb, tætninger eller dele, der kræver stødabsorbering.

At vælge det rigtige materiale

Valget af overmold-materiale dikteres af emnets funktionalitet, indsatsens opgave og dens funktion. Det skal også være en god flowplast, der binder indsatsen sammen, ud over at give den nødvendige styrke og fleksibilitet.

Emnegeometri og placering af indsatser:

 Denne funktion gælder for alle dele.

 Emnegeometri og placering af indsatser:

 Det er en funktion, der kan anvendes på alle dele.

Indsatsens fastholdelse afhænger af emnets form. Indsatsens placering skal være sådan, at der er tilstrækkelig plast omkring den. Man bør ikke have forsikringen for tæt på kanter eller smalle vægge, da det kan knække eller bøje.

Plasten, der omgiver indsatsen, skal have en jævn tykkelse. En pludselig ændring i tykkelsen kan resultere i enten uensartet afkøling eller sammentrækning. Når det gælder indsatsen, er en normal tykkelse på 2-5 mm plast tilstrækkelig med hensyn til styrke og stabilitet.

De designfunktioner, der kan bruges til at støtte indsatsen, er ribber, bosser og kiler. Når de bruges, hjælper de med at sprede stress og hæmme bevægelse. Når indsatsen er korrekt installeret, er man sikker på, at delen er på plads, og at den fungerer effektivt.

Teknisk sammenligning af termoplast til indsatsstøbning

Fordelene ved indsætningslisten

Stærke og holdbare dele

En indsatsstøbningsproces indebærer en kombination af plast og metal i en enkelt enhed. Det gør komponenterne hårde, robuste og kan bruges igen og igen.

Reduceret montering og arbejde

Indsatsen sættes ind i plasten, og der er ikke behov for yderligere montering. Det sparer tid og arbejdskraft og reducerer risikoen for fejl under monteringen.

Præcision og pålidelighed

Indsatsen er solidt fastgjort til støbningen. Dette garanterer, at dimensionerne er de samme, og at den mekaniske styrke øges for at øge pålideligheden af delene.

Fleksibilitet i designet

Fremstillingen af komplekse designs ved hjælp af insert moulding ville være vanskelig at fremstille ved hjælp af konventionel samling. Det er muligt at bruge metal og plast i en ny kombination for at opfylde funktionelle krav.

Omkostningseffektivitet

Indsatsstøbning vil også reducere spild af materialer samt samleomkostninger i store produktionsmængder. Det forbedrer produkternes effektivitet og overordnede kvalitet og er derfor omkostningseffektivt på lang sigt.

Anvendelserne af indsætningsstøbning

Bilindustrien

Bilindustrien er en typisk anvendelse af Indsatsstøbning. Plastkomponenter har metalindsatser, som giver komponenten, f.eks. beslag, motordele og stik, styrke. Det gør monteringen mindre og holdbarheden større.

Elektronik

Elektronik. Fordelen ved indsatsstøbning her er, at det er muligt at tilføje stik, sensorer og kredsløb til et plastikhus. Det garanterer sikkerheden for de skrøbelige komponenter og gør monteringsprocessen relativt nem.

Medicinsk udstyr

Teknologien til indsatsstøbning er meget brugt i medicinsk udstyr, der kræver en høj grad af nøjagtighed og lang levetid. Den anvendes i produktionen af kirurgisk udstyr, diagnostisk udstyr og holdbare kombinationer af plast og metal.

Forbrugerprodukter

Forbrugsvarer som elværktøj, apparater og sportsudstyr støbes for det meste med indsatsstøbning. Det forstærker og forenkler samlingen af processen, og det gør ergonomiske eller komplekse designs mulige.

Industrielle anvendelser, rumfart.

Den Indsatsstøbning bruges også i tung industri og rumfart. Højtydende plast, der er fyldt med metal, har lette og stærke komponenter, der er varmebestandige og slidstærke.

Anvendte materialer

Indsatsstøbning kræver passende materialer til plasten og indsatsen. Valget vil føre til kraft, stabilitet og output.

Indsatser af metal

Man bruger normalt metalindsatser, fordi de er grove og holdbare. De består hovedsageligt af stål, messing og aluminium. I dele med belastning kan stål bruges, messing kan ikke korroderes, og aluminium er let.

Plastindsatser

Plastindsatser er korrosionsbestandige og lette. De bruges i applikationer med lav belastning eller i dele, der ikke er ledende. Plastindsatser kan også formes til komplekse former.

De keramiske og sammensatte indsatser.

Keramiske og sammensatte indsatser bruges til at opnå varme-, slid- eller kemikaliebestandighed. De anvendes normalt inden for rumfart, medicin og industri. Keramik er modstandsdygtigt over for høje temperaturer, og kompositter er også stive, men har lav varmeudvidelse.

Termoplastiske overformninger

Indsatsens omgivelser er et termoplastisk materiale, som normalt er plast. De tilgængelige muligheder omfatter ABS, nylon, polykarbonat, PEEK, polypropylen, polyethylen, TPU og TPE. ABS er formbart og stabilt, nylon er fleksibelt og stærkt, og polykarbonat er et slagfast materiale. TPU og TPE er bløde og gummiagtige materialer, der bruges som tætninger eller greb.

Materialekompatibilitet

Det er meningen, at plast og metal skal vokse i forhold til hinanden for at eliminere belastning eller deformation. Plasten skal limes til indsatsen, hvis de ikke skal skilles ad. I plastindsatser skal overformningsmaterialet have klæbemiddel for at sikre, at det bliver stærkt.

Tips til materialevalg

Overvej belastningen, temperaturen, kemikalierne og eksponeringen af delens design. Metalindsatserne er holdbare, plastindsatserne er lette, og keramikken kan modstå ekstreme forhold. Overformningsmaterialet skal kunne opfylde alle de funktionelle krav. 

Analyse af omkostninger

Den indsatte plast gør det muligt at spare de penge, der skulle have været brugt til at montere enkeltdele. Faldet i monteringsniveauerne vil betyde et fald i antallet af arbejdere og en hurtigere produktionshastighed.

Startomkostningerne til støbning og værktøj er højere. Multiplexforme med et sæt indsatser i en bestemt position er dyrere. Men enhedsomkostningerne er lavere, når produktionsniveauet er stort.

Valg af materiale er også en omkostningsfaktor. Plastindsatser er billigere end metalindsatser. PEEK er et højtydende plastmateriale, som er dyrt i forhold til de mest anvendte plastmaterialer, herunder ABS og polypropylen.

Alt i alt vil prisen på insert moulding være minimal ved mellemstore og store produktionsmængder. Det vil spare montagetid, forbedre kvaliteten af delene og reducere de langsigtede produktionsomkostninger.

Problemerne med støbning af indsatser

På trods af indsatsstøbningens høje effektivitet har den også sine problemer:

Termisk ekspansion: Vi vil få hastighedsforskelle og dermed skævheder i metal og plast.

Indsæt bevægelse: Indsatserne kan bevæge sig allerede under indsprøjtningsprocessen, medmindre de sidder godt fast.

Materialekompatibilitet: Ikke al plast er kompatibel med alle metaller.

Værktøj til små serier og opstillingsomkostninger: Formværktøj og opsætning kan være dyrt ved meget små mængder.

Disse problemer reduceres til et minimum ved at designe godt, forberede formen og kontrollere processen.

Fremtiden for indsætningsstøbning

Indsatsstøbning er i udviklingsfasen. Nye materialer, forbedrede maskiner og automatisering bruges til at øge effektiviteten, og 3D-print og hybride fremstillingsprocesser bliver også muligheder. Dens evne til at producere lette, stærke og præcise dele på grund af delenes nødvendighed betyder, at insert moulding bliver en vigtig produktionsproces.

Når det gælder assistance med Sincere Tech

Når det gælder indsatsstøbning og overstøbning, tilbyder vi korrekte og pålidelige støbeløsninger af høj kvalitet hos Sincere Tech. Vores teknologi og håndværkere vil sikre, at alle dele er i overensstemmelse med dine specifikationer. Vi er stærke inden for langvarige, komplicerede og økonomiske støbeforme til biler, elektronik, medicin og forbrugsvarer. Din fremstillingsproces er nem og effektiv, og det skyldes vores ekspeditionstider og gode kundeservice. Du flytter til Sincere Tech, og med virksomheden vil du arbejde i tråd med præcision, kvalitet og din succes. Stol på os, og lad dine designs blive til virkelighed for os korrekt, pålideligt og i henhold til industristandarder.

Konklusion

Indsæt støbning er en produktionsproces, der er fleksibel og effektiv. Den gør det muligt for designere at anvende en enkelt kraftig komponent, der er en kombination af metal og plast. Brugen af indsatsstøbning i industrien gennem årene skyldes dens fordele, som omfatter kraft, præcision og lave omkostninger. Men det bliver mere og mere sikkert i takt med fremskridt inden for materialer og automatisering. Løsningen på fremstilling ved hjælp af indsatsstøbning er tidsbesparelse, omkostningsreduktion og produkter af høj kvalitet i forbindelse med moderne fremstilling.