Sisäänvalu on olennainen tekniikka nykyisessä tuotannossa. Sitä käytetään metallin tai muiden elementtien kiinnittämiseen muoviin. Prosessi tarjoaa yhtenäisen, sitkeän ja vahvan komponentin. Vaihtoehtona vaiheittaiselle tekniikalle, jossa kappaleet joudutaan kokoamaan yhteen valun jälkeen, insert-valutekniikka sulauttaa ne yhteen. Näin säästetään työvoimaa ja aikaa sekä parannetaan tuotteen laatua.

Kiina on mammutti insertin valussa. Se tarjoaa kustannustehokasta tuotantoa. Maahan on perustettu korkeatasoisia tehtaita ja ammattitaitoista työvoimaa. Kiina on monikäyttöisten materiaalien tuottaja. Se johtaa maailmanlaajuista tuotantoa.

Tässä asiakirjassa käsitellään insertin valua, sen prosessia, insertin tyyppejä, materiaaleja, suunnittelua, käytettävissä olevia ohjeita, sen käyttöä, etuja ja vertailua nykyaikaisen tuotannon valuprosesseihin.

Mitä on inserttipuristus?

Sisäänvalu on muovin muovausprosessi. Kokoonpantu osa, yleensä metalliosa, asetetaan muottiin. Seuraavassa vaiheessa sen ympärille ruiskutetaan sulaa muovia. Kun muovi kovettuu, muovisisäaineesta tulee lopputuotteen osa. Tekniikkaa käytetään elektroniikka- ja autoteollisuudessa sekä lääkinnällisten laitteiden valmistuksessa.

Sisäänvalun suuri etu on lujuus ja vakaus. Metallia sisältävät muoviosat ovat mekaaniselta lujuudeltaan vahvempia. Niitä voidaan myös kierteittää ja ne kuluvat vähemmän ajan myötä. Tämä on erityisen tärkeää niissä osissa, joita on ruuvattava tai pultattava monta kertaa.

Sisäkkeiden tyypit

Insert-valussa käytettäviä inserttejä on erilaisia lajikkeita, joita käytetään käyttötarkoituksen mukaan.

Metalliset lisäosat

Metalliset insertit ovat yleisimpiä. Ne ovat joko terästä, messinkiä tai alumiinia. Niitä käytetään kierteitetyissä rei'issä rakenteellisen tai mekaanisen lujuuden saavuttamiseksi.

Elektroniset insertit

Elektronisia komponentteja, jotka voidaan valaa muovin muotoon, ovat anturit, liittimet tai pienet piirit. Tämä takaa niiden turvallisuuden ja kokoonpanoprosessien vähentämisen.

Muut materiaalit

Jotkin insertit on valmistettu keramiikasta tai komposiiteista, joita voidaan käyttää erityistarkoituksiin. Niitä käytetään tapauksissa, joissa tarvitaan lämmönkestävyyttä tai eristystä.

Oikean insertin valitseminen

Päätöksen tekeminen riippuu osan roolista ja muovin tyypistä. Tärkeimmät niistä ovat yhteensopivuus, lujuus ja kestävyys.

Insert Molding -prosessi

Yksivaiheisessa valussa metalli tai muu elementti yhdistetään muovityökaluun. Lisäosa asetetaan lopulliseen tuotteeseen. Tämä on vahvempi ja nopeampi prosessi verrattuna sitä seuraavaan osien kokoonpanoon.

Sisäkappaleen valmistelu

Sisäosa huuhdellaan, jotta kaikki lika, rasva tai ruoste saadaan poistettua. Toisinaan se myös päällystetään tai karhennetaan, jotta se liimautuu muoviin. Kuuma muovi ei tuhoa sitä, kun se esilämmitetään 65-100 °C:een.

Sisäkappaleen asettaminen paikalleen

Sisäkappale asetetaan muottiin hyvin varovasti. Robotit voivat asettaa sen suuriin tehtaisiin. Nastat tai puristimet pitävät sen tiukasti kiinni. Oikea asento estää liikkumisen, kun muotti tapahtuu.

Ruiskuttamalla muovi

Tämä tapahtuu ruiskuttamalla sulaa muovia insertin ympärille. Niiden lämpötila-alue on 180-343 °C. Paine on 50-150 MPa. Jotta se olisi vahva, pitopaineen tulisi olla 5-60 sekuntia.

Jäähdytys

Se on muovin jähmettymistä. Pienemmät osat kestävät 10-15 sekuntia ja suuremmat osat vähintään 60 sekuntia. Jäähdytyskanavat estävät lämpenemisen.

Osan poistaminen

Muotti ja ulosheittotapit pakottavat osan ulos. Tämän jälkeen voidaan suorittaa pieni viimeistely tai trimmaus.

Tärkeitä kohtia

Metallin ja muovin laajeneminen ei ole sama. Esilämmitys ja muotin jatkuva valvottu lämpötila vähentävät jännitystä. Tämä tapahtuu käyttämällä nykyaikaisissa koneissa antureita, jotta saavutetaan tasainen tulos paineen ja lämpötilan suhteen.

Tärkeimmät parametrit:

Muotoiltavien yhteisten injektioiden tyypit 

Ruiskuvalussa käytettäviä inserttejä on erilaisia, ja ne riippuvat käytöstä. Kukin tyyppi vaikuttaa osaltaan lopullisen osan lujuuteen ja suorituskykyyn.

Kierteitetyt metalliset lisäosat

Kierteitetyt lisäosat voivat olla terästä, messinkiä tai alumiinia. Ne mahdollistavat ruuvaamisen ja pulttaamisen useita kertoja ilman, että muovi rikkoutuu. Jälkimmäinen on yleistä autoissa, kodinkoneissa ja elektroniikassa.

Press-Fit-sisäkkeet

Puristussovitetut insertit ovat sellaisia, jotka asennetaan valettuun komponenttiin ilman lisäkiinnitystä. Kun muovi jäähtyy, se pitää insertin ja vakauttaa sen erittäin hyvin ja voimakkaasti.

Heat-Set-sisäkkeet

Tätä seuraa inserttien lämpökovettumisprosessi. Kun kuuman insertin annetaan jäähtyä, se sulautuu jossain määrin ympäröivään muoviin, jolloin syntyy erittäin vahva sidos. Niitä käytetään yleensä kestomuoveissa, esim. nailonissa.

Ultraääni-sisäkkeet

Tärinässä asennetaan ultraääni-insertit. Muovi sulaa inserttiä ympäröivällä alueella ja kovettuu tiukan istuvuuden luomiseksi. Se on tarkka ja nopea menetelmä.

Oikean insertin valitseminen

Oikean ja vasemman puolen valinta riippuu muovityypistä, osan rakenteesta ja odotettavissa olevasta kuormituksesta. Metallilevyjen valinta on tehty lujuuden perusteella, ja erikoislevyt, kuten lämpökiinnitteiset levyt ja ultraäänilevyt, on arvioitu tarkkuuden ja kestävyyden perusteella.

Suunnittelusäännöt ruiskupuristusmuovausalalla

Muottiin valettavien osien suunnittelu on suunniteltava asianmukaisesti. Tarkalla suunnittelulla varmistetaan korkea liimaus, tarkkuus ja pysyvyys.

Insertin sijoittaminen

Lisäosat asetetaan paikalleen siten, että ne ovat hyvässä asennossa muovin tukemana. Ne eivät saa olla kovin lähellä seiniä tai ohuita reunoja, koska tämä voi aiheuttaa halkeamia tai vääntymistä.

Muovin paksuus

Varmista aina, että inserttiä ympäröivät seinät ovat yhtä paksuja. Paksuuden äkillisen vaihtelun vuoksi voi esiintyä epätasaista jäähtymistä ja kutistumista. Tyypillisesti insertin paksuus on 2-5 mm, mikä on riittävä lujuuden ja vakauden kannalta.

Materiaalien yhteensopivuus

Ota muovia ja täytä se liimamateriaaleilla. Esimerkkinä on nailon, jota voidaan käyttää messinki- tai ruostumattomasta teräksestä valmistettujen inserttien kanssa. Liian kuumaksi käyviä sekoituksia on vältettävä.

Muotin suunnittelu

Lisää muottiin hyvä portin asento ja jäähdytysjärjestelyt. Muovin on voitava liikkua vapaasti muotin ympärillä, eikä se saa vangita ilmaa. Lämpötilat vakautetaan kanavilla ja estetään vääntyminen.

Toleranssit

Suunnitelman lisäosien oikeat toleranssit. Tarvitaan vain pieni 0,1-0,3 mm:n välys, jotta insertti istuu täydellisesti ilman, että se on löysä tai kova.

Vahvistusominaisuudet

Sisäkappale on tuettava kylkiluiden, puskureiden tai ristikoiden avulla. Käytettäessä nämä ominaisuudet jakautuvat laajasti, mikä estää inserttien halkeilun tai liikkumisen.

Epäsopivat overmold-materiaalit käytettäväksi insert-valuprosessissa

Ihanteellinen prosessi on insertin muovaus; muovi sulaa kuitenkin helposti ja virtaa helposti koko muovausprosessin ajan. Muovin tulisi myös olla kiinnitettynä inserttiin, jotta saadaan aikaan kestävä osa. Suositaan kestomuoveja, koska niillä on oikeat sulamis- ja virtausominaisuudet.

Styreeni Akryylinitriilibutadieenistyreeni Styreeni

ABS ei ole ainoastaan mittava, vaan sitä on myös helppo työstää. Se soveltuu parhaiten kulutuselektroniikkaan ja muihin tuotteisiin, jotka vaativat suurta tarkkuutta ja vakautta.

Nylon (polyamidi, PA)

Nailon on vahvaa ja joustavaa. Se hitsataan tavallisesti metallilevyihin rakenteelliseen hyödykkeeseen, esim. autojen kiinnikkeisiin tai rakennusosiin.

Polykarbonaatti (PC)

Polykarbonaatti on paitsi halkeilematonta myös sitkeää. Sitä käytetään lähinnä elektroniikkakoteloiden ja lääkinnällisten laitteiden sekä muiden kestävyyttä vaativien laitteiden valmistuksessa.

Polyeetteriketoni (PEEK)

PEEK:llä on kilpailuetu lämpöön ja kemikaaleihin nähden. Se soveltuisi korkean suorituskyvyn tekniikan, ilmailu- ja avaruustekniikan sekä lääketieteen aloille.

Polypropeeni (PP)

Polypropeeni ei ole viskoosia, eikä se reagoi moneen kemikaaliin. Sitä käytetään kotitalous- ja kulutustavaroissa sekä autojen osissa.

Polyeteeni (PE)

Polyeteeni on halpaa ja myös joustavaa. Sitä käytetään ensisijaisesti valaistuksessa, esimerkiksi pakkauksissa tai suojakoteloissa.

Termoplastinen polyuretaani (TPU) ja termoplastinen elastomeeri (TPE).

TPU ja TPE ovat kumimaisia, pehmeitä ja joustavia. Ne soveltuvat erinomaisesti kahvojen, tiivisteiden tai iskunvaimennusta vaativien osien ylivaluun.

Oikean materiaalin valinta

Päällystysmateriaalin valintaan vaikuttavat osan toiminnallisuus, insertin tehtävä ja toiminta. Materiaalin on oltava myös hyvä muovin virtaus, joka sitoo insertin, ja sen lisäksi sen on tarjottava tarvittava lujuus ja joustavuus.

Kappaleen geometria ja inserttien sijoittelu:

 Tämä ominaisuus koskee kaikkia osia.

 Kappaleen geometria ja inserttien sijoittelu:

 Tätä ominaisuutta voidaan soveltaa mihin tahansa osaan.

Lisäaineen kiinnitys riippuu kappaleen muodosta. Lisäaineen asemoinnin on oltava sellainen, että sen ympärillä on riittävästi muovia. Vakuutus ei saisi olla liian lähellä reunoja tai kapeita seinämiä, koska ne voivat halkeilla tai taipua.

Sisäkettä ympäröivän muovin on oltava paksuudeltaan sileää. Äkillinen paksuuden muutos voi johtaa joko epätasaisen jäähtymiseen tai supistumiseen. Kun kyseessä on insertti, tavanomainen 2-5 mm:n muovipaksuus on riittävä lujuuden ja vakauden kannalta.

Sisäkappaleen tukemiseen voidaan käyttää kylkilistoja, puskureita ja solmuja. Kun niitä käytetään, ne auttavat jännityksen hajauttamisessa ja liikkeen estämisessä. Kun insertti on asennettu oikein, voidaan olla varmoja siitä, että osa on paikallaan ja että osa toimii tehokkaasti.

Insert-muovaukseen käytettävien kestomuovien tekninen vertailu

Insert-valukappaleen edut

Vahvat ja kestävät osat

Muovin ja metallin yhdistäminen yhdeksi kokonaisuudeksi on osa insertin muovausprosessia. Tämä tekee komponenteista sitkeitä ja kestäviä, ja niitä voidaan käyttää yhä uudelleen.

Vähennetty kokoonpano ja työvoima

Lisäosa asetetaan muoviin, eikä lisäkokoonpanoa tarvita. Tämä säästää aikaa ja työvoimaa ja vähentää virheiden mahdollisuutta kokoonpanon aikana.

Tarkkuus ja luotettavuus

Sisäosa on tiukasti kiinni listassa. Tämä takaa, että mitat pysyvät samoina ja että mekaanista lujuutta lisätään osien luotettavuuden lisäämiseksi.

Suunnittelun joustavuus

Monimutkaisten mallien valmistaminen inserttipuristuksen avulla olisi vaikeaa tavanomaisen kokoonpanon avulla. Metallia ja muovia voidaan käyttää uudenlaisessa yhdistelmässä toiminnallisten vaatimusten täyttämiseksi.

Kustannustehokkuus

Sisäänvalu vähentää myös materiaalihukkaa sekä kokoonpanokustannuksia suurissa tuotantomäärissä. Se parantaa tuotteiden tehokkuutta ja yleistä laatua, joten se on pitkällä aikavälillä kustannustehokasta.

Insert Mouldingin sovellukset

Autoteollisuus

Autoteollisuus on tyypillinen sovellus insertin muottivalu. Muoviosissa on metallisia lisäosia, jotka antavat komponentille, kuten kiinnikkeille, moottorin osille ja liittimille, lujuutta. Tämä tekee kokoonpanosta vähemmän ja kestävyydestä enemmän.

Elektroniikka

Elektroniikka. Muovivalun etuna on, että muovikoteloon voidaan lisätä liittimiä, antureita ja piirejä. Tämä takaa hauraiden komponenttien turvallisuuden ja tekee kokoonpanoprosessista suhteellisen helppoa.

Lääkinnälliset laitteet

Insert-valutekniikkaa käytetään paljon lääketieteellisissä laitteissa, jotka vaativat suurta tarkkuutta ja pitkäikäisyyttä. Sitä sovelletaan kirurgisten laitteiden, diagnostisten laitteiden ja kestävien muovi-metalliyhdistelmien valmistuksessa.

Kuluttajatuotteet

Kulutustavarat, kuten sähkötyökalut, kodinkoneet ja urheiluvälineet, valetaan enimmäkseen muottiin upotetulla muotilla. Se vahvistaa ja yksinkertaistaa prosessin kokoonpanoa ja mahdollistaa ergonomiset tai monimutkaiset mallit.

Teolliset sovellukset, ilmailu.

The insertin muottivalu käytetään myös raskaassa teollisuudessa ja ilmailu- ja avaruusteollisuudessa. Metallilla täytetyillä korkean suorituskyvyn muoveilla on kevyitä ja vahvoja komponentteja, jotka kestävät lämpöä ja kulutusta.

Käytetyt materiaalit

Insert-muotoilun toiminta edellyttää sopivia materiaaleja muovia ja inserttiä varten. Valinta johtaa tehoon, vakauteen ja tuotokseen.

Metalliset lisäosat

Metallilevyjä käytetään yleensä siksi, että ne ovat karheita ja kestäviä. Se koostuu pääasiassa teräksestä, messingistä ja alumiinista. Kuormitetuissa osissa voidaan käyttää terästä, messinki ei pääse syöpymään ja alumiini on kevyttä.

Muoviset insertit

Muoviset insertit ovat korroosionkestäviä ja kevyitä. Niitä käytetään matalan kuormituksen sovelluksissa tai sovelluksissa osissa, jotka eivät ole johtavia. Muoviset insertit voidaan myös muotoilla monimutkaisiin muotoihin.

Keraamiset ja komposiittisarjat.

Keraamisia ja komposiittisia inserttejä käytetään lämmön, kulumisen tai kemiallisen kestävyyden saavuttamiseksi. Niitä käytetään yleensä ilmailu- ja avaruusalalla, lääketieteessä ja teollisuudessa. Keraamiset materiaalit kestävät korkeita lämpötiloja, ja komposiitit ovat myös jäykkiä, mutta niiden lämpölaajeneminen on vähäistä.

Lämpömuoviset muotit

Sisäkappaleen ympäristö on kestomuovia, joka on yleensä muovia. Saatavilla olevia vaihtoehtoja ovat ABS, Nylon, Polykarbonaatti, PEEK, Polypropeeni, Polyeteeni, TPU ja TPE. ABS on muotoiltavaa ja vakaata, Nylon on joustavaa ja vahvaa ja Polykarbonaatti on iskunkestävää materiaalia. TPU ja TPE ovat pehmeitä ja kumimaisia materiaaleja, joita käytetään tiivisteinä tai kahvoina.

Materiaalien yhteensopivuus

Muovin ja metallin on tarkoitus kasvaa suhteessa toisiinsa, jotta rasitukset tai muodonmuutokset saadaan poistettua. Muovit on liimattava kiinni inserttiin, jotta ne eivät irtoaisi toisistaan. Muovisisäkkeissä overmold-materiaalin pitäisi saada liima, jotta siitä tulisi vahva.

Materiaalin valintaan liittyviä vinkkejä

Ota huomioon kuormitus, lämpötila, kemikaalit ja osan suunnittelun altistuminen. Metalliset insertit ovat kestäviä, muoviset insertit ovat kevyitä ja keraamiset kestävät äärimmäisiä olosuhteita. Overmold-materiaalin on pystyttävä täyttämään kaikki toiminnalliset vaatimukset. 

Kustannusanalyysi

Muovin avulla voidaan säästää rahaa, joka olisi käytetty yksittäisten osien kiinnittämiseen. Kokoonpanotasojen pienentyminen merkitsee työvoiman määrän vähenemistä ja tuotantonopeuden nopeutumista.

Alkuperäiset valu- ja työkalukustannukset ovat korkeammat. Multiplex-muotit, joissa on joukko inserttejä tietyssä asennossa, ovat kalliimpia. Yksikkökustannukset ovat kuitenkin alhaisemmat, kun tuotantomäärä on suuri.

Materiaalin valinta on myös kustannustekijä. Muoviset insertit ovat halvempia kuin metalliset insertit. PEEK on suorituskykyinen muovi, joka on kallis verrattuna yleisesti käytettyihin muoveihin, kuten ABS:ään tai polypropeeniin.

Kaiken kaikkiaan insertin muovauksen hinta on minimaalinen keskisuurissa ja suurissa tuotantomäärissä. Se säästää kokoonpanoaikaa, parantaa osien laatua ja alentaa pitkän aikavälin tuotantokustannuksia.

Sisäosien valamiseen liittyvät ongelmat

Huolimatta inserttivalun suuresta tehokkuudesta, siinä on myös ongelmansa:

Lämpölaajeneminen: Meillä on korkoeroja ja siksi vääntymistä metallissa ja muovissa.

Aseta liike: Sisäosat voivat liikkua jo ruiskutusprosessin aikana, ellei niitä ole kiinnitetty tiukasti.

Materiaalien yhteensopivuus: Kaikki muovit eivät sovi yhteen kaikkien metallien kanssa.

Small Run Mould -työkalut ja perustamiskustannukset: Muotin työkalut ja asetukset voivat olla kalliita hyvin pienissä erissä.

Nämä ongelmat voidaan minimoida suunnittelulla, muotin valmistuksella ja prosessinvalvonnalla.

Insert Moldingin tulevaisuus

Insert-valu on kehitysvaiheessa. Uusia materiaaleja, parempia koneita ja automaatiota käytetään tehokkuuden lisäämiseksi, ja myös 3D-tulostus ja hybridivalmistusprosessit ovat tulossa mahdollisuuksiksi. Sen kyky tuottaa kevyitä, vahvoja ja tarkkoja osia on osien tarpeellisuudesta johtuen se, että insert-valu tulee olemaan merkittävä tuotantoprosessi.

Kun on kyse Sincere Tech:n kanssa annettavasta avusta.

Tarjoamme Sincere Tech:llä laadukkaita, oikeita ja luotettavia muotinvaluratkaisuja, kun kyseessä on sisäkappaleen muovaus ja ylivalu. Teknologiamme ja käsityöläisemme varmistavat, että jokainen osa on eritelmiesi mukainen. Olemme vahvoja pitkäikäisissä, monimutkaisissa ja taloudellisissa auto-, elektroniikka-, lääkintä- ja kulutustavaroiden muoteissa. Valmistusprosessisi on helppo ja tehokas, ja tämä johtuu läpimenoajoista ja hyvästä asiakaspalvelustamme. Olet siirtymässä Sincere Tech: hen, ja yrityksen kanssa työskentelet tarkkuuden, laadun ja menestyksesi mukaisesti. Luota meihin ja anna suunnitelmiesi toteutua meille oikein, luotettavasti ja alan standardien mukaisesti.

Päätelmä

Sisäänvalu on tuotantoprosessi, joka on joustava ja tehokas. Sen avulla suunnittelijat voivat käyttää yhtä ainoaa tehokasta komponenttia, joka on metallin ja muovin yhdistelmä. Insert-muovauksen käyttö teollisuudessa vuosien varrella johtuu sen eduista, joita ovat teho, tarkkuus ja alhaiset kustannukset. Mutta se on saamassa lisää varmuutta materiaalien ja automaation kehittymisen myötä. Ratkaisu valmistukseen insertin muovauksella on ajan säästö, kustannusten alentaminen ja korkealaatuiset tuotteet nykyaikaisen valmistuksen yhteydessä.