Innsatsstøping er en relevant teknologi i dagens produksjon. Den brukes til å feste metall eller andre elementer til plast. Prosessen gir en enhetlig, seig og sterk komponent. Som et alternativ til den trinnvise teknikken der man må sette sammen delene etter at de er støpt, smelter innsatsstøpingsteknikken dem sammen. Dette sparer arbeid, tid og forbedrer kvaliteten på produktet.

Kina er en mammut innen innsatsstøping. Det gir kostnadseffektiv produksjon. Fabrikker på høyt nivå og dyktig arbeidskraft er etablert i landet. Kina er en produsent av allsidige materialer. Det leder global produksjon.

Denne artikkelen tar for seg innsatsstøping, prosessen, innsatstyper, materialer, design, tilgjengelige retningslinjer, bruk, fordeler og sammenligning med støpeprosesser i moderne produksjon.

Hva er Insert Molding?

Innstøping er en prosess for plaststøping. En del som er satt sammen, vanligvis en metalldel, plasseres i en form. Neste trinn er å injisere smeltet plast rundt den. Når plasten blir hard, blir plastinnsatsen en del av sluttproduktet. Teknikken brukes i elektronikk- og bilindustrien, og også i medisinsk utstyrsindustri.

Den store fordelen med innsatsstøping er styrke og stabilitet. Metallinnsatte plastdeler er sterkere når det gjelder mekanisk styrke. De kan også gjenges og slites mindre etter hvert som tiden går. Dette er spesielt viktig i de delene som skal skrus eller boltes mange ganger.

Typer av innsatser

Innsatsene som brukes i innsatsstøping har forskjellige varianter, som brukes i henhold til formålet.

Metallinnsatser

Metallinnsatser er de mest utbredte. Disse er enten av stål, messing eller aluminium. De brukes på gjengede hull for strukturell eller mekanisk styrke.

Elektroniske innlegg

Elektroniske komponenter som kan støpes i plast, er sensorer, kontakter eller små kretser. Dette garanterer deres sikkerhet og reduksjon av monteringsprosesser.

Andre materialer

Noen av innsatsene er laget i keramikk eller kompositter for å kunne brukes til spesielle formål. De brukes i tilfeller der det er behov for varmebestandighet eller isolasjon.

Velge riktig innsats

Avgjørelsen avhenger av hvilken rolle delen skal ha og hvilken type plast som skal brukes. De viktigste er kompatibilitet, styrke og holdbarhet.

Prosessen for innsatsstøping

Ett-trinns støping innebærer at et metall- eller annet element innlemmes i et plastverktøy. Innsatsen settes inn i det endelige produktet. Dette er en sterkere og raskere prosess sammenlignet med den påfølgende sammenstillingen av deler.

Klargjøring av innsatsen

Innsatsen skylles for å fjerne all smuss, fett eller rust. Det hender også at den overmales eller rugges slik at den blir limt til plast. Den ødelegges ikke av varm plast når den er forvarmet til 65-100 °C.

Plassering av innsatsen

Innsatsen plasseres med stor forsiktighet i formen. Roboter kan sette den inn i store fabrikker. Pinner eller klemmer holder den godt fast. Plasseringen av retten vil forhindre bevegelse når støpingen finner sted.

Injisering av plast

Dette gjøres ved å injisere smeltet plast rundt innsatsen. Temperaturområdet ligger mellom 180 og 343 °C. Trykket er 50-150 MPa. For å være sterkt bør holdetrykket være 5-60 sekunder.

Kjøling

Det er en størkning av plasten. Mindre komponenter tar 10-15 sekunder, og større komponenter tar 60 sekunder eller mer. Kjølekanaler forhindrer oppvarming.

Utstøting av delen

Formen og utstøterpinnene tvinger delen ut. Deretter kan det gjøres mindre etterbehandling eller trimming.

Viktige punkter

Ekspansjonen av metall og plast er ikke den samme. Forvarming og konstant kontrollert formtemperatur reduserer spenningen. Dette gjøres ved bruk av sensorer i moderne maskiner for å oppnå ensartede resultater når det gjelder trykk og temperatur.

Nøkkelparametere:

Typer av vanlige injeksjoner som skal formes 

Det finnes forskjellige typer innsatser som brukes i sprøytestøping, og de er avhengige av bruken. Hver av typene bidrar til styrken og ytelsen til den endelige delen.

Gjengede metallinnsatser

Gjengede innsatser kan være av stål, messing eller aluminium. De gjør det mulig å skru og bolte flere ganger uten at plasten blir ødelagt. Det siste er vanlig i biler, hvitevarer og elektronikk.

Press-fit-innlegg

Pressfitt-innsatsene er de som installeres i en støpt komponent uten ytterligere feste. Når plasten avkjøles, holder den innsatsen fast og stabiliserer den svært godt og kraftfullt.

Heat-Set-innlegg

Deretter følger prosessen med å varmeherde innsatsene. Når den varme innsatsen får lov til å kjøle seg ned, smelter den til en viss grad sammen med den omkringliggende plasten, noe som skaper en svært sterk binding. De brukes vanligvis i termoplast, f.eks. nylon.

Ultralydinnsatser

I en vibrasjon er ultralydinnsatser installert. Plasten smelter i området rundt innsatsen og blir hard, slik at den får en tett passform. Det er en presis og rask metode.

Velge riktig innsats

Valget av høyre og venstre innsats er avhengig av plasttype, emnedesign og forventet belastning. Valget av metallinnsatser er gjort på grunnlag av styrke, og spesialinnsatsene, som varmeherdingsinnsatser og ultralydinnsatser, er evaluert på grunnlag av presisjon og holdbarhet.

Designregler i industrien for sprøytestøping av innsatser

Utformingen av deler som skal settes inn ved hjelp av støping, bør planlegges skikkelig. Nøyaktig design sikrer høy vedheft, presisjon og varighet.

Plassering av innsatsen

Innsatsene settes inn der de vil være i en god posisjon for å bli støttet av plasten. De må ikke ligge for tett inntil vegger eller tynne kanter, da dette kan føre til sprekker eller skjevheter.

Plasttykkelse

Sørg alltid for at veggene som omgir innsatsen har samme tykkelse. En brå endring i tykkelsen kan føre til ujevn avkjøling og krymping. Innsatsen vil vanligvis ha en tykkelse på 2-5 mm, noe som er tilstrekkelig med tanke på styrke og stabilitet.

Materialkompatibilitet

Ta plast og fyll den med klebematerialer. Et eksempel er nylon som kan brukes med innsatser i messing eller rustfritt stål. Blandinger som blir for varme må unngås.

Formdesign

Legg til en god portposisjon og kjølearrangementer i formen. Plasten må kunne bevege seg fritt rundt innsatsen og må ikke fange opp luft. Temperaturene stabiliseres av kanaler og forhindres fra å vri seg.

Toleranser

Korrekte toleranser for innsatsdelene i designet. Det kreves bare en liten klaring på 0,1-0,3 mm for at innsatsen skal passe perfekt uten å være løs eller hard.

Forsterkningsfunksjoner

Innsatsen bør understøttes ved hjelp av ribber, bosses eller kiler. Ved bruk av disse egenskapene blir de bredt fordelt, noe som forhindrer sprekkdannelse eller bevegelse av innsatsen.

Uegnede overstøpningsmaterialer til bruk i en innsatsstøpeprosess

Den ideelle prosessen er innsatsstøping; plasten smeltes imidlertid lett og flyter lett gjennom hele støpeprosessen. Plasten bør også være festet til innsatsen for å skape en robust del. Termoplaster foretrekkes fordi de har de riktige smelte- og flyteegenskapene.

Styren akrylnitril-butadien-styren

ABS er ikke bare dimensjonsstabilt, men det er også enkelt å arbeide med. Det egner seg best til forbrukerelektronikk og andre produkter som krever høy grad av nøyaktighet og stabilitet.

Nylon (polyamid, PA)

Nylon er sterkt og fleksibelt. Det sveises vanligvis sammen med metallinnsatser til en strukturell vare, f.eks. bilbeslag eller bygningskomponenter.

Polykarbonat (PC)

Polykarbonat er ikke bare sprekkfritt, men også tøft. Det er mest aktuelt for elektronikkskap og medisinsk utstyr, og annet utstyr som krever holdbarhet.

Polyeteretereterketon (PEEK)

PEEK har et konkurransefortrinn i forhold til varme og kjemikalier. Det vil gjelde for høyytelsesteknikk, romfart og medisinske felt.

Polypropylen (PP)

Polypropylen er ikke tyktflytende, og det reagerer heller ikke på et stort antall kjemikalier. Det brukes på husholdnings- og forbruksvarer og på bildeler.

Polyetylen (PE)

Polyetylen er billig og elastisk. Det brukes først og fremst til belysning, f.eks. emballasje eller beskyttelsesvesker.

Termoplastisk polyuretan (TPU) og termoplastisk elastomer (TPE)

TPU og TPE er gummilignende, myke og elastiske. De er perfekte til overstøping av håndtak, tetninger eller deler som krever støtdemping.

Velge riktig materiale

Valget av overstøpningsmateriale bestemmes av emnets funksjonalitet, innsatsens oppgave og funksjon. Det bør også være en god flytplast som binder innsatsen, i tillegg til å gi den nødvendige styrken og fleksibiliteten.

Delgeometri og plassering av innsatsen:

 Denne funksjonen gjelder for alle deler.

 Delgeometri og plassering av innsatsen:

 Det er en funksjon som kan brukes på alle deler.

Innsatsens fastholding er avhengig av detaljens form. Plasseringen av innsatsen bør være slik at det er tilstrekkelig plast rundt den. Man bør ikke ha forsikringen for nær kanter eller smale vegger, da dette kan sprekke eller bøye seg.

Plasten som omgir innsatsen, skal ha jevn tykkelse. En plutselig endring i tykkelsen kan føre til enten ujevn avkjøling eller sammentrekning. Når det gjelder innsatsen, er en normal tykkelse på 2-5 mm plast tilstrekkelig med hensyn til styrke og stabilitet.

Konstruksjonselementene som kan brukes til å støtte innsatsen, er ribber, bosses og kiler. Når de brukes, bidrar de til å spre spenninger og hindre bevegelse. Når innsatsen er riktig installert, er man sikker på at delen er på plass og at den fungerer effektivt.

Teknisk sammenligning av termoplaster for innsatsstøping

Fordelene med innsatsstøping

Sterke og holdbare deler

En innsatsstøpeprosess innebærer at plast og metall kombineres til en enkelt enhet. Dette gjør komponentene robuste og slitesterke, og de kan brukes om og om igjen.

Redusert montering og arbeidskraft

Innsatsen settes inn i plasten, og det er ikke nødvendig med ytterligere montering. Dette sparer tid og arbeid og reduserer muligheten for feil under monteringen.

Presisjon og pålitelighet

Innsatsen er godt festet til støpestykket. Dette garanterer at dimensjonene er de samme og at den mekaniske styrken økes for å øke påliteligheten til delene.

Fleksibel design

Ved hjelp av innsatsstøping kan man fremstille komplekse konstruksjoner som ville vært vanskelige å produsere ved hjelp av konvensjonell montering. Det er mulig å bruke metall og plast i en ny kombinasjon for å oppfylle funksjonelle krav.

Kostnadseffektivitet

Insert molding vil også redusere materialsvinn og monteringskostnader i store produksjonsvolumer. Det forbedrer effektiviteten og den generelle kvaliteten på produktene, og er derfor kostnadseffektivt på lang sikt.

Bruksområdene til Insert Moulding

Bilindustrien

Bilindustrien er et typisk eksempel på anvendelse av innsatsstøping. Plastkomponenter har metallinnsatser som gir komponenten, som braketter, motordeler og koblinger, styrke. Dette gjør monteringen enklere og holdbarheten lengre.

Elektronikk

Elektronikk. Fordelen med innsatsstøping her er at det er mulig å legge til kontakter, sensorer og kretser i et plasthus. Dette garanterer sikkerheten til de skjøre komponentene og gjør monteringsprosessen relativt enkel.

Medisinsk utstyr

Teknologien for innsatsstøping er svært utbredt i medisinske apparater som krever høy grad av nøyaktighet og lang levetid. Dette brukes i produksjonen av kirurgisk utstyr, diagnostisk utstyr og holdbare kombinasjoner av plast og metall.

Forbrukerprodukter

Forbruksvarer som elektroverktøy, hvitevarer og sportsutstyr støpes for det meste med innsatsstøping. Det forsterker og forenkler monteringsprosessen, og det muliggjør ergonomisk eller kompleks design.

Industrielle bruksområder, romfart.

Den innsatsstøping brukes også i tungindustri og romfart. Høyytelsesplast som er fylt med metall, gir lette og sterke komponenter som er varme- og slitesterke.

Materialer som brukes

Virkningen av innsatsmodusen for støping krever passende materialer for plasten og innsatsen. Valget vil føre til kraft, stabilitet og produksjon.

Metallinnsatser

Metallinnsatser brukes vanligvis fordi de er grove og holdbare. De består hovedsakelig av stål, messing og aluminium. Stål kan brukes i deler med belastning, messing kan ikke korrodere, og aluminium er lett.

Plastinnsatser

Plastinnsatser er korrosjonsbestandige og lette. De brukes i applikasjoner med lav belastning eller i deler som ikke er ledende. Plastinnsatser kan også formes til komplekse former.

Keramikk- og komposittinnsatsene.

Keramiske og komposittinnsatser brukes for å oppnå varme-, slitasje- eller kjemikaliebestandighet. De brukes vanligvis innen romfart, medisin og industri. Keramikk er motstandsdyktig mot høye temperaturer, og kompositter er også stive, men har lav termisk ekspansjon.

Termoplastiske overstøpningsformer

Innsatsens omgivelser består av en termoplast som vanligvis er av plast. Tilgjengelige alternativer inkluderer ABS, nylon, polykarbonat, PEEK, polypropylen, polyetylen, TPU og TPE. ABS er formbart og stabilt, nylon er fleksibelt og sterkt, og polykarbonat er et slagfast materiale. TPU og TPE er myke og gummiaktige materialer som brukes som tetninger eller grep.

Materialkompatibilitet

Plast og metall skal vokse i forhold til hverandre for å eliminere belastning eller deformasjon. Plasten må limes til innsatsen for at de ikke skal kunne skilles. I plastinnsatser bør overstøpningsmaterialet få lim for å sikre at det blir sterkt.

Tips om materialvalg

Ta hensyn til belastning, temperatur, kjemikalier og delens design. Metallinnsatsene er slitesterke, plastinnsatsene er lette, og keramikken tåler ekstreme forhold. Overformingsmaterialet må kunne oppfylle alle funksjonelle krav. 

Kostnadsanalyse

Den innsatte plasten gjør det mulig å spare penger som ville ha gått med til å montere enkeltdeler. Reduksjonen i monteringsnivåene vil bety en reduksjon i antall arbeidere og en raskere produksjonshastighet.

Startkostnadene for støping og verktøy er høyere. Multiplexformer med et sett med innsatser i en bestemt posisjon er dyrere. Enhetskostnaden er imidlertid lavere når produksjonsnivået er stort.

Valg av materiale er også en kostnadsfaktor. Plastinnsatser er rimeligere enn metallinnsatser. PEEK er en høyytelsesplast som er kostbar sammenlignet med de mest brukte plastmaterialene, inkludert ABS eller polypropylen.

Totalt sett vil prisen på innsatsstøping være minimal ved middels til store produksjonsvolum. Det vil spare monteringstid, forbedre kvaliteten på delene og redusere de langsiktige produksjonskostnadene.

Problemene med støping av innlegg

Til tross for innsatsstøpingenes høye effektivitet, har den også sine problemer:

Termisk ekspansjon: Vi vil ha hastighetsforskjeller og derfor skjevhet i metall og plast.

Sett inn bevegelse: Innsatsene kan bevege seg allerede under injeksjonsprosessen, med mindre de er godt festet.

Materialkompatibilitet: Ikke all plast er kompatibel med alle metaller.

Verktøy for små serier og kostnader for oppsett: Verktøy og oppsett kan være kostbart ved svært små kvanta.

Disse problemene reduseres til et minimum ved hjelp av god design, formforberedelse og prosesskontroll.

Fremtiden for innsatsstøping

Innsatsstøping er i en utviklingsfase. Nye materialer, forbedrede maskiner og automatisering brukes for å øke effektiviteten, og 3D-printing og hybride produksjonsprosesser er også i ferd med å bli en mulighet. Evnen til å produsere lette, sterke og presise deler på grunn av nødvendigheten av delene gjør at innsatsstøping kommer til å bli en viktig produksjonsprosess.

Når det gjelder assistanse med Sincere Tech

Når det gjelder innsatsstøping og overstøping, tilbyr vi høykvalitets, korrekte og pålitelige støpeløsninger av støping hos Sincere Tech. Vår teknologi og håndverksarbeidere vil sikre at hver del vil være i henhold til din spesifikasjon. Vi er sterke i de langvarige, kompliserte og økonomiske bil-, elektroniske, medisinske og forbruksvarerformene. Produksjonsprosessen din er enkel og effektiv, og dette skyldes våre behandlingstider og god kundeservice. Du flytter til Sincere Tech, og med selskapet vil jobbe i tråd med presisjon, kvalitet og din suksess. Stol på oss og få dine design til å gå i oppfyllelse for oss riktig, pålitelig og i henhold til industristandarder.

Konklusjon

Sett inn støpeform er en produksjonsprosess som er fleksibel og effektiv. Den gjør det mulig for designere å bruke en enkelt kraftig komponent som er en kombinasjon av metall og plast. Bruken av innsatsstøping i industrien opp gjennom årene skyldes fordelene som inkluderer kraft, presisjon og lave kostnader. Men det blir stadig mer selvsikkert i takt med fremskritt innen materialer og automatisering. Løsningen på produksjon ved hjelp av innsatsstøping er tidsbesparende, kostnadsreduksjon og produkter av høy kvalitet i forbindelse med moderne produksjon.