Insatsgjutning är en viktig teknik i dagens produktion. Den används för att fästa metall eller andra element på plast. Processen ger en enhetlig, seg och stark komponent. Som ett alternativ till steg-för-steg-tekniken att behöva montera bitar efter att ha gjutit dem, smälter insatsgjutningstekniken samman dem. Detta sparar arbete, tid och förbättrar produktens kvalitet.

Kina är en mammut inom insatsgjutning. Det ger kostnadseffektiv produktion. Fabriker på hög nivå och kvalificerad arbetskraft har etablerats i landet. Kina är en producent av material för alla ändamål. Det leder den globala produktionen.

Detta dokument kommer att diskutera insatsgjutning, dess process, insatstyper, material, design, tillgängliga riktlinjer, dess användning, fördelar och jämförelse med gjutningsprocesser i modern produktion.

Vad är insatsgjutning?

Insatsgjutning är en process för plastgjutning. En del som har monterats, vanligtvis en metalldel, placeras i en form. Nästa steg är att smält plast sprutas in runt den. När plasten blir hård blir plastinsatsen en komponent i slutprodukten. Tekniken används inom elektronik- och fordonsindustrin, men även inom medicinteknisk utrustning.

Den stora fördelen med insatsformningen är styrka och stabilitet. Metallinserterade plastdelar är starkare när det gäller mekanisk hållfasthet. De kan också gängas och slits mindre med tiden. Detta är särskilt viktigt i de delar som ska skruvas eller bultas många gånger.

Olika typer av insatser

De insatser som används vid insatsgjutning har olika varianter, som används beroende på syftet.

Metallinsatser

Metallinsatser är de mest utbredda. Dessa är antingen av stål, mässing eller aluminium. De används i gängade hål för strukturell eller mekanisk styrka.

Elektroniska insatser

Elektroniska komponenter som kan gjutas till plast är sensorer, kontaktdon eller små kretsar. Detta garanterar deras säkerhet och reducerar monteringsprocesserna.

Övriga material

Vissa av insatserna är tillverkade i keramik eller kompositer för att användas för speciella ändamål. De används i fall där värmebeständighet eller isolering krävs.

Att välja rätt insats

Det beror på vilken roll delen ska ha och vilken typ av plast som ska användas. De viktigaste är kompatibilitet, styrka och hållbarhet.

Processen för insatsgjutning

Enstegsformning innebär att ett metall- eller annat element införlivas med ett plastverktyg. Insatsen sätts in i den slutliga produkten. Detta är en starkare och snabbare process jämfört med den efterföljande monteringen av delar.

Förberedelse av insatsen

Insatsen sköljs för att få bort all smuts, fett eller rost. Den kan också ibland vara överlackerad eller ruggad så att den blir limmad på plast. Den förstörs inte av varm plast när den förvärms till 65-100 °C.

Placering av insatsen

Insatsen placeras med stor omsorg i gjutformen. Robotar kan sätta in den i stora fabriker. Stift eller klämmor håller den stadigt. Högerns positionering förhindrar rörelse när gjutningen äger rum.

Injicering av plast

Detta åstadkoms genom att den smälta plasten sprutas in och omger insatsen. Temperaturintervallet är mellan 180 och 343°C. Trycket är 50-150 MPa. För att vara starkt bör hålltrycket vara 5-60 sekunder.

Kylning

Det är en stelning av plasten. Mindre komponenter tar 10-15 sekunder och större komponenter tar 60 sekunder eller mer. Kylkanaler förhindrar uppvärmning.

Utmatning av detaljen

Formen och utmatningsstiften pressar ut detaljen. Därefter kan en mindre efterbearbetning eller trimning följa.

Viktiga punkter

Expansionen av metall och plast är inte densamma. Förvärmning och konstant kontrollerad formtemperatur minskar påfrestningen. Detta görs med hjälp av sensorer i moderna maskiner för att uppnå enhetlighet i resultaten när det gäller tryck och temperatur.

Viktiga parametrar:

Typer av vanliga injektioner som ska formas 

Det finns olika typer av insatser som används vid formsprutning och de är beroende av användningen. Var och en av typerna bidrar till styrkan och prestandan hos den slutliga delen.

Gängade metallinsatser

Gängade insatser kan vara av stål, mässing eller aluminium. De gör det möjligt att skruva och bulta ett antal gånger utan att plasten går sönder. Det sistnämnda är vanligt i bilar, hushållsapparater och elektronik.

Presspassade insatser

Pressanpassade insatser är sådana som installeras i en gjuten komponent utan någon ytterligare fastsättning. När plasten svalnar håller den fast insatsen och stabiliserar den mycket bra och kraftfullt.

Värmesättande insatser

Detta följs av processen med värmehärdning av insatserna. När den varma insatsen får svalna smälter den till viss del samman med den omgivande plasten, vilket skapar en mycket stark bindning. De används i allmänhet i termoplaster, t.ex. nylon.

Ultraljudsinsatser

I en vibration installeras ultraljudsinsatser. Plasten smälter i området runt insatsen och blir hård för att skapa en tät passform. Det är en exakt och snabb metod.

Att välja rätt insats

Valet av höger och vänster är beroende av plasttyp, detaljutformning och förväntad belastning. Valet av metallinsatser har gjorts utifrån hållfasthet, och specialinsatserna, som värmehärdningsinsatser och ultraljudsinsatser, har utvärderats utifrån precision och hållbarhet.

Designregler inom industrin för formsprutning av insatsmaterial

Utformningen av de delar som ska sättas in med hjälp av gjutning bör planeras ordentligt. Den exakta utformningen säkerställer att det finns hög bindning, precision och varaktighet.

Placering av insats

Insatserna ska sättas in där de har ett bra läge för att få stöd av plasten. De får inte ligga mycket nära väggar eller tunna kanter eftersom det kan leda till sprickor eller skevhet.

Plastens tjocklek

Se alltid till att väggarna som omger insatsen har samma tjocklek. På grund av en plötslig tjockleksförändring kan ojämn kylning och krympning uppstå. Insatsen har normalt en tjocklek på 2-5 mm, vilket är tillräckligt med tanke på hållfasthet och stabilitet.

Materialkompatibilitet

Ta plast och fyll den med självhäftande material. Ett exempel är nylon som kan användas med insatser av mässing eller rostfritt stål. Blandningar som blir överdrivet varma måste undvikas.

Formkonstruktion

Lägg till en bra grindposition och kylanordningar i formen. Plasten måste kunna röra sig fritt runt insatsen och får inte stänga in luft. Temperaturerna stabiliseras av kanaler och förhindras från att vrida sig.

Toleranser

Korrekta toleranser för insatsens komponenter i konstruktionen. Det krävs bara ett litet spelrum på 0,1-0,3 mm för att insatsen ska passa perfekt utan att vara lös eller hård.

Förstärkningsfunktioner

Insatsen bör stödjas med hjälp av ribbor, bossor eller kilar. När de används blir dessa egenskaper brett fördelade och förhindrar därmed sprickbildning eller rörelse hos insatserna.

Olämpliga övergjutningsmaterial att använda i en process för insatsgjutning

Den idealiska processen är insatsformning, men plasten smälts lätt och flyter lätt genom hela formningsprocessen. Plasten bör också fästas på insatsen för att skapa en robust del. Företrädesvis används termoplaster eftersom de har rätt smältegenskaper och flödesegenskaper.

Styren Akrylonitril Butadienstyren

ABS är inte bara dimensionellt, det är också lätt att arbeta med. Det lämpar sig bäst för konsumentelektronik och andra produkter som kräver hög noggrannhet och stabilitet.

Nylon (polyamid, PA)

Nylon är starkt och flexibelt. Det svetsas vanligtvis till metallinsatser till en strukturell vara, t.ex. bilfästen eller byggnadskomponenter.

Polykarbonat (PC)

Polykarbonat är inte bara sprickfritt utan också tåligt. Det är främst tillämpligt vid tillhandahållande av elektronikskåp och medicinsk utrustning och annan utrustning som kräver hållbarhet.

Polyetereterketon (PEEK)

PEEK har en konkurrensfördel jämfört med värme och kemikalier. Det skulle gälla för högpresterande teknik, flyg och medicinska områden.

Polypropylen (PP)

Polypropylen är inte trögflytande och reagerar inte heller på ett stort antal kemikalier. Det används till hushålls- och konsumentvaror samt till bildelar.

Polyeten (PE)

Polyeten är billigt och dessutom elastiskt. Den används främst för belysning, t.ex. förpackningar eller skyddsfodral.

Termoplastisk polyuretan (TPU) och termoplastisk elastomer (TPE)

TPU och TPE är gummiliknande, mjuka och elastiska. De är perfekta för övergjutning av grepp, tätningar eller delar som kräver stötdämpning.

Att välja rätt material

Valet av overmold-material styrs av detaljens funktion, insatsens uppgift och dess funktion. Det ska också vara en bra flödesplast som binder samman insatsen och dessutom ge den styrka och flexibilitet som krävs.

Artikelgeometri och placering av insats:

 Denna funktion gäller för alla delar.

 Artikelgeometri och placering av insats:

 Det är en funktion som kan tillämpas på alla delar.

Insatsens retention är beroende av detaljens form. Insatsens placering bör vara sådan att det finns tillräckligt med plast runt den. Man bör inte ha försäkringen för nära kanter eller smala väggar, eftersom detta kan spricka eller böjas.

Plasten som omger insatsen ska vara jämntjock. En plötslig förändring av tjockleken kan leda till antingen ojämn kylning eller kontraktion. När det gäller insatsen är en normal plasttjocklek på 2-5 mm tillräcklig med tanke på hållfasthet och stabilitet.

De konstruktionsdetaljer som kan användas för att stödja insatsen är ribbor, bossor och kilar. När de används hjälper de till att sprida spänningar och hindra rörelser. När insatsen är korrekt installerad är man säker på att delen är på plats och att delen fungerar effektivt.

Teknisk jämförelse av termoplaster för insatsgjutning

Fördelarna med insatsgjutning

Starka och slitstarka delar

En insatsgjutningsprocess innebär att plast och metall kombineras till en enda enhet. Detta gör komponenterna tuffa, robusta och kan användas om och om igen.

Minskad montering och arbete

Insatsen sätts in i plasten och ingen ytterligare montering krävs. Detta sparar tid och arbete och minskar risken för misstag under monteringen.

Precision och tillförlitlighet

Insatsen är fast förankrad i gjutformen. Detta garanterar att dimensionerna är desamma och att den mekaniska hållfastheten ökas för att öka tillförlitligheten hos delarna.

Flexibilitet i designen

Att tillverka komplexa konstruktioner med hjälp av insatsgjutning skulle vara svårt att göra med konventionell montering. Det är möjligt att använda metall och plast i en ny kombination för att uppfylla funktionella krav.

Kostnadseffektivitet

Insatsgjutning minskar också materialspill och monteringskostnader i stora produktionsvolymer. Det förbättrar effektiviteten och den övergripande kvaliteten på produkterna och är därför långsiktigt kostnadseffektivt.

Användningsområden för insatsgjutning

Fordonsindustrin

Bilindustrin är en typisk tillämpning av insatsformning. Plastkomponenter har metallinsatser som ger komponenten, t.ex. fästen, motordelar och anslutningar, styrka. Detta gör monteringen mindre och hållbarheten större.

Elektronik

Elektronik. Fördelen med insatsgjutning här är att det är möjligt att lägga till kontakter, sensorer och kretsar i ett plasthölje. Detta garanterar säkerheten för de ömtåliga komponenterna och gör monteringsprocessen relativt enkel.

Medicintekniska produkter

Tekniken med insatsgjutning används i hög grad i medicinsk utrustning som kräver hög grad av noggrannhet och lång livslängd. Detta tillämpas vid tillverkning av kirurgisk utrustning, diagnostisk utrustning och hållbara kombinationer av plast och metall.

Konsumentprodukter

Konsumentvaror som elverktyg, vitvaror och sportutrustning formas oftast med insatsgjutning. Det förstärker och förenklar monteringen i processen och möjliggör ergonomiska eller komplexa konstruktioner.

Industriella tillämpningar, flyg- och rymdindustrin.

Den insatsformning används också inom tung industri och rymdindustrin. Högpresterande plaster som är fyllda med metall har lätta och starka komponenter som är värme- och slitstarka.

Använda material

För att gjutning med insats ska fungera krävs lämpliga material för plasten och insatsen. Valet kommer att leda till kraft, stabilitet och produktion.

Metallinsatser

Metallinsatser används normalt för att de är grova och hållbara. De består huvudsakligen av stål, mässing och aluminium. I delar med belastning kan stål användas, mässing kan inte korroderas och aluminium är lätt.

Plastinsatser

Plastinsatserna är korrosionsbeständiga och lätta. De används i applikationer med låg belastning eller i delar som inte är ledande. Plastinsatser kan också formas till komplexa former.

Keramiska och kompositinsatser.

Keramiska skär och kompositskär används för att uppnå värme-, slit- eller kemikaliebeständighet. De används normalt inom flyg- och rymdindustrin samt inom medicin och industri. Keramik är beständigt mot höga temperaturer och kompositer är också styva men har låg värmeutvidgning.

Termoplastiska överformar

Insatsens omgivning består av en termoplast som i allmänhet är en plast. Tillgängliga alternativ är ABS, Nylon, Polykarbonat, PEEK, Polypropylen, Polyeten, TPU och TPE. ABS är formbart och stabilt, nylon är flexibelt och starkt och polykarbonat är ett slagtåligt material. TPU och TPE är mjuka och gummiaktiga material som används som tätningar eller grepp.

Materialkompatibilitet

Plast och metall ska växa i förhållande till varandra för att eliminera töjning eller deformation. Plasten måste limmas fast i insatsen för att den inte ska lossna. I plastinsatser bör overmold-materialet få lim för att säkerställa att det blir starkt.

Tips för materialval

Tänk på belastning, temperatur, kemikalier och hur detaljen är konstruerad. Metallinsatserna är slitstarka, plastinsatserna är lätta och keramiken tål extrema förhållanden. Overmold-materialet måste kunna uppfylla alla funktionskrav. 

Kostnadsanalys

Den insatta plasten gör det möjligt att spara de pengar som skulle ha använts för att fästa de enskilda delarna. Minskningen av monteringsnivåerna kommer att innebära en minskning av antalet arbetare och en snabbare produktionshastighet.

De initiala kostnaderna för formning och verktyg är högre. Multiplexformar med en uppsättning insatser i en viss position är dyrare. Enhetskostnaden är dock lägre när produktionsnivån är hög.

Valet av material är också en kostnadsfaktor. Plastinsatser är billigare än metallinsatser. PEEK är en högpresterande plast som är dyr i jämförelse med de mest använda plasterna, t.ex. ABS eller polypropylen.

Sammantaget kommer priset för insatsgjutning att vara minimalt i medelstora till stora produktionsvolymer. Det kommer att spara monteringstid, förbättra kvaliteten på delarna och minska den långsiktiga produktionskostnaden.

Problemen med gjutning av insatser

Trots den höga effektiviteten hos insatsgjutningen har den också sina problem:

Termisk expansion: Vi kommer att ha kursskillnader och därför skevhet i metall och plast.

Infoga rörelse: Insatsen kan röra sig redan under formsprutningsprocessen om den inte är ordentligt fixerad.

Materialkompatibilitet: Alla plaster kan inte vara kompatibla med alla metaller.

Verktygs- och uppställningskostnader för små serier: Verktyg för gjutning och uppbyggnad kan bli dyrt vid mycket små kvantiteter.

Dessa problem kan minimeras genom bra design, förberedelse av gjutformen och processtyrning.

Framtiden för insatsgjutning

Insatsgjutningen befinner sig i utvecklingsstadiet. Nya material, förbättrade maskiner och automatisering används för att öka effektiviteten, och 3D-utskrifter och hybridtillverkningsprocesser blir också möjligheter. Dess förmåga att producera lätta, starka och exakta delar på grund av delarnas nödvändighet gör att insatsgjutningen kommer att bli en betydande produktionsprocess.

När det gäller assistans med Sincere Tech

När det gäller insatsgjutning och övergjutning erbjuder vi högkvalitativa, korrekta och pålitliga gjutningslösningar för gjutning på Sincere Tech. Våra teknik- och hantverksarbetare kommer att se till att varje del kommer att vara enligt din specifikation. Vi är starka i de långvariga, komplicerade och ekonomiska formarna för bil, elektronik, medicin och konsumentvaror. Din tillverkningsprocess är enkel och effektiv, och det beror på våra väntetider och bra kundservice. Du flyttar till Sincere Tech, och med företaget kommer du att arbeta i linje med precision, kvalitet och din framgång. Lita på oss och få dina mönster att gå i uppfyllelse för oss korrekt, pålitligt och enligt branschstandarder.

Slutsats

Insatsgjutning är en produktionsprocess som är flexibel och effektiv. Den gör det möjligt för designers att använda en enda kraftfull komponent som är en kombination av metall och plast. Användningen av insatsgjutning i industrier genom åren beror på dess fördelar som inkluderar kraft, precision och låg kostnad. Men det blir allt säkrare i takt med framstegen inom material och automation. Lösningen på tillverkning genom insatsgjutning är tidsbesparing, kostnadsminskning och högkvalitativa produkter i samband med modern tillverkning.