یک تولید کننده قطعات لاستیکی که ماهانه 50000 حلقه O با قالب گیری فشرده تولید می کند، نرخ ضایعات را در حدود 8 درصد می پذیرد. پس از انتقال یک قسمت از خانواده به قالب گیری تزریقی، همان خط تلورانس های مثبت یا منفی 0.05 میلی متر را حفظ می کند، زمان چرخه را تقریباً 40 درصد کاهش می دهد و ضایعات فلاش را از 9 درصد به حدود 2 درصد وزن ترکیب کاهش می دهد. ابزار جدید هزینه خود را در کمتر از یک سال پرداخت می کند.
قالب گیری تزریقی به دلیل ترکیبی بودن آن به روش تولید ترجیحی برای قطعات لاستیکی و سیلیکونی تبدیل شده است. دقت ابعادی , زمان چرخه کوتاه , بهره وری مواد ، و آمادگی اتوماسیون در یک فرآیند این مقاله به بررسی هر مزیت می‌پردازد، قالب‌گیری تزریقی را با فرآیندهای جایگزین مانند قالب‌گیری فشرده‌سازی و انتقال مقایسه می‌کند و شرایطی را توضیح می‌دهد که تحت آن قوی‌ترین بازده سرمایه‌گذاری را ارائه می‌دهد.
قالب گیری تزریقی چیست و چگونه کار می کند؟
اگر در حال ارزیابی فرآیندهای قالب‌گیری برای یک محصول لاستیکی جدید هستید، اولین سوال معمولاً این است که واقعاً در داخل دستگاه قالب‌گیری تزریقی چه اتفاقی می‌افتد. در قالب‌گیری تزریقی لاستیک، یک پیچ یا پیستون، ترکیب لاستیک را پلاستیک می‌کند و آن را از طریق یک نازل به داخل یک حفره بسته و گرم شده با فشار بالا وارد می‌کند. این ماده حفره را پر می کند در حالی که قالب بسته می شود و ولکانیزاسیون تحت فشار و دما انجام می شود. پس از دوره پخت، قالب باز می شود و قطعه خارج می شود. پیچ می‌تواند در حالی که قطعه فعلی سخت می‌شود، شروع به پلاستیک کردن شات بعدی کند، به همین دلیل است که فرآیند ذاتا سریعتر از قالب‌گیری فشاری است.
معماری ماشین می تواند عمودی یا افقی باشد. ماشین های عمودی برای قالب‌گیری درج و برای قطعاتی که گرانش به موقعیت‌یابی درج کمک می‌کند، رایج است ماشین های افقی مناسب سلول‌های کاملاً خودکار با جابجایی قطعات رباتیک. هر دو پیکربندی با سیستم های گیره هیدرولیک یا سروو در دسترس هستند و کنترل های مدرن اجازه تنظیم دقیق فشار تزریق، سرعت تزریق و زمان پخت را برای هر چرخه می دهند.
دستگاه قالب گیری تزریق لاستیک عمودی و افقی این دستگاه از تنظیمات عمودی و افقی با کنترل سروو هیدرولیک، اندازه گیری دقیق تزریق و تنظیم دقیق دما پشتیبانی می کند. درزگیرها، کمک فنرها و قطعات پیچیده با درج مناسب است و همچنین قالب گیری لاستیک سیلیکونی مایع را به طور موثر انجام می دهد. مشاهده محصول → قالب‌گیری تزریقی برای لاستیک سیلیکونی مایع نیز اعمال می‌شود، که در آن دو جزء مایع اندازه‌گیری، مخلوط و به یک قالب گرم شده تزریق می‌شوند. قالب تزریق LSR مزایای دقت یکسانی دارد و به طور گسترده برای قطعات پزشکی، خودرو و الکتریکی استفاده می شود، زیرا عدم وجود یک پریفرم جامد آلودگی را کاهش می دهد و جریان را در حفره های پیچیده بهبود می بخشد.
| پارامتر | قالب گیری تزریقی | قالب گیری فشاری | قالب گیری انتقالی |
|---|---|---|---|
| مکانیزم پر کردن | تزریق را در قالب بسته پیچ کنید | خالی فشرده در قالب باز | پد از طریق یک سیستم اسپرو منتقل می شود |
| زمان چرخه معمولی | 30 تا 90 ثانیه | 120 تا 240 ثانیه | 90 تا 180 ثانیه |
| فلاش زباله | 1 تا 3 درصد | 5 تا 10 درصد | 3 تا 6 درصد |
| تحمل ابعادی | /-0.05 تا 0.15 میلی متر | /-0.15 تا 0.30 میلی متر | /-0.10 تا 0.20 میلی متر |
| سطح اتوماسیون | بالا | کم تا متوسط | متوسط |
| هزینه ابزار | بالاest | پایین ترین | متوسط |
| بهترین مناسب برای | بالا-volume precision parts | قطعات ساده کم حجم | متوسط-volume insert parts |
دقت ابعادی و تکرارپذیری بیشتر
مهمترین مزیت قالب گیری تزریقی، قوام بخشی به قطعه است. از آنجایی که ترکیب لاستیکی به‌عنوان یک جریان کنترل‌شده و پلاستی‌شده به حفره وارد می‌شود تا به‌عنوان یک لایه پیش‌فرم‌شده فشرده به شکل، پر کردن حفره یکنواخت‌تر است. توزیع فشار در داخل قالب یکنواخت است، به این معنی که مواد با فشار و دمای مشابه به هر گوشه ای از حفره می رسد. نتیجه تلرانس ابعادی کمتر و تنوع بسیار کمتر بین حفره ها در قالب چند حفره ای است.
تلورانس های معمول برای قطعات لاستیکی قالب گیری تزریقی متفاوت است مثبت یا منفی 0.05 میلی متر تا 0.15 میلی متر بسته به هندسه و مواد، در مقایسه با مثبت یا منفی 0.15 میلی متر تا 0.30 میلی متر برای قالب گیری فشاری. برای آب بندی محصولاتی مانند O-ring، مهر و موم روغن، و واشر، این تفاوت می تواند تعیین کند که آیا قطعه در سرویس به طور قابل اعتماد آب بندی می شود یا خیر. تغییر 0.1 میلی متری در سطح مقطع O-ring می تواند رفتار مجموعه فشرده سازی و عملکرد نشتی را تغییر دهد.
تکرارپذیری برای اتوماسیون پایین دست نیز اهمیت دارد. هنگامی که هر عکس از نظر ابعادی یکسان است، سیستم های کنترل خودکار، بازرسی بینایی و مونتاژ بدون تنظیم مداوم اجرا می شوند. خطوط قالب‌گیری تزریقی با برش نوار اتوماتیک، فلاشینگ و تجهیزات بازرسی بصری یکپارچه می‌شوند. آماده‌سازی مواد در بالادست مرحله قالب‌گیری، تنوع شات به شات را بیشتر بهبود می‌بخشد کنترل وزن با دقت بالا در پریفرمینگ خوراک سرد نشان داده شده است که کل فرآیند قالب گیری را قبل از اینکه ترکیب حتی وارد انژکتور شود، تثبیت می کند.
زمان چرخه کوتاه تر و بهره وری بالاتر
زمان چرخه جایی است که قالب گیری تزریقی به وضوح از قالب گیری فشاری جدا می شود. در قالب‌گیری فشاری، اپراتور یک قطعه از پیش ساخته شده را بارگذاری می‌کند، پرس را می‌بندد و منتظر می‌ماند تا ماده جاری شود و پخته شود. جریان مواد و پخت به صورت متوالی اتفاق می‌افتد و قسمت خالی باید از حالت سرد یا گرم در داخل قالب گرم شود. در قالب گیری تزریقی، پیچ به سرعت مواد را پلاستیک می کند و تزریق می کند و حفره قبل از شروع عمل آوری قابل توجه پر می شود. این ترکیب زمانی که وارد حفره می شود از قبل داغ و همگن است، بنابراین قالب زمان کمتری را صرف بالا بردن ماده تا دمای پخت می کند.
کاهش زمان چرخه گزارش شده محدوده از 30 تا 50 درصد برای قطعات آب بندی معمولی در مقایسه با قالب گیری فشاری. برای قطعات با دیواره نازک مانند حلقه های O و واشر، فاز تزریق می تواند 2 تا 5 ثانیه کوتاه باشد، پس از آن عمل آوری به طور یکنواخت در کل حفره انجام می شود. یک سیکل فشرده سازی 120 ثانیه ای اغلب به یک چرخه تزریق 60 تا 75 ثانیه ای برای همان هندسه قطعه تبدیل می شود.
بهره وری نیروی کار نیز بهبود می یابد. یک اپراتور منفرد می تواند سه تا شش ماشین قالب گیری تزریقی حضور داشته باشد زیرا این فرآیند خودکار است: دستگاه بدون مداخله دستی تزریق می کند، درمان می کند، باز می شود، خارج می شود و بسته می شود. با برداشتن روباتیک، یک اپراتور می تواند حتی ماشین های بیشتری را نظارت کند. برای مغازه ای که حجم زیادی از مهر و موم های استاندارد یا پروفیل های سفارشی تولید می کند، هزینه نیروی کار برای هر قطعه به شدت کاهش می یابد در حالی که تولید به ازای هر متر مربع از کف کارخانه افزایش می یابد.
کارایی مواد و ضایعات کمتر
بازده مواد یک محرک اقتصادی کلیدی در قالب گیری لاستیک است. ترکیبات لاستیکی خام، به ویژه مواد ویژه مانند AEM، فلوئوروبربر و سیلیکون، می توانند گران باشند. هر کیلوگرم فلاش یا اسپرو که به قراضه فرستاده می شود مستقیماً حاشیه را کاهش می دهد.
قالب گیری تزریقی معمولا تولید می کند فلاش کمتر نسبت به قالب گیری فشاری زیرا قالب قبل از ورود مواد به داخل حفره بسته می شود. ضخامت و مساحت فلاش کوچکتر است و در بسیاری از طرح های ابزار فلاش به یک خط جداکننده مشخص محدود می شود. ضایعات فلاش گزارش شده برای قالب گیری تزریقی معمولاً 1 تا 3 درصد وزن ترکیب است، در حالی که این میزان برای قالب گیری فشاری 5 تا 10 درصد است.
طرح‌های رانر سرد ضایعات را بیشتر کاهش می‌دهند. در یک قالب سرد رانر، لاستیک داخل سیستم رانر زیر دمای پخت نگه داشته می شود و می تواند به شات بعدی وارد شود. این امر به ویژه هنگام قالب گیری ترکیبات گران قیمت مانند FKM، AEM و سیلیکون مایع، که در آن دونده 20 تا 50 گرم در هر چرخه باعث صرفه جویی قابل توجهی در ده ها هزار چرخه می شود، ارزشمند است. قالب گیری تزریقی همچنین عملیات تراش و سنگ زنی را که اغلب برای حذف فلاش سنگین از قطعات قالب گیری فشاری لازم است حذف می کند. کار ثانویه کمتر به معنای کار کمتر، تجهیزات کمتر و فرصت های کمتر برای آسیب ابعادی در حین جابجایی است. مراقب باشید بررسی خصوصیات و خواص مواد لاستیکی قبل از انتخاب یک ترکیب به شما کمک می کند تا مزیت استفاده از مواد در قالب تزریق را به حداکثر برسانید.
انعطاف پذیری طراحی برای هندسه های پیچیده
هندسه قطعات اغلب توسط فرآیند قالب گیری محدود می شود. قالب‌گیری فشاری به شکل‌های ساده، مسطح، یا کمی منحنی شکل می‌دهد، زیرا وقتی پرس بسته می‌شود، قسمت خالی به بیرون جریان می‌یابد. جزئیات پیچیده مانند دیوارهای نازک، زیر برش های عمیق، دندانه های ظریف، یا درج های محصور شده به سختی با قالب گیری فشرده پر می شوند.
قالب گیری تزریقی بسیاری از این محدودیت ها را حذف می کند. این ترکیب با فشار بالا از طریق دروازه‌ها و دونده‌ها وارد حفره می‌شود، بنابراین می‌تواند به بخش‌های دیوار نازک، گوشه‌های تیز و ویژگی‌های پیچیده‌ای برسد که قالب‌گیری فشاری نمی‌تواند به طور قابل اعتماد آنها را پر کند. قطعات با ضخامت دیواره تا 0.5 میلی متر را می توان به طور مداوم در بسیاری از ترکیبات تولید کرد که باعث می شود قطعات سبک تر و بسته بندی محکم تر در مونتاژ نهایی انجام شود.
قالب گیری درج یک مناسب طبیعی برای قالب گیری تزریقی است. درج های فلزی یا پلاستیکی در قالب قرار می گیرند و لاستیک به اطراف آنها تزریق می شود و یک پیوند مکانیکی قوی بدون مرحله مونتاژ ثانویه ایجاد می کند. مهر و موم روغن اسکلت، کانکتورهای محصور شده، و پایه‌های لرزشی نمونه‌های متداولی از قطعات قالب‌گیری شده با این روش هستند.
برای کاربردهای خاص، طراحی دستگاه تزریق فریم C امکان دسترسی انعطاف پذیر به قالب را فراهم می کند و برای قطعات با درج های پیچیده یا برای قالب هایی که باید از چندین جهت بارگیری شوند، استفاده می شود. آستین های فنر هوا، لوب های غلتشی و سایر اجزای مهندسی شده از توزیع دقیق موادی که قالب گیری تزریقی فراهم می کند، بهره می برند.
دستگاه تزریق لاستیک C-Frame برای قطعات دقیق طراحی قاب C دسترسی انعطاف پذیر به قالب را از جهات مختلف ارائه می دهد و آن را برای محصولات کوچک با دقت بالا، درج ها و قطعات آب بندی و گوشه خودرو ایده آل می کند. این مکمل بحث آستین فنر بادی و قطعات مهندسی شده است. مشاهده محصول → تجزیه و تحلیل هزینه و ملاحظات سربه سر
هزینه ابزار برای قالب گیری تزریقی بیشتر از ابزار برای قالب گیری فشرده است. قالب به یک سیستم دونده، دروازه‌ها و اغلب ساخت‌وساز خط جداکننده پیچیده‌تر نیاز دارد. یک قالب تزریق معمولی برای یک قطعه آب بندی می تواند هزینه داشته باشد 20 تا 50 درصد بیشتر نسبت به یک قالب فشرده سازی معادل. این یک سوال مهم را ایجاد می کند: چه زمانی قالب گیری تزریقی به انتخاب اقتصادی تبدیل می شود؟
نقطه سربه سر به حجم قطعه، هزینه مواد، اتلاف فلاش و زمان چرخه بستگی دارد. به عنوان یک قاعده کلی، قالب‌گیری تزریقی زمانی جذاب می‌شود که حجم سالانه تقریباً بیشتر شود 5000 تا 10000 قطعه در هر قالب بسته به اندازه قطعه و قیمت مرکب. برای ترکیبات با ارزش بالا، حجم سربه سر می تواند کمتر باشد زیرا صرفه جویی در مواد به تنهایی سرمایه گذاری ابزار را توجیه می کند.
| جزء هزینه (به ازای هر 1000 قطعه) | قالب گیری تزریقی | قالب گیری فشاری |
|---|---|---|
| هزینه مرکب با فلاش معمولی | 2040 دلار | 2200 دلار |
| کار اپراتور | 125 دلار | 1000 دلار |
| استهلاک ابزار | 250 دلار | 150 دلار |
| اصلاح و بازرسی ثانویه | 80 دلار | 320 دلار |
| مجموع در هر 1000 قطعه | 2495 دلار | 3670 دلار |
در این مثال، مسیر تزریق تقریباً صرفه جویی می کند 32 درصد در هر قسمت ارقام شما بر اساس وزن قطعه، قیمت مواد، نرخ نیروی کار محلی و حجم تولید متفاوت خواهد بود، اما جهت منحنی هزینه در اکثر سناریوهای قالب‌گیری لاستیکی سازگار است: ابزارآلات اولیه بالاتر، هزینه تکرارشونده کمتر.
کاربردهای دنیای واقعی در سراسر صنایع
قالب‌گیری تزریقی لاستیک در هر جایی که دقت، حجم یا هزینه مواد، فرآیند را ارزشمند می‌کند استفاده می‌شود. بخش خودرو بزرگترین مصرف کننده قطعات لاستیکی قالب گیری شده است و بیشتر اجزای آب بندی در خودروهای مدرن قالب گیری تزریقی هستند. بوش های تعلیق، فنرهای هوا، پوشش های گرد و غبار، چکمه ها، گرومت ها و آب بندی های هیدرولیک همگی از تلرانس های محکم و خروجی بالای قالب گیری تزریقی بهره می برند.
صنعت انرژی از قالب‌گیری تزریقی برای اتصالات، عایق‌ها، عناصر آب‌بندی سوراخ‌ها و آب‌بند لوله‌ها استفاده می‌کند. ماشین‌های قالب‌گیری تخصصی برای بخش انرژی برای رسیدگی به قالب‌های بزرگ و سنگین و حفظ کنترل دقیق دما در صفحات بزرگ طراحی شده‌اند که برای قطعات با سطح مقطع ضخیم که باید به طور یکنواخت عمل کنند، ضروری است.
در تولید کفش، دستگاه‌های تزریق کف لاستیکی تمام اتوماتیک با ایستگاه‌های متعدد، امکان تزریق مستقیم ترکیبات کف را به رویه‌ها می‌دهند و مراحل جداگانه قالب‌گیری و اتصال چسب را حذف می‌کنند. این رویکرد استحکام باند را بهبود می بخشد و کل زمان تولید کفش های ورزشی، کفش های ایمنی و کفش های معمولی را کاهش می دهد. کفه‌های میانی EVA بر روی دستگاه‌های تزریق فوم اختصاصی تولید می‌شوند، در حالی که کف‌های TR و TPU در پیکربندی‌های چرخشی چند ایستگاهی تزریق می‌شوند.
دستگاه تزریق زیره لاستیک چند ایستگاهی تمام اتوماتیک این دستگاه که در سه یا شش ایستگاه موجود است، به طور مستقیم کف لاستیکی را به رویه تزریق می کند و کار، ضایعات و زمان تولید را کاهش می دهد. این کفی های ضخیم، کفش های پاشنه بلند و طرح های دیوار نازک را کنترل می کند و از زمینه تولید کفش که توضیح داده شد پشتیبانی می کند. مشاهده محصول → کاربردهای صنعتی شامل اورینگ ها، دیافراگم ها، آب بندی سوپاپ ها، پروانه های پمپ و جدا کننده ارتعاش می باشد. بسیاری از کاتالوگ های مهر و موم استاندارد به دلیل تلرانس های کم و هزینه واحد پایین، منحصراً با قالب گیری تزریقی تولید می شوند. قالب‌گیری تزریقی لاستیک سیلیکون مایع نیز به سرعت در حال گسترش است، با دستگاه‌های پزشکی، محصولات مراقبت از نوزاد و اتصالات الکتریکی تولید شده در ماشین‌های تزریق که با پمپ‌های اندازه‌گیری و میکسرهای ساکن پیکربندی شده‌اند.
کیفیت قطعه ثابت و نقص کمتر
فراتر از دقت ابعادی، قالب گیری تزریقی کیفیت قطعه داخلی را بهبود می بخشد. از آنجایی که حفره تحت فشار مثبت پر می شود، هوای محبوس شده راحت تر از طریق کانال های تهویه طراحی شده تخلیه می شود. تخلخل، یک منبع متداول رد در قطعات قالب‌گیری فشاری، در قطعات قالب‌گیری تزریقی به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.
خواص مکانیکی نیز یکنواخت تر است. این ترکیب کاملاً پلاستیکی شده و در پیچ مخلوط شده است، بنابراین توزیع پرکننده، چگالی اتصال عرضی و سختی در سرتاسر قطعه یکسان است. استحکام کششی و مقاومت پارگی اغلب در نمونه‌های قالب‌گیری تزریقی کمی بیشتر از نمونه‌های قالب‌گیری فشاری است و انتشار نتایج در یک دسته باریک‌تر است.
نقص های کمتر نیز به معنای بار بازرسی کمتر است. سیستم‌های بازرسی بینایی برای حلقه‌های O و مهر و موم‌ها می‌توانند با سرعت‌های بالاتر خط کار کنند، زمانی که فرآیند قالب‌گیری فلاش یا علائم جریان بزرگ ایجاد نمی‌کند. در عمل، تولیدکنندگان گزارش می‌دهند که نرخ‌های رد کاهش یافته است 5 تا 10 درصد با قالب گیری فشاری تا 1 تا 3 درصد با قالب گیری تزریقی برای قطعات قابل مقایسه
سوالات متداول
1. بزرگترین مزیت قالب گیری تزریقی برای قطعات لاستیکی چیست؟
بزرگترین مزیت ترکیبی از دقت ابعادی and batch-to-batch repeatability . قالب‌گیری تزریقی قطعاتی با تلرانس‌های فشرده‌تر، معمولاً مثبت یا منفی 0.05 تا 0.15 میلی‌متر، و تغییرات بسیار کمتری نسبت به قالب‌گیری فشاری تولید می‌کند. برای محصولات آب بندی مانند حلقه های O و مهر و موم روغن، این سازگاری مستقیماً تعیین می کند که آیا قطعه در سرویس به طور قابل اعتماد عمل می کند یا خیر.
2. قالب گیری تزریقی چقدر سریعتر از قالب گیری فشرده است؟
برای اکثر قطعات لاستیکی، قالب گیری تزریقی زمان چرخه را کاهش می دهد 30 تا 50 درصد . این ترکیب در حین تزریق پلاستیک شده و از قبل گرم می شود، بنابراین قالب زمان کمتری را صرف بالا بردن ماده تا دمای پخت می کند. یک سیکل فشرده سازی 120 ثانیه ای اغلب به یک چرخه تزریق 60 تا 75 ثانیه ای برای همان هندسه تبدیل می شود.
3. هزینه ابزار معمولی برای قالب گیری تزریق لاستیک چقدر است؟
قالب های تزریق معمولاً هزینه دارند 20 تا 50 درصد بیشتر than compression molds به دلیل سیستم دونده، طراحی دروازه، و ساخت خط جدایی پیچیده تر. برای یک قطعه آب بندی معمولی، یک قالب تزریق ممکن است از 15000 تا 60000 دلار بسته به تعداد حفره، اندازه قطعه و پیچیدگی قالب متغیر باشد.
4. آیا قالب گیری تزریقی می تواند لاستیک سیلیکون مایع را اداره کند؟
بله. قالب تزریق لاستیک سیلیکون مایع از یک واحد اندازه گیری و اختلاط استفاده می کند که دو جزء مایع را به واحد تزریق تغذیه می کند. قطعات LSR با دقت بسیار خوبی برای کاربردهای پزشکی، الکتریکی و خودرو تولید می شوند و این فرآیند تقریباً به طور کامل فلاش را زمانی که قالب به درستی تهویه می شود از بین می برد.
5. چه زمانی باید قالب گیری تزریقی را نسبت به قالب گیری فشاری انتخاب کنم؟
زمانی که حجم سالانه از 5000 تا 10000 قطعه در هر قالب فراتر می رود، زمانی که تحمل ابعادی کم است، زمانی که ترکیب گران است مانند FKM، AEM یا سیلیکون، یا زمانی که هندسه شامل دیواره های نازک، برش های زیرین یا درج های محصور شده است، قالب تزریقی را انتخاب کنید. برای حجم های بسیار کم، قطعات بزرگ ساده و مسطح، یا ترکیباتی با ویسکوزیته بسیار بالا که نمی توانند برش تزریقی را تحمل کنند، قالب گیری فشاری ممکن است گزینه بهتری باشد.
نتیجه گیری
قالب گیری تزریق لاستیک بر روی دقت، سرعت، صرفه جویی در مواد و کیفیت قطعه پیروز می شود. هزینه ابزار اولیه بالاتر از طریق ضایعات کمتر، هزینه نیروی کار کمتر برای هر قطعه و خروجی بیشتر در هر دستگاه بازیابی می شود. برای قطعاتی با تلرانس تنگ، هندسه پیچیده، یا ترکیبات گران قیمت، مورد قالب گیری تزریقی بسیار قوی است.
اگر در حال برنامه ریزی یک محصول لاستیکی یا سیلیکونی جدید هستید، حجم سالانه، ابعاد مورد نیاز و هزینه مواد را با توجه به ارقام مورد بحث در اینجا ارزیابی کنید. در اکثر سناریوهای بالای 5000 تا 10000 قطعه در سال، قالب‌گیری تزریقی کمترین هزینه کل هر قطعه را ارائه می‌کند و در عین حال کیفیت و تکرارپذیری را در خط تولید شما بهبود می‌بخشد.
