Σύγκριση υλικού χύτευσης με έγχυση: ABS, PC, Nylon, PP, POM και PEEK σε σύγκριση με την αντοχή, το κόστος και τη δυνατότητα χύτευσης

Η επιλογή υλικού είναι η απόφαση που θέτει αθόρυβα όλα τα άλλα. Καθορίζει τα μηχανικά όρια του εξαρτήματος, καθορίζει το κόστος ανά βολή και επειδή διαφορετικές ρητίνες συρρικνώνονται με πολύ διαφορετικούς ρυθμούς, καθορίζει τις διαστάσεις της κοιλότητας στον χάλυβα πριν χυτευθεί ένα μεμονωμένο μέρος. Αλλάξτε τη ρητίνη μετά την κοπή του εργαλείου και συχνά πληρώνετε για μια νέα κοιλότητα.

Αυτή η σύγκριση καλύπτει έξι ρητίνες που αντιπροσωπεύουν τη μεγάλη πλειονότητα των εμπορικών εξαρτημάτων χυτευμένων με έγχυση, κρίνονται βάσει των ιδιοτήτων που έχουν σημασία στην παραγωγή και όχι σε μια άσκηση ανάγνωσης φύλλου δεδομένων. Καλύπτει επίσης κάτι που τα περισσότερα άρθρα σύγκρισης αφήνουν έξω: τι κάνει κάθε επιλογή υλικού στο καλούπι και στην τιμή του ανταλλακτικού.

Πώς να επιλέξετε ένα υλικό χύτευσης με έγχυση σε τέσσερις ερωτήσεις

Εργαστείτε με αυτά με τη σειρά και οι περισσότεροι υποψήφιοι εξαφανίζονται.

1. Ποια είναι η μέγιστη θερμοκρασία που θα δει το εξάρτημα κατά τη λειτουργία, συμπεριλαμβανομένης της μεταφοράς, της αποθήκευσης και οποιουδήποτε κύκλου καθαρισμού ή αποστείρωσης; Αυτό θέτει το πάτωμα και αφαιρεί ολόκληρες κατηγορίες αμέσως.
2. Σε τι θα εκτεθεί το εξάρτημα χημικά, συμπεριλαμβανομένων των καθαριστικών, των καυσίμων, των λιπαντικών, της υγρασίας και του υπεριώδους φωτός;
3. Τι μηχανική απαίτηση αντιμετωπίζει και είναι ακαμψία, αντοχή στην κρούση, κόπωση ή φθορά σε επιφάνεια ολίσθησης; Αυτές είναι διαφορετικές απαιτήσεις και καμία ρητίνη δεν οδηγεί σε όλες.
4. Χρειάζεται το εξάρτημα διαφάνεια, συγκεκριμένη εμφάνιση, ρυθμιστική έγκριση ή βαθμολογία φλόγας;

Το κόστος μπαίνει τελευταίο, όχι πρώτο. Μια φθηνότερη ρητίνη που αποτυγχάνει σε μια απαίτηση σέρβις δεν είναι φθηνότερη. Αυτό που επηρεάζει σωστά το κόστος είναι η επιλογή μεταξύ δύο υλικών που πληρούν και τα δύο την απαίτηση, η οποία είναι μια πραγματικά κοινή κατάσταση και όπου εξοικονομούνται τα περισσότερα χρήματα.

Κύριος συγκριτικός πίνακας

Δύο σειρές αξίζουν περισσότερη προσοχή από ό,τι συνήθως παίρνουν: συρρίκνωση και ικανότητα χύτευσης. Και τα δύο καθορίζουν εάν το υλικό που επιλέξατε θα διατηρήσει πραγματικά τις ανοχές στο σχέδιό σας όταν το εργαλείο λειτουργεί.

Τα ακίνητα που πραγματικά αποφασίζουν την επιλογή

Η συρρίκνωση και γιατί είναι μια απόφαση εργαλείων

Κάθε θερμοπλαστικό συστέλλεται καθώς ψύχεται και η κοιλότητα κόβεται σε μεγάλο μέγεθος λόγω της αναμενόμενης συρρίκνωσης, έτσι ώστε το τελικό μέρος να προσγειώνεται στην ονομαστική τιμή. Αυτή η αποζημίωση ψήνεται στο ατσάλι. Τα ημικρυσταλλικά υλικά όπως το πολυπροπυλένιο, το νάιλον και η ακετάλη συρρικνώνονται σημαντικά περισσότερο από τα άμορφα υλικά όπως το ABS και το πολυανθρακικό, και συρρικνώνονται λιγότερο προβλέψιμα επειδή η κρυσταλλικότητα ποικίλλει ανάλογα με τον ρυθμό ψύξης.

Οι πρακτικές συνέπειες είναι τρεις. Τα υλικά υψηλής συρρίκνωσης καθιστούν τις σφιχτές ανοχές πιο δύσκολο να συγκρατηθούν, επειδή μια μικρή απόκλιση στην ψύξη προκαλεί μια μετρήσιμη αλλαγή διαστάσεων. Είναι πιο επιρρεπείς σε στρέβλωση, επειδή η ανομοιόμορφη συρρίκνωση σε ένα μέρος το βγάζει από το σχήμα. Και η εναλλαγή μεταξύ υλικών με διαφορετική συρρίκνωση μετά την κοπή του εργαλείου συνήθως σημαίνει εκ νέου κοπή της κοιλότητας, καθώς ένα καλούπι μεγέθους για ABS δεν θα παράγει σωστά μέρη στην ακετάλη.

Εάν το εξάρτημα φέρει στενές ανοχές, αυτό συνηγορεί για ένα άμορφο υλικό χαμηλής συρρίκνωσης ή για την αποδοχή χαλαρότερων ανοχών και έναν πιο ακριβό κύκλο ανάπτυξης εργαλείων. Το να το αποφασίσετε πριν παρατεθεί το εργαλείο είναι πολύ φθηνότερο από το να το ανακαλύψετε στο πρώτο άρθρο.

Χυτευσιμότητα και τι κοστίζει στο πιεστήριο

Η δυνατότητα χύτευσης καλύπτει πόσο εύκολα γεμίζει μια ρητίνη, πόσο ξήρανση χρειάζεται, ποιες θερμοκρασίες τήξης και μούχλας απαιτεί και πόσο επιεικής είναι η διακύμανση της διαδικασίας. Το ABS και το πολυπροπυλένιο είναι εύκολα: γεμίζουν εύκολα και ανέχονται ένα ευρύ παράθυρο διαδικασίας. Το πολυανθρακικό και το νάιλον είναι υγροσκοπικά και πρέπει να στεγνώσουν σωστά, γιατί η υγρασία προκαλεί ψεκασμό και υποβαθμίζει τις μηχανικές ιδιότητες. Το PEEK απαιτεί υψηλές θερμοκρασίες τήξης και θερμαινόμενα εργαλεία, τα οποία αυξάνουν τόσο τον χρόνο κύκλου όσο και το κόστος εργαλείων.

Ένα δύσκολο υλικό δεν είναι λόγος να το αποφύγεις όταν το απαιτεί η εφαρμογή. Είναι ένας λόγος να περιμένουμε μεγαλύτερους κύκλους, αυστηρότερο έλεγχο της διαδικασίας και υψηλότερα σκραπ κατά την εκκίνηση, τα οποία ανήκουν στο μοντέλο κόστους αντί να φτάνουν ως έκπληξη.

Αναλυτικά οι έξι ρητίνες

ABS

Το ABS είναι η προεπιλογή για τα περιβλήματα των καταναλωτών, τα περιβλήματα και τα καλλυντικά εξαρτήματα και κερδίζει αυτή τη θέση με το να είναι εύκολο στο καλούπι, σταθερό σε διαστάσεις και δεκτικό στη βαφή, την επένδυση και την υφή. Χρειάζεται καλό φινίρισμα επιφάνειας, μηχανές και συγκολλήσεις καλά και έχει χαμηλή, προβλέψιμη συρρίκνωση.

Εκεί που αποτυγχάνει είναι η θερμοκρασία και η χημεία. Η θερμοκρασία συνεχούς λειτουργίας είναι μέτρια και το ABS δέχεται επίθεση από πολλούς διαλύτες. Έχει επίσης κακή αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία χωρίς σταθεροποίηση, με αποτέλεσμα τα απροστάτευτα εξωτερικά μέρη να αλλοιώνονται και να γίνονται εύθραυστα. Επιλέξτε ABS για εσωτερικά περιβλήματα, εξαρτήματα συσκευών, ηλεκτρονικά περιβλήματα και οτιδήποτε έχει μεγαλύτερη σημασία για την εμφάνιση και το κόστος από την έκθεση στο περιβάλλον.

Πολυανθρακικό

Το πολυανθρακικό είναι η επιλογή πρόσκρουσης και διαύγειας. Είναι πραγματικά σκληρό σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών και είναι οπτικά διαφανές, κάτι που είναι ένας συνδυασμός που προσφέρουν λίγα άλλα υλικά. Η θερμοκρασία σέρβις είναι σημαντικά υψηλότερη από το ABS.

Οι αδυναμίες του είναι η χημική αντοχή και η ευαισθησία στις εγκοπές. Πολλοί διαλύτες και ορισμένα καθαριστικά προκαλούν ρωγμές λόγω πίεσης και μια αιχμηρή εσωτερική γωνία συγκεντρώνει την πίεση σε ένα υλικό που διαφορετικά αντέχει καλά στην κρούση. Είναι επίσης υγροσκοπικό και πρέπει να στεγνώσει πριν το χύτευση. Τα μείγματα PC και ABS είναι κοινά ακριβώς επειδή ανταλλάσσουν μέρος της σκληρότητας με ευκολότερη επεξεργασία και καλύτερη χημική συμπεριφορά. Επιλέξτε πολυανθρακικό για φακούς, προφυλακτήρες, εξαρτήματα ασφαλείας και ανθεκτικά σε κρούση περιβλήματα.

Νάιλον

Το νάιλον καλύπτει μια οικογένεια, με τα PA6 και PA66 τα πιο κοινά. Προσφέρει υψηλή αντοχή και ακαμψία, καλή αντοχή στη φθορά και καλή αντοχή σε καύσιμα και λιπαντικά, γι' αυτό και εμφανίζεται σε όλες τις εφαρμογές του αυτοκινήτου και της βιομηχανίας. Οι γυάλινες ποιότητες αυξάνουν σημαντικά την ακαμψία και είναι εξαιρετικά συνηθισμένες.

Το καθοριστικό χαρακτηριστικό είναι η απορρόφηση υγρασίας. Το νάιλον απορροφά νερό από τον αέρα και καθώς γίνεται το μέρος μεγαλώνει διαστάσεις και γίνεται πιο σκληρό και λιγότερο άκαμπτο. Αυτό σημαίνει ότι ένα μέρος που μετρήθηκε στεγνό και ένα μέρος που μετρήθηκε μετά την προετοιμασία έχουν διαφορετικά μεγέθη και οποιαδήποτε συζήτηση ανοχής πρέπει να αναφέρει την κατάσταση υγρασίας. Το νάιλον συρρικνώνεται επίσης σημαντικά και απρόβλεπτα, γεγονός που κάνει τη σφιχτή ανοχή να λειτουργεί πιο σκληρά. Επιλέξτε το για γρανάζια, ρουλεμάν, συνδετήρες, δομικούς βραχίονες και εξαρτήματα κάτω από την κουκούλα.

Πολυπροπυλένιο

Το πολυπροπυλένιο είναι η φθηνότερη από τις έξι και η πιο χημικά ανθεκτική από τις ρητίνες του εμπορεύματος. Είναι ελαφρύ, αντιστέκεται σχεδόν πλήρως στην υγρασία και είναι μοναδικά ικανό για ζωντανή άρθρωση, δηλαδή ένα λεπτό τμήμα που μπορεί να λυγίζει επανειλημμένα χωρίς να αποτυγχάνει. Τίποτα άλλο σε αυτή τη λίστα δεν το κάνει επίσης.

Οι συμβιβασμούς είναι η ακαμψία και η θερμοκρασία: είναι σχετικά μαλακό, σέρνεται υπό παρατεταμένο φορτίο και η θερμοκρασία λειτουργίας του είναι περιορισμένη. Επίσης, συρρικνώνεται πολύ, επομένως οι αυστηρές ανοχές είναι δύσκολες. Επιλέξτε πολυπροπυλένιο για δοχεία, πώματα, ζωντανά μέρη μεντεσέδων, εφαρμογές έκθεσης σε χημικά και εξαρτήματα μεγάλου όγκου όπου κυριαρχεί το κόστος υλικού.

POM (ακετάλη)

Η ακετάλη είναι το μηχανικό υλικό ακριβείας. Είναι άκαμπτο, σταθερό σε διαστάσεις, έχει χαμηλό συντελεστή τριβής και εξαιρετική αντοχή στην κόπωση, γεγονός που το καθιστά την τυπική επιλογή για γρανάζια, έκκεντρα, δακτυλίους, μάνδαλα και μικρά κινούμενα εξαρτήματα.

Δύο πράγματα το περιορίζουν. Η συρρίκνωση είναι η υψηλότερη σε αυτήν τη λίστα, επομένως το μέγεθος της κοιλότητας και ο σχεδιασμός της ψύξης έχουν μεγαλύτερη σημασία από το συνηθισμένο και τα παχιά τμήματα είναι επιρρεπή σε κενά. Και η ακετάλη δεν κολλάει ούτε βάφει εύκολα, επομένως ταιριάζει σε λειτουργικά εσωτερικά μέρη και όχι σε καλλυντικά. Επιλέξτε το όπου ένα εξάρτημα γλιστρά, περιστρέφεται ή πρέπει να αναπηδήσει πίσω αξιόπιστα σε πολλούς κύκλους.

ΚΡΥΦΟΚΟΙΤΑΓΜΑ

Το PEEK βρίσκεται σε διαφορετική κατηγορία. Αντέχει σε θερμοκρασίες συνεχούς λειτουργίας πολύ πάνω από τις άλλες, αντέχει σχεδόν σε όλα τα χημικά, διατηρεί αντοχή σε θερμοκρασία και αποδίδει σε απαιτητικές ιατρικές, αεροδιαστημικές και ημιαγωγούς εφαρμογές. Όπου προσδιορίζεται, είναι συνήθως επειδή τίποτα άλλο δεν λειτουργεί.

Είναι επίσης με μεγάλη διαφορά το πιο ακριβό υλικό εδώ, και απαιτεί υψηλές θερμοκρασίες τήξης και θερμαινόμενα εργαλεία, τα οποία αυξάνουν τον χρόνο κύκλου και το κόστος εργαλείων. Ο καθορισμός του PEEK όπου μια μηχανική ρητίνη χαμηλότερου κόστους θα πληρούσε την απαίτηση είναι ένα από τα πιο ακριβά λάθη στην επιλογή υλικού. Επιλέξτε το όταν η θερμοκρασία, η έκθεση σε χημικά ή οι ρυθμιστικές απαιτήσεις δεν αφήνουν πραγματικά καμία εναλλακτική.

Συμπληρωμένοι και τροποποιημένοι βαθμοί

Οι ρητίνες βάσης είναι μόνο το σημείο εκκίνησης. Οι περισσότερες εφαρμογές μηχανικής χρησιμοποιούν τροποποιημένο βαθμό και η τροποποίηση αλλάζει τόσο τις ιδιότητες όσο και την επεξεργασία.

• Η ενίσχυση από ίνες γυαλιού αυξάνει σημαντικά την ακαμψία και την αντοχή και μειώνει τη συρρίκνωση, αλλά κάνει το υλικό πιο εύθραυστο, πιο λειαντικό στο εργαλείο και επιρρεπές σε φαινόμενα προσανατολισμού των ινών που προκαλούν κατευθυντική στρέβλωση.
• Το μεταλλικό γέμισμα βελτιώνει τη σταθερότητα των διαστάσεων και μειώνει το κόστος, με μικρότερο κέρδος ακαμψίας από το γυαλί.
• Οι βαθμοί επιβραδυντικού φλόγας απαιτούνται για πολλές ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές εφαρμογές και συνήθως μειώνουν την αντοχή στην κρούση και περιπλέκουν την επεξεργασία.
• Οι βαθμοί σταθεροποιημένου με υπεριώδη ακτινοβολία είναι απαραίτητες για οποιοδήποτε εξάρτημα με έκθεση σε εξωτερικό χώρο και η προσθήκη σταθεροποίησης αργότερα δεν επισκευάζει ένα εξάρτημα που έχει ήδη καθοριστεί χωρίς αυτό.
• Οι ποιότητες που έχουν τροποποιηθεί με κρούση ανταλλάσσουν κάποια ακαμψία με σκληρότητα και είναι συνηθισμένες όταν μια ρητίνη βάσης είναι κοντά αλλά ελαφρώς πολύ εύθραυστη.
• Οι ιατρικές κατηγορίες και οι ποιότητες επαφής με τρόφιμα φέρουν την κανονιστική τεκμηρίωση που απαιτούν οι αιτήσεις και η έγκριση συνδέεται με τη συγκεκριμένη κατηγορία, όχι με την οικογένεια της ρητίνης.

Το γέμισμα γυαλιού αξίζει ιδιαίτερης προσοχής όσον αφορά τα εργαλεία. Οι γεμισμένες με λειαντικά ρητίνες φθείρονται με τον καιρό, ειδικά στις πύλες, γεγονός που επηρεάζει την επιλογή του χάλυβα εργαλείων και το πρόγραμμα συντήρησης. Αυτό ανήκει στη συζήτηση εργαλείων στο στάδιο του σχεδιασμού, όχι μετά τις πρώτες εκατό χιλιάδες λήψεις.

Επιλογή βάσει απαίτησης εφαρμογής

Όταν ένα εξάρτημα χρειάζεται δύο διαφορετικές συμπεριφορές σε ένα κομμάτι, όπως ένα άκαμπτο σώμα με μαλακή λαβή, η απάντηση είναι συχνά μια διαδικασία και όχι ένα ενιαίο υλικό. Η υπερχύτευση με υλικά μαλακής αφής συνδυάζει ένα άκαμπτο υπόστρωμα με ένα ελαστομερές και η χύτευση με ένθετο εγκλωβίζει μεταλλικά εξαρτήματα σε πλαστικό όπου απαιτούνται νήματα ή αγώγιμες διαδρομές.

Τι κάνει η απόφαση υλικού στο καλούπι και στην τιμή του ανταλλακτικού

• Οι διαστάσεις της κοιλότητας κόβονται για συγκεκριμένο ρυθμό συρρίκνωσης, επομένως η αλλαγή των οικογενειών ρητίνης μετά την επεξεργασία εργαλείων σημαίνει συνήθως εκ νέου κοπή χάλυβα.
• Ο χρόνος κύκλου ποικίλλει ανάλογα με το υλικό. Τα υλικά που χρειάζονται υψηλές θερμοκρασίες καλουπιού ή μακρά ψύξη αυξάνουν το κόστος ανά εξάρτημα σε κάθε βολή για τη διάρκεια ζωής του εργαλείου.
• Το μέγεθος της πύλης και του δρομέα εξαρτάται από το ιξώδες του τήγματος, επομένως μια αλλαγή υλικού μπορεί να απαιτεί τροποποίηση της πύλης ακόμα και όταν η κοιλότητα δεν επηρεάζεται.
• Οι γεμάτες λειαντικές ρητίνες επιταχύνουν τη φθορά του εργαλείου και επηρεάζουν τις προδιαγραφές χάλυβα εργαλείων και το διάστημα συντήρησης.
• Τα υλικά υψηλής συρρίκνωσης απαιτούν περισσότερη προσοχή στη διάταξη του καναλιού ψύξης, η οποία είναι ένα κόστος σχεδιασμού εργαλείων και όχι ανά ανταλλακτικό.
• Οι απαιτήσεις στεγνώματος προσθέτουν εξοπλισμό και χρόνο χειρισμού στην πρέσα για υγροσκοπικά υλικά όπως πολυανθρακικό και νάιλον.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η επιλογή υλικού θα πρέπει να διευθετηθεί πριν από την αναφορά του εργαλείου και όχι μετά. Μια απόφαση ρητίνης που λαμβάνεται αργά είναι μια αλλαγή εργαλείων και οι αλλαγές εργαλείων σε σκληρυμένο χάλυβα είναι οι πιο ακριβές διορθώσεις σε όλη τη διαδικασία.

Συνήθη λάθη επιλογής υλικού

• Επιλέγοντας μόνο την αντοχή σε εφελκυσμό, όταν η ακαμψία, η συμπεριφορά κρούσης ή η αντοχή στην κόπωση είναι αυτό που πραγματικά απαιτεί η εφαρμογή.
• Αγνοώντας την απορρόφηση υγρασίας στο νάιλον και στη συνέχεια γράψτε τις ανοχές που δεν μπορούν να διατηρηθούν σε κανονικές συνθήκες υγρασίας.
• Καθορισμός ρητίνης υψηλής απόδοσης όπου ένας βαθμός μηχανικής θα πληρούσε κάθε απαίτηση, γεγονός που αυξάνει το κόστος υλικού και εργαλείων χωρίς λειτουργικό κέρδος.
• Παραβλέποντας την έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία σε μέρη που θα κάθονται σε εξωτερικούς χώρους ή κοντά σε ένα παράθυρο και στη συνέχεια ανακαλύπτοντας την ευθραυστότητα στο χωράφι.
• Υποθέτοντας ότι μια τιμή φύλλου δεδομένων ισχύει για εσάς, όταν τα δημοσιευμένα στοιχεία προέρχονται από τυπικά δείγματα δοκιμής και όχι από τη γεωμετρία, τη θέση της πύλης και τις συνθήκες ψύξης.
• Η αλλαγή ρητίνης μετά την επεξεργασία εργαλείων κόβεται χωρίς να ελεγχθεί εάν η διαφορά συρρίκνωσης ακυρώνει τις διαστάσεις της κοιλότητας.

Το τελευταίο είναι το πιο δαπανηρό και το πιο αποφυγή. Η επιβεβαίωση της ρητίνης πριν από την κοπή του εργαλείου ή τουλάχιστον η συμφωνία για το ποιες εναλλακτικές είναι συμβατές διαστάσεις, εξαλείφει εντελώς τον κίνδυνο.

Λήψη της υλικής απόφασης στην παραγωγή

Το υλικό και η γεωμετρία αποφασίζονται μαζί και όχι με τη σειρά. Το πάχος του τοιχώματος, οι αναλογίες νευρώσεων και η θέση της πύλης αλληλεπιδρούν με τη συρρίκνωση και τη συμπεριφορά ροής της ρητίνης και ένας σχεδιασμός που λειτουργεί σε ένα υλικό μπορεί να μην λειτουργεί σε άλλο. Ο οδηγός μας για τις κατευθυντήριες γραμμές σχεδίασης ραβδώσεων και γωνιών καλύπτει τη γεωμετρική πλευρά αυτής της σχέσης και πολλά από τα ζητήματα στο άρθρο μας σχετικά με τα ελαττώματα χύτευσης που σχετίζονται με το υλικό εντοπίζονται σε μια αναντιστοιχία μεταξύ ρητίνης και σχεδίασης εξαρτημάτων και όχι στην πρέσα.

Για πολύ μικρά εξαρτήματα, η συμπεριφορά του υλικού αλλάζει ξανά επειδή τα μήκη ροής, οι ρυθμοί ψύξης και οι αναλογίες πύλης δεν μειώνονται σωστά. Η σύγκριση των εφαρμογών μικροκαλουπώματος καλύπτει τα σημεία που αυτές οι διαφορές έχουν σημασία.

Η Elite Mold Tech καλουπώνει ABS, πολυανθρακικό, νάιλον, πολυπροπυλένιο, POM, PEEK και TPU μέσω των υπηρεσιών χύτευσης πλαστικού με έγχυση και εξετάζει την επιλογή υλικού σε σχέση με τη γεωμετρία και τις απαιτήσεις ανοχής εξαρτημάτων κατά τη διάρκεια της προσφοράς και όχι μετά τη δέσμευση εργαλείων. Στείλτε ένα μοντέλο ανταλλακτικού και τις απαιτήσεις σέρβις στην Elite Mold Tech για μια σύσταση που λαμβάνει υπόψη τις συνέπειες συρρίκνωσης, ανοχής και εργαλείων μαζί.

Συχνές ερωτήσεις