Литьё под давлением — это проверенный, экономичный производственный процесс, который используется для изготовления удивительно широкого спектра продуктов — от медицинских приборов и детских игрушек до бытовой техники и автомобильных компонентов. Он надёжно поставляет детали, которые прочны и легки, и во многих случаях могут заменить более тяжёлые, обработанные или литые металлические детали.
Тем не менее, стандартной детали из литьевого пластика иногда бывает недостаточно. Низкая вибро- или ударопрочность, скользкие поверхности, эргономические недостатки и визуальные ограничения часто являются причинами добавления второй формы — обычно в виде ручки, крышки или защитного чехла.
Традиционный подход заключается в соединении этих двух отдельных форм с помощью клея, винтов или посадки с натягом. Однако этот метод вызывает дополнительные затраты на сборку, увеличивает стоимость и может привести к неоднородным результатам. Литьё с двойным впрыском предлагает более элегантную и надёжную альтернативу.
В этом руководстве рассматриваются три важных аспекта проектирования литья с двойным впрыском:
Склеивание
Материалы
Принципы формуемости
Что такое литьё с двойным впрыском?
При литье с двойным впрыском два отдельных элемента соединяются механически, химически или с помощью их комбинации в единую сборку — что устраняет вторичные операции сборки, упрощает общий дизайн продукта и часто улучшает функциональные свойства готовой детали.
На практике ранее сформованная деталь — так называемое основание — снова помещается в пресс. Второй материал из пластика или жидкого силиконового каучука (LSR) затем впрыскивается поверх, внутрь и вокруг основания. Этот двухкомпонентный процесс требует двух форм: одной для формирования основания и второй для полной сборки с двойным впрыском. Обычно оператор загружает основание и извлекает готовую деталь в процессе, называемом pick-and-place.
Перед началом каждого проекта по литью с двойным впрыском необходимо тщательно рассмотреть три области:
Адгезия
Надёжное соединение между двумя материалами является основой для любого успешного изделия с двойным впрыском.
Материалы
Основание и материалы для покрытия должны быть физически, химически и термически совместимы.
Принципы
Обычные правила проектирования для литья под давлением также применимы к литью с двойным впрыском, при этом необходимо учитывать некоторые дополнительные, специфичные для процесса аспекты.
Адгезия
В идеальной детали с двойным впрыском покрывающий слой настолько прочно связан, что он срывает или отрывает материал основания, прежде чем отделиться чисто. Например, термопласты, такие как TPU и TPC, образуют прочные химические связи с ABS, поликарбонатом и PBT Valox (полибутилентерефталат). Santoprene TPV — прочный и в то же время гибкий вулканизат, часто используемый в уплотнениях, компонентах пищевой промышленности, а также в проводах и кабелях — более избирателен и легко образует химическую связь с полипропиленом, но только с немногими другими основаниями.
Однако полное химическое связывание не всегда достижимо и не всегда необходимо. Возьмём, к примеру, крышку корпуса электроники с уплотнением, выполненным методом двойного впрыска. Как только крышка закреплена, уплотнение фиксируется механически и не может смещаться. Связь должна быть достаточно прочной, чтобы удерживать уплотнение на месте во время сборки — что делает это отличным примером применения литья с двойным впрыском, поскольку устраняет необходимость в отдельном вырубленном бумажном или резиновом уплотнителе, который в противном случае пришлось бы приклеивать вручную.
Для большинства применений настоятельно рекомендуется механическая блокировка, чтобы дополнить или даже заменить химическую связь. Это включает проектирование подреза, обратного конического отверстия или зенковки в основании, чтобы материал для двойного впрыска мог проникнуть внутрь и механически зафиксироваться вокруг них — обеспечивая чрезвычайно надёжное соединение при всех, кроме самых экстремальных нагрузок.
Справка по совместимости материалов
Следующая таблица показывает распространённые комбинации подложки и материала для двойного литья и указывает, достигается ли химическое соединение (C) или требуется механическое соединение (M). Используйте эту таблицу в качестве исходной ссылки при оценке комбинаций материалов.
| Материал для двойного литья | ABS Lustran | ABS/PC Cycolo C2950-111 | PC Lexan | PBT Valox | PP Profax 6323 | Нейлон 66 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| TPU – Texin | C | C | C | C | M | M |
| TPV – Santoprene | M | M | M | M | C | M |
| TPE – Santoprene | M | M | M | M | C | M |
| LSR – Elastosil | — | — | M | M | — | M |
| TPC – Hytrel 3078 | C | C | C | C | M | M |
| TPE – Versaflex OM | C | C | C | M | M | M |
| TPE – Versaflex OM | M | M | M | M | M | C |
| TPE – Versaflex OM 6258-1 | M | M | M | M | M | C |
| TPE – Versaflex OM 1040X-1 | C | C | C | M | M | M |
M = Механическое соединение (рекомендуется)
Оптимальное использование ваших вариантов материалов
Существует множество причин выбрать двойное литьё, но улучшение сцепления при сохранении структурной целостности является одной из самых распространённых. Эргономичная рукоятка электроинструмента и нескользящая рукоятка хирургического инструмента — классические примеры. Для этих применений TPU поверх ABS является отличной комбинацией материалов. Двойное литьё также является эффективным средством для эстетики и идентичности бренда — например, спортивная команда может изготовить двухкомпонентные капы в цветах команды, или производитель снаряжения может использовать контрастные вставки для усиления восприятия бренда.
Примечание: Жидкий силиконовый каучук (LSR)
LSR обладает отличной прочностью на растяжение и разрыв, гидрофобен, гибок и устойчив к бактериям; благодаря своей устойчивости к УФ-излучению и биосовместимости он подходит для медицинских применений. Важно: Температура формования LSR достигает примерно 350 °F (177 °C), что достаточно высоко, чтобы деформировать материалы подложки, такие как ABS и полиэтилен. Однако полиэтилентерефталат (PBT) и армированный стекловолокном нейлон без проблем выдерживают эти температуры.
Основные принципы формуемости при двойном формовании
Двойное формование следует тем же основным правилам проектирования, что и традиционное литье под давлением, при этом необходимо учитывать некоторые дополнительные аспекты, специфичные для этого процесса:
Как для подложки, так и для детали с двойным формованием должны быть обеспечены соответствующие углы съема, равномерная толщина стенок и плавные переходы.
Толщина слоя двойного формования должна быть равна или меньше толщины подложки.
Температура плавления материала для двойного формования должна быть ниже, чем у подложки — как показано на примере LSR выше.
Если химическое соединение невозможно, механические замки являются надежной альтернативой и должны быть интегрированы, где это практически возможно.
Структурирование поверхности подложки может улучшить адгезию. Структурирование внешней поверхности двойного формования может улучшить сцепление и общую эстетику продукта.
Поверхность слоя двойного формования должна быть заподлицо с прилегающими поверхностями подложки или немного ниже них.
Двойное формование — это чрезвычайно эффективный метод повышения производительности, удобства использования или визуальной привлекательности продукта. Оно также часто используется на этапах разработки прототипов и валидации — для проверки адгезии и совместимости материалов перед крупными инвестициями в двухкомпонентные производственные инструменты — или как переходное решение во время изготовления этих долговременных форм.
Поскольку двойное формование по своей природе сложнее, чем однокомпонентное литье под давлением, предварительные затраты на инструменты могут быть немного выше, чем совокупные затраты на две отдельно собранные компоненты. На практике эта разница быстро компенсируется отсутствием вторичных сборочных операций и производством более долговечного, качественного готового изделия.
Готовы развивать свой дизайн дальше?
Двойное формование предлагает реальные улучшения в сроке службы продукта, сцеплении, комфорте и эстетике — но успех зависит от правильных конструктивных деталей с самого начала. Для профессиональных услуг по двойному формованию и компетентной производственной поддержки посетите услуги двойного формования LivePoint Tooling →
English 
Chinese 
German 
Italian 
Spanish 
French 
Russian 
Arabic 
Japanese 
Korean