Bu yazıda, çeşitli malzeme seçeneklerinin üretim ve endüstriyel tasarım değerlendirmelerini anlamanız için size rehberlik edeceğiz ve daha güçlü parçalar için cam ve fiber dolgu malzemeleri ve esnek parçalar için silikon ve poliüretan malzemeler dahil olmak üzere farklı ürün tasarım hedefleri için malzeme önerileri sunacağız.
Daha güçlü parçalar nasıl elde edilir: yaygın paketleme türleri
cam elyafı
Plastik malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmenin en yaygın yolu cam elyafı eklemektir.Cam elyaf, mukavemet ve sertlik gibi yapısal özellikleri iyileştirir ve parçaların büzülmesini azaltır.Nispeten ucuzdurlar ve çoğu plastiğe eklenebilirler.Cam dolgulu reçineler farklı renklerde olabilir.
Dezavantajları açısından, cam elyaf parçaları kırılgan hale getirebilir ve darbe dayanımını azaltabilir.Cam elyaf ayrıca kalıbın kullanım ömrünü kısaltacak ve kalıplama makinesinin namlusunu ve nozülünü aşındıracaktır.Cam dolgulu reçine ayrıca malzemenin viskozitesini artırarak kalıbın doldurulmasını zorlaştırır.
karbon fiber
Karbon fiber dolgu, plastik malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirebilir.Karbon dolgulu plastik parçalar, cam dolgulu plastiğe benzer mekanik özelliklere sahiptir, ancak parçaları daha güçlü ve daha hafif hale getirecektir.Karbon fiberin iletkenliği vardır, bu nedenle karbon dolgulu parçalar daha iyi elektromanyetik koruma performansına sahiptir.Karbon fiber, mukavemet ve sertlik gibi yapısal özellikleri bile iyileştirebilir ve parçaların büzülmesini cam fiberden daha fazla azaltabilir.
Karbon dolgulu parçaların ana dezavantajı pahalı olmalarıdır.Cam elyaf gibi, karbon elyaf da parçaları kırılgan hale getirecek ve darbe mukavemetini azaltacaktır;Kalıbın hizmet ömrünü azaltın ve kalıplama makinesinin namlu ve memesinin aşınmasına neden olur.Karbon fiber ayrıca malzemenin viskozitesini artırarak kalıbın doldurulmasını zorlaştırır.Karbon dolgulu malzemeler için parça renginin siyahla sınırlı olduğunu unutmayın.Bazı reçineler ayrıca pahalı yardımcı ekipman gerektirebilecek çok yüksek kalıp sıcaklıkları gerektirir.
Fiber dolgulu parçaların kalıp tasarımı
Cam elyafı veya karbon elyafı reçine ile birleştirildiğinde, plastiğin elastik modülü ve çekme mukavemeti önemli ölçüde iyileşecek ve böylece plastik parçalar sert hissedilecektir.Bu, plastik parçaya ağır bir yük uygulanırsa, plastik parçanın kolayca deforme olmayacağı anlamına gelir.
Ancak darbe dayanımı düşecek ve plastik kırılgan hissedilecektir.Akışkanlık düşüktür ve akış yönündeki daralma, akış yönüne dik olandan daha küçüktür.
Kalıp tasarımında, kapının plastik akış yönüne göre büzülme oranını belirlemek zordur.CAD yazılımı, kullanıcının yalnızca X, y ve Z yönlerinde büzülmeyi ayarlamasına izin verir.Bu, parça boyutu büyükse ve tolerans darsa, bazı boyutların tolerans dışı olabileceği anlamına gelir.
Çözüm, gerekenden daha fazla kalıp çeliği bırakarak kalıp çeliğinin güvenliğini sağlamaktır.Parçayı ölçtükten sonra, kalıp çeliğini CNC veya EDM ile kalıptan çıkarmak kolaydır, ancak çeliği kalıba eklemek zordur.Bunu yapmak için, kalıbı kaynaklamanız ve ardından çeliği CNC veya EDM kullanarak çıkarmanız gerekir.Ayrıca kaynak, kalıp ömrü veya parça kalitesi için çok iyi olmayan kalıp deformasyonuna yol açacaktır.
Daha fazla kalıp modifikasyonu için, plastik parça boyutu tolerans dışındaysa, kalıbın şeklini veya boyutunu değiştirmek için bazı kalıp çeliğinin kalıptan çıkarılması veya eklenmesi gerekir.Bu adımdan kaçınmak için CNC alüminyum test kalıbı, kalıp yapmak, plastik parça numuneleri almak ve plastik parçaların anahtar boyutlarını basılı ürünlerle karşılaştırmak için hızlı ve ucuz bir yol sağlar.Herhangi bir kritik ölçü tolerans dışı ise üretim kalıbının buna göre değiştirilmesi gerekir (üretim kalıbı test kalıbından sonra yapılacaktır).Kalıbı test etmenin amacı, hangi boyutların toleransı aşacağını ve hangi temel özelliklerin tasarlandığı gibi çalışacağını belirlemektir.Farklı akış yönlerindeki farklı büzülmenin boyutu nasıl etkileyeceği belirlendikten sonra, sert alet yapılırken 3D model ayarlanabilir.
Dolgu malzemeleri kalıbı doldurulmamış plastikten daha hızlı aşındırır, bu nedenle bu malzemeleri kullanırken, maça boşluğunu ve kalıbın ekini yapmak için sertleştirilmiş çelik kullanılmalıdır.HDT (termal deformasyon sıcaklığı) da daha yüksek olacaktır, bu nedenle malzeme daha yüksek sıcaklıktaki bir ortamda kullanılabilir.Bu da ultrasonik kaynağın zorluğunu artırır.
Bazı durumlarda, lifler görünür plastik parçaların yüzeyinde yüzer, bu nedenle çoğu doldurulmuş plastik parçalar iç parçalar için kullanılır.Bu durumun önüne geçmek için kalıbın boşluğu tekstüre edilebilir.
Esnek parçalar nasıl hayata geçirilir: poliüretan (PU) ve silikon
Poliüretan (PU) ve silikon malzemeler, yumuşak parçaların gerçekleştirilmesi için farklı yöntemler sunar.Pu, sıkıştırma kalıplama ve RTV kalıbı kullanırken, silikon ve TPU enjeksiyon kalıplama kullanır.Silikonun ana dezavantajı, flaşlı olmasıdır.Flaş kesildiğinde veya kırpıldığında her zaman kalıntılar olacaktır.Ek olarak, silikon enjeksiyonla kalıplanırken, geleneksel malzeme ısıtma işlemi yerine kalıp ısıtılmalıdır.Enjeksiyonla kalıplanmış TPU'nun işlenmesi daha kolaydır ve silikona benzer performans sağlar.
Poliüretan (PU)
Poliüretan (PU) iki kategoriye ayrılır: termoset poliüretan (PU) ve termoplastik poliüretan (TPE).İkisi arasındaki temel fark, ısıyla sertleşen malzemelerin işleme sırasında çapraz bağlanması ve yeniden kullanılamamasıdır.Öte yandan, termoplastik poliüretan geri dönüştürülebilir.Burada termoset ve termoplastik malzemeler hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
Termoset Pu, esas olarak poliüretan döküm veya oda sıcaklığında vulkanizasyon (RTV) adı verilen bir işlemle prototip üretmek için kullanılır.Üretan döküm, oda sıcaklığında sertleşecek sıvı silikon elastik malzeme ile kaplanmış bir ana parça kullanır.Silikon sertleştikten sonra kalıp çıkarılır ve kalıp kalıbın kopyalarını çıkarabilen yumuşak, esnek bir kalıp elde edilir.
Bu işlemle üretilen parçalar 30A ile 85D arasında değişir.Poliüretan döküm işleminde çapaklar kaçınılmazdır.Genellikle, parça sert plastikse, flaş manuel olarak kesilebilir ve yara izi zımpara kağıdı ile zımparalanabilir, bu nedenle belirgin değildir.Ancak parçalar PU kadar yumuşak olduğunda çapaklar kolayca giderilemez.Pu, termoplastik elastomer (TPE) ve polivinil klorürden (PVC) daha iyi aşınma direncine sahiptir, bu nedenle tekerlek ve taban üretmek için kullanılabilir.
Termoplastik poliüretan parçalar enjeksiyonla kalıplanabilir, böylece ayırma çizgisi çok hassas olabilir (çapaksız).Termoplastik poliüretanın sertliği 65A ile 85D arasında değişir, bu nedenle reçine kauçuk kadar yumuşak ve sert plastik kadar sert olabilir.Termoplastik poliüretanlar, elektronik tellerin üretimi için krikolar gibi, kalıp üzerine kalıplama için yaygın olarak kullanılır.PVC veya TPE'den yapılmış esnek kord ile karşılaştırıldığında, termoplastik PU malzemeden yapılmış esnek kord daha iyi elastikiyet ve bükülme testi sonuçlarına sahiptir.
silika jeli
Silika jel, ısıyla sertleşen bir reçinedir, bu nedenle iyi bir ısı direncine ve hava koşullarına karşı direnci vardır.Silikon parçalar için üç üretim yöntemi vardır: RTV döküm, sıkıştırma kalıplama veya sıvı silikon enjeksiyon.Silika jel yeniden işlenemez veya geri dönüştürülemez.
Esnek parça üretimi
Yukarıda bahsedildiği gibi, poliüretan döküm, yumuşak malzemeler kullanılarak prototipleme için en yaygın kullanılan yöntemdir.Sertlik yaklaşık 40-50'dir.Ancak poliüretan kalıplardan sınırlı sayıda numune yapılabilmektedir.
Sıkıştırma kalıplama genellikle sıradan silikon parçaların seri üretimi için kullanılır.Çapaklar kaçınılmazdır ve manuel olarak kesilmelidir.Müşteriler, çoğu ısı sıkıştırma kalınlığından 0,2 mm'yi aşan kalınlıklarda yara izleri görebilir.Çok az fabrika 0,1 mm kalınlık üretebilir.
Genel olarak, sıkıştırma kalıplama döngüsü birkaç dakikadır.Kalıp malzemesi genellikle üretim verimliliğini artırmak için birçok oyuğa sahip çeliktir.Silikon parçalar tasarlarken, nervür / nominal duvar kalınlığı oranının 0,6'dan küçük veya ona eşit olduğu kuralına uyulması gerekli değildir.Çoğu durumda, alttan kesme olsa bile, takımda yan eylem kullanılmaz ve takımdan manuel olarak seçilebilir.
Sıvı silikon enjeksiyonu, enjeksiyon kalıplamaya çok benzer bir işlemdir, ancak fark, kalıbın yüksek sıcaklığa ısıtılmasıdır.Genellikle, teslim süresi enjeksiyon kalıplamadan daha uzundur ve parçalar enjeksiyon kalıplama parçaları kadar ayrıntılı olabilir, bu da çapak olmadığı veya çapakların çok ince olduğu anlamına gelir.
Aşağıdaki şekil, farklı sertlikteki tipik numuneleri göstermektedir:
Enjeksiyon kalıplama için diğer malzeme hususları: akışkanlık (viskozite)
Malzeme seçimi yapılırken malzemelerin akışkanlığı göz önünde bulundurulmalıdır.Çok ince duvarlı parçalar veya büyük parçalar için akışkanlık çok önemlidir.
Farklı reçine türleri farklı akışkanlığa sahiptir.Bir reçinenin birçok farklı derecesi vardır;Örneğin ABS'nin genel kalitesi, yüksek akış derecesi ve yüksek darbe derecesi vardır.
Farklı mekanik özelliklere ve fiyatlara sahip birçok ABS malzeme çeşidi bulunmaktadır.Bazı ABS türleri, çok parlak cilalı parçaların üretimi için çok uygundur;Bazı modeller elektrolizle kaplanmış parçalar yapmak için idealdir;Bazıları iyi akışkanlığa sahiptir ve ince duvarlı parçalar veya büyük boyutlu parçalar üretmek için kullanılır.
Genel olarak, farklı derecelerdeki aynı reçine için akışkanlık ne kadar yüksekse, mekanik özellikler o kadar düşük olur.Erime indeksi (MI), reçinenin akışkanlığını temsil eder.İyi akışkanlık reçinesi, cep telefonu pil kutuları gibi ince duvarlı plastik parçalar veya bebek küvetleri gibi büyük plastik parçalar üretmek için kullanılabilir.
İyi akışkanlığa sahip reçineler: LCP, PA, PE, PS, pp.
Orta akışlı reçine: ABS, PMMA ve POM gibi.
Akışkanlığı zayıf reçineler: PC, PSF ve PPO.
makine tasarımı
Mühendislik performansı değerlendirmeleri, hangi tür malzemenin kullanılması gerektiğini belirler.Cam dolgulu reçineler, bilgisayar muhafazaları, oyuncaklar ve diğer tüketim malları gibi aşınma direnci ve mukavemeti gerektiren sağlam bileşenler için en uygunudur.Buna karşılık, ABS veya polikarbonat gibi dolgusuz malzemeler, özel mukavemet gerektirmeyen dekoratif parçalar için en uygundur.Polipropilen veya polietilen, hareketli menteşelere sahip kaplar veya parçalar için ideal bir tasarımdır.
ölçüsel durağanlık
Plastik bir parça tasarlarken, parça ile diğer parçalar arasındaki bağlantının doğruluğunu göz önünde bulundurmanız gerekir.Doğru şekilde oturması için PC, ABS veya POM gibi boyutsal kararlılığı iyi olan plastiklerin seçilmesi önemlidir.Bu durumda, PA ve PP iyi bir seçim değildir, çünkü büzülme, dayanıklılık ve esneklik, diğer parçalarla işbirliği yapması gereken parça tasarımı için elverişsiz olacaktır.Bununla birlikte, PA veya PP'nin kullanılması gerektiği durumda, boyutsal kararlılığı geliştirmek için reçineye bir çekirdekleştirici madde eklenebilir.
darbe gücü
Darbe mukavemeti, bir malzemenin tokluğunu temsil eder - darbe mukavemeti düşük olduğunda, kırılgandır.Genel olarak, geri dönüştürülmüş plastiklerin darbe dayanımı, işlenmemiş reçinelerden daha düşüktür.Cam elyaf ve karbon elyaf reçine ile birleştirildiğinde, darbe mukavemeti daha düşüktür, ancak yük ve aşınma mukavemeti daha yüksektir.
Yeni bir plastik parça tasarlanırken, parçaya ne tür bir kuvvet yükleneceğini, kuvvetin ne kadar büyük olduğunu ve kuvvetin sıklığını düşünmek önemlidir.Örneğin el tipi elektronik ürünler düşebilir, bu nedenle ürünün kabuk malzemesi PC veya PC/ABS olmalıdır.PC plastik, sıradan mühendislik plastikleri arasında neredeyse en yüksek darbe dayanımına sahiptir.
Hava koşullarına dayanıklılık ve UV direnci doğrusallığı
Plastik dış mekanlarda kullanıldığında, plastik parçalar iyi hava koşullarına ve UV direncine sahip olmalıdır.ASA, iyi hava koşullarına ve UV direncine sahip bir reçine türüdür.Mekanik özellikleri ABS'ye benzer.
Başka bir reçine kullanılması gerektiğinde, reçineye ultraviyole stabilizatör ve hava koşullarına dayanıklı ajan eklemek isteğe bağlıdır.Bununla birlikte, herhangi bir plastik reçine, ürün gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için kullanımdan önce kapsamlı bir şekilde test edilmelidir.
Sıcaklık önlemleri
Reçine seçerken sıcaklığı da dikkate almak önemlidir.Motor çalışırken, motor gövdesindeki sıcaklık yaklaşık 70 ℃ - 90 ℃'dir, bu nedenle motor gövdesindeki tüm malzemeler bu sıcaklığa dayanabilmelidir.
