इन्सर्ट मोल्डिंग और ओवरमोल्डिंग के बीच क्या अंतर है?

दो प्रक्रियाएं, समान नाम, पूरी तरह से अलग इंजीनियरिंग तर्क। हमसे यह प्रश्न अक्सर पूछा जाता है कि इसके लिए उचित तकनीकी लेखन की आवश्यकता होती है न कि अन्यत्र मिलने वाली सामान्य मार्केटिंग की।

 

इंसर्ट मोल्डिंग इंजेक्शन से पहले मोल्ड में एक पूर्व-निर्मित घटक (धातु, सिरेमिक, कभी-कभी पूर्व-मोल्डेड प्लास्टिक) डालता है। ओवरमोल्डिंग मौजूदा प्लास्टिक वाले हिस्से पर दूसरी प्लास्टिक परत लगाती है। यह एक -वाक्य संस्करण है। बाकी सब कुछ {{6} टूलींग निर्णय, भौतिक सिरदर्द, विफलता मोड {{7} इस मूलभूत अंतर से आता है।

भ्रम कहां से आता है

दोनों प्रक्रियाएँ बहु-भौतिक भागों का निर्माण करती हैं। दोनों इंजेक्शन मोल्डिंग उपकरण का उपयोग करते हैं। आपूर्तिकर्ता क्षमता सूची में दोनों को एक साथ रखा गया है। लेकिन इंजीनियरिंग संबंधी विचार लगभग तुरंत ही अलग हो जाते हैं।

धातु से {{1}प्लास्टिक इंटरफ़ेस तक मोल्डिंग डील डालें। कोई रासायनिक बंधन मौजूद नहीं है. आप इन्सर्ट को यंत्रवत् लॉक करने के लिए पूरी तरह से ज्योमेट्री {{4}नर्ल्स, होल, अंडरकट्स {{5}पर निर्भर हैं। ठंडा होने पर प्लास्टिक धातु के चारों ओर सिकुड़ जाता है, जिससे पकड़ तो बनती है लेकिन समस्याएँ भी पैदा होती हैं जिनका हम बाद में सामना करेंगे।

ओवरमोल्डिंग प्लास्टिक से {{0} से {1} प्लास्टिक इंटरफेस से संबंधित है। जब भौतिक अनुकूलता मौजूद होती है, तो आपको सीमा पर वास्तविक आणविक अंतर-प्रसार मिलता है। टीपीई श्रृंखलाएं और सब्सट्रेट श्रृंखलाएं आपस में मिलती हैं जबकि दोनों सतहें कांच के संक्रमण से ऊपर होती हैं। ठीक से किया गया, बंधन की ताकत भौतिक ताकत से अधिक है। {{5}आप टीपीई को छीलने से पहले उसे फाड़ देते हैं।

पॉलिमर सांचों की थर्मल वास्तविकता

प्रक्रिया की बारीकियों में जाने से पहले, इन अनुप्रयोगों में गर्मी हस्तांतरण के बारे में समझने लायक पृष्ठभूमि है।

बीलेफेल्ड यूनिवर्सिटी ऑफ एप्लाइड साइंसेज के शोध ने कुछ ऐसा प्रदर्शित किया जो पॉलिमर टूलींग से अपरिचित लोगों को आश्चर्यचकित करता है: जब आप एबीएस को एबीएस मोल्ड कैविटी में इंजेक्ट करते हैं, तो संपर्क तापमान लगभग 145 डिग्री तक पहुंच जाता है। स्टील टूलींग में वही इंजेक्शन? संपर्क तापमान 62-70 डिग्री के आसपास रहता है।

यह क्यों मायने रखता है: गुहा सामग्री के साथ शीतलन समय नाटकीय रूप से बढ़ता है। सामान्य दीवार खंडों के लिए स्टील मोल्ड को ठंडा करने में लगभग 12 सेकंड लगते हैं। पॉलिमर गुहा? 680 सेकंड. गर्मी को कहीं जाना ही नहीं है-पारंपरिक शीतलन चैनलों के कार्य करने के लिए तापीय चालकता बहुत कम है।

इस शोध ने इजेक्शन के बाद पानी के स्नान विसर्जन का उपयोग करके एक बाहरी शीतलन दृष्टिकोण को जन्म दिया, जिससे चक्र का समय लगभग 62 सेकंड तक कम हो गया और तापमान में 16 डिग्री की गिरावट आई। एसपीएम (स्पेस पज़ल मोल्ड) तकनीक मल्टी-पार्ट कैविटी इंसर्ट को वर्कपीस के साथ बाहर निकालने, बाहरी रूप से ठंडा करने, फिर वापस चक्रित करने की अनुमति देती है। प्रति बैच सेट 80 चक्रों के साथ 165 भागों के उत्पादन रन से टूलींग को कोई बाहरी क्षति नहीं हुई।

हम इसका उल्लेख कर रहे हैं क्योंकि टूलींग का थर्मल व्यवहार इन्सर्ट मोल्डिंग और ओवरमोल्डिंग दोनों परिणामों को प्रभावित करता है, और अधिकांश तकनीकी चर्चाएँ अंतर्निहित भौतिकी को पूरी तरह से छोड़ देती हैं।

मोल्डिंग डालें: वास्तव में क्या होता है

धातु के आवेषण सांचे में चले जाते हैं। उनके चारों ओर प्लास्टिक बहता रहता है. भाग बाहर निकल जाता है. अवधारणा में काफी सरल.

छः-स्टेज ब्रेकडाउन:

तैयारी।इंसर्ट का निरीक्षण किया जाता है, साफ़ किया जाता है, कभी-कभी सतह का उपचार भी किया जाता है। थ्रेडेड अनुप्रयोगों के लिए पीतल का बोलबाला है -अच्छी मशीनेबिलिटी, सभ्य संक्षारण प्रतिरोध, पूर्वानुमानित व्यवहार। कठोर वातावरण के लिए स्टेनलेस। जब वजन मायने रखता है तो एल्युमीनियम। सतह की विशेषताएं (घुंघराले, परिधिगत खांचे, छेद के माध्यम से) यांत्रिक प्रतिधारण को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं।

लोड हो रहा है. कम वॉल्यूम के लिए मैन्युअल प्लेसमेंट काम करता है। ऊर्ध्वाधर प्रेस इसे आसान बनाती है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण लड़ाई के बजाय मदद करता है। अधिक मात्रा स्वचालित लोडिंग रोबोट, बाउल फीडर, पिक {3 और प्लेस सिस्टम को उचित ठहराती है। फिक्स्चर को इंजेक्शन के दबाव के विरुद्ध स्थिति बनाए रखनी होती है, जो काफी बढ़ जाता है।

पहले से गरम करना। अक्सर छोड़ दिया जाता है, बार-बार पछताया जाता है। धातु आक्रामक रूप से ऊष्मा का संचालन करती है। कमरे के तापमान का पीतल एक सांचे में डाला जाता है जो हीट सिंक के रूप में कार्य करता है, स्थानीय रूप से पिघल को ठंडा करता है, चिपचिपाहट बढ़ाता है, कमजोर वेल्ड लाइनें बनाता है। ~100 डिग्री पर पहले से गरम करने से यह ठीक हो जाता है। लेकिन एक दूसरा कारण है जिससे लोग चूक जाते हैं: तापीय विस्तार। गर्म किया गया इंसर्ट फैलता है। जैसे ही असेंबली ठंडी होती है, इन्सर्ट और प्लास्टिक एक साथ सिकुड़ते हैं, जिससे अवशिष्ट तनाव अंतर कम हो जाता है।

इंजेक्शन.मानक इंजेक्शन मोल्डिंग पैरामीटर पिघला हुआ तापमान, इंजेक्शन की गति, पैक दबाव, ठंडा करने का समय लागू करते हैं। गेट का स्थान सामान्य से अधिक मायने रखता है क्योंकि आप किसी अवरोध के चारों ओर प्रवाह को निर्देशित कर रहे हैं।

ठंडा करना. स्वभाव से असमान. प्लास्टिक की तुलना में धातु अधिक तेजी से ठंडी होती है। इंटरफ़ेस थर्मल ग्रेडिएंट्स को देखता है जो एकल सामग्री मोल्डिंग में मौजूद नहीं होते हैं।

निष्कासन और निरीक्षण.स्थिति सत्यापन, यदि निर्दिष्ट हो तो पुल-आउट परीक्षण, आयामी जांच। दृश्य निरीक्षण स्पष्ट समस्याओं को पकड़ता है; सूक्ष्म लोग बाद में दिखाई देते हैं।

घेरा तनाव की समस्या

यह अपने स्वयं के अनुभाग का हकदार है क्योंकि यह विफलता मोड है जो लोगों को पकड़ता है।

प्लास्टिक जमने पर सिकुड़ जाता है। विशिष्ट संकोचन दरें: एबीएस 0.4-0.7%, पीपी 1.0-2.5%, पीओएम 1.8-2.5%। जब प्लास्टिक किसी धातु के आवरण के आसपास सिकुड़ता है जो समान दर से सिकुड़ता नहीं है, तो प्लास्टिक में परिधीय तन्य तनाव विकसित हो जाता है। यह तनाव शांत नहीं होता. इसे स्थायी रूप से हिस्से में बनाया गया है।

गणना सीधी है:

2.5% सिकुड़न और ~2,600 एमपीए मापांक के साथ एसीटल (पीओएम) के लिए, आप 52 एमपीए के आसपास घेरा तनाव देख रहे हैं। यह POM की अंतिम तन्य शक्ति का लगभग 75% है। आरामदायक मार्जिन नहीं. (kaysun.com/blog/material-व्यवहार-घेरा{{11}तनाव{{12}और-रेंगना)

यह देरी से टूटने की घटना की व्याख्या करता है। {{0}भाग प्रारंभिक निरीक्षण से गुजरते हैं, ग्राहकों को भेजे जाते हैं, फिर हफ्तों या महीनों के बाद टूट जाते हैं क्योंकि सामग्री लगातार तनाव में रहती है।

डिज़ाइन शमन: इन्सर्ट के चारों ओर पर्याप्त दीवार की मोटाई (बॉस ओडी 1.5 - 2× इंसर्ट ओडी होनी चाहिए), कम संकोचन और मापांक, तनाव-राहत ज्यामिति और पहले बताए गए प्रीहीटिंग चरण के अनुकूल सामग्री का चयन।

सीटीई बेमेल और थर्मल साइक्लिंग

संबंधित लेकिन घेरा तनाव से अलग: थर्मल विस्तार अंतर का गुणांक।

विशिष्ट मान:

• प्लास्टिक: 50-80 पीपीएम/डिग्री
• पीतल: ~19 पीपीएम/डिग्री
• एल्युमीनियम: ~24 पीपीएम/डिग्री
• स्टील: 10-13 पीपीएम/डिग्री

40+ पीपीएम/डिग्री अंतर का मतलब है कि प्लास्टिक प्रत्येक तापमान चक्र के साथ धातु की तुलना में काफी अधिक फैलता और सिकुड़ता है। उन अनुप्रयोगों में जो थर्मल साइक्लिंग देखते हैं {{2}ऑटोमोटिव अंडरहुड, आउटडोर उपकरण, ऑन/ऑफ हीटिंग वाली कोई भी चीज़-यह अंतर चक्रीय इंटरफ़ेस तनाव पैदा करता है।

इंजीनियरिंग फ़ोरम से प्रलेखित मामला (इंग्लैंड -tips.com): 30% ग्लास {{3}भरे नायलॉन में पीतल का आवेषण, 120 पीएसआई पर प्रारंभिक दबाव परीक्षण पास किया गया, तापमान 80 डिग्री तक बढ़ने के बाद लीक हो गया। थर्मल विस्तार बेमेल ने इंटरफ़ेस खोल दिया। परीक्षण के बाद के विश्लेषण से पता चला कि सम्मिलित सतह पर तनाव सांद्रता में दरार शुरू हो गई है।

उस मामले में समाधान प्रक्रिया समायोजन नहीं था, बल्कि डिज़ाइन परिवर्तन था। सेकेंडरी सीलिंग (O-रिंग, इलास्टोमेर गैस्केट) या पुन: डिज़ाइन किया गया इंटरफ़ेस ज्यामिति। थर्मल साइक्लिंग शामिल होने पर अकेले इन्सर्ट मोल्डिंग गैस {{4}टाइट सील की गारंटी नहीं दे सकती है, भले ही मोल्डिंग प्रक्रिया कितनी भी सही क्यों न हो।

ओवरमोल्डिंग: प्रक्रिया वेरिएंट

तीन दृष्टिकोण मौजूद हैं, प्रत्येक का अलग-अलग अर्थशास्त्र और गुणवत्ता निहितार्थ है।

ओवरमोल्डिंग (ट्रांसफर मोल्डिंग) डालें।पहले से ढाले गए सब्सट्रेट को दूसरे सांचे में रखा जाता है। टीपीई या अन्य ओवरमोल्ड सामग्री इसके ऊपर डाली जाती है। मानक सिंगल-शॉट उपकरण का उपयोग करता है। मैनुअल सब्सट्रेट लोडिंग के कारण श्रम गहन। श्रम लागत के आधार पर ~250,000 वार्षिक इकाइयों से कम किफायती। बॉन्ड की गुणवत्ता ओवरमोल्ड इंजेक्शन के समय सब्सट्रेट के तापमान पर काफी हद तक निर्भर करती है। ठंडे सब्सट्रेट का मतलब है कमजोर इंटरफेशियल बॉन्डिंग।

दो{{0}शॉट मोल्डिंग (मल्टी{1}}शॉट).एकाधिक बैरल वाले विशेष उपकरण। पहली सामग्री इंजेक्ट होती है, मोल्ड घूमता है या स्लाइड होता है, दूसरी सामग्री उसी चक्र में इंजेक्ट होती है। शॉट्स के बीच सब्सट्रेट गर्म रहता है, जिससे इंटरफ़ेस पर आणविक अंतर-प्रसार अधिकतम होता है। सर्वोत्तम बांड गुणवत्ता. उच्च टूलींग और उपकरण लागत। ~250,000 वार्षिक इकाइयों से अधिक किफायती।

सह-इंजेक्शन.दोनों सामग्रियों का एक साथ इंजेक्शन। सीमित अनुप्रयोग. पारंपरिक अर्थों में ओवरमोल्डिंग के लिए आमतौर पर इसका उपयोग नहीं किया जाता है।

250,000 यूनिट सीमा अनुमानित है। श्रम दर गणना को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। $4/घंटे के श्रम पर, अधिक मात्रा में इन्सर्ट ओवरमोल्डिंग किफायती रहती है। $30/घंटा पर, दो-शॉट जल्दी ही आकर्षक हो जाते हैं।

सामग्री अनुकूलता-वह भाग जो विफलताओं का कारण बनता है

ओवरमोल्ड और सब्सट्रेट के बीच रासायनिक बंधन के लिए आणविक अनुकूलता की आवश्यकता होती है। संगतता चार्ट मौजूद हैं लेकिन पूरी कहानी नहीं बताते।

प्रसंस्करण पैरामीटर बांड की गुणवत्ता को काफी हद तक प्रभावित करते हैं। सामग्री आपूर्तिकर्ताओं से टीपीई पिघल तापमान की सिफारिशें (teknorapex.com):

• पीपी सब्सट्रेट से अधिक: 170-190 डिग्री
• एबीएस सब्सट्रेट से अधिक: 220 डिग्री
• पीए से अधिक सब्सट्रेट: 240 डिग्री

उच्च पिघल तापमान इंटरफ़ेस गर्मी हस्तांतरण और आणविक गतिशीलता को बढ़ावा देता है। भरने के दौरान तापमान बनाए रखने के लिए इंजेक्शन की गति तेज होनी चाहिए। 1.5 मिमी से कम ओवरमोल्ड मोटाई समस्याएं पैदा करती है {{3}पर्याप्त बॉन्डिंग विकसित होने से पहले सामग्री जम जाती है।

विफलता मोड निदान:आसंजन (छील परीक्षण, कतरनी परीक्षण) का परीक्षण करते समय, विफलता सतह की जांच करें। इंटरफ़ेस पर साफ़ पृथक्करण=चिपकने वाली विफलता=बंधन कमजोर बिंदु=प्रक्रिया या सामग्री समस्या है। टीपीई अपने भीतर फाड़ रहा है, दोनों सतहों पर अवशेष छोड़ रहा है=एकजुट विफलता=बंधन सामग्री की ताकत से अधिक है=स्वीकार्य।

संदूषण मामले का अध्ययन

प्लास्टिक्सटुडे ने एक विफलता विश्लेषण का दस्तावेजीकरण किया है जिसके बारे में जानने लायक है। इलास्टोमेर ओवरमोल्ड के साथ 30% ग्लास से भरे हुए पीपी सब्सट्रेट से बने नॉब। उत्पादन ठीक से चल रहा था, फिर एक बैच में शून्य आसंजन दिखा -टीपीई पूरी तरह से छिल गया।

डीएससी विश्लेषण से पता चला कि "पीपी" सब्सट्रेट में 40-60% नायलॉन 6 संदूषण था। किसी बिंदु पर सामग्री अपस्ट्रीम में मिश्रित हो गई। पीपी के लिए तैयार किए गए इलास्टोमेर में नायलॉन के लिए कोई रासायनिक समानता नहीं थी।

बताएं: भाग का वजन . 30% GF नायलॉन घनत्व 1.35 ग्राम/सेमी³ है . 30% GF PP घनत्व 1.13 ग्राम/सेमी³ है। ओवरमोल्डिंग से पहले वज़न जांच से यह पकड़ में आ जाता।

आने वाली सामग्री का सत्यापन मायने रखता है। विशेष रूप से पुनर्चक्रित सामग्री या एकाधिक आपूर्तिकर्ताओं के साथ।

डिज़ाइन नियम जिन्हें अनदेखा कर दिया जाता है

विभिन्न उद्योग स्रोतों और उत्पादन अनुभव से:

इन्सर्ट मोल्डिंग के लिए:

• बॉस ओडी 1.5× इन्सर्ट व्यास से अधिक या उसके बराबर (2× उच्च तनाव वाले अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा)
• गुहा में उभार डालें 0.4 मिमी (0.016") से अधिक या उसके बराबर
• इंसर्ट के नीचे मोल्ड की गहराई 1/6 इंसर्ट व्यास से अधिक या उसके बराबर (सिंक के निशान को रोकती है)
• इन्सर्ट पर नुकीले कोनों से बचें {{0}तनाव सांद्रक दरार को तेज करते हैं
• इन्सर्ट प्रीहीटिंग को मानक अभ्यास के रूप में मानें, वैकल्पिक नहीं

ओवरमोल्डिंग के लिए:

• विश्वसनीय बॉन्डिंग के लिए टीपीई न्यूनतम मोटाई 1.5 मिमी
• अंदर के कोने की त्रिज्या 0.5× दीवार की मोटाई से अधिक या उसके बराबर
• पतले खंडों से बचें जो भरने से पहले जम जाते हैं
• बनावट वाली सब्सट्रेट सतहें यांत्रिक आसंजन में सुधार करती हैं
• संवेदनशील क्षेत्रों में सब्सट्रेट रीहीटिंग को कम करने के लिए गेट का स्थान

इन्हें प्रलेखित किया जाता है, डिज़ाइन दिशानिर्देशों में डाला जाता है, फिर शेड्यूल दबाव आने पर अनदेखा कर दिया जाता है। समस्याएँ उत्पादन में या उससे भी बदतर, क्षेत्र में दिखाई देती हैं।

आपूर्तिकर्ता योग्यता प्रश्न

इन प्रक्रियाओं के लिए आपूर्तिकर्ताओं का मूल्यांकन करते समय, सामान्य आईएसओ प्रमाणन जांच आपको बहुत कुछ नहीं बताती है। विशिष्ट प्रश्न अधिक मायने रखते हैं.

इन्सर्ट मोल्डिंग के लिए:

• सम्मिलित स्थान पर आप कौन सी स्थितिगत सहनशीलता सीपीके प्राप्त करते हैं? (1.33 से नीचे कुछ भी चिंताजनक है)
• अपनी इन्सर्ट प्रीहीटिंग प्रक्रिया का वर्णन करें। कौन सा तापमान? कैसे सत्यापित?
• क्या आपने मुद्दों को सुलझाने में देरी की है? मूल कारण और समाधान क्या था?
• आप विभिन्न सीटीई सामग्रियों को कैसे संभालते हैं?

ओवरमोल्डिंग के लिए:

• आप नए सब्सट्रेट/ओवरमोल्ड संयोजनों को कैसे योग्य बनाते हैं?
• आपका बांड शक्ति परीक्षण प्रोटोकॉल क्या है? डेटा दिखाएँ.
• आप ओवरमोल्ड इंजेक्शन पर सब्सट्रेट तापमान को कैसे नियंत्रित करते हैं?
• आपकी सतही संदूषण निवारण प्रक्रिया क्या है?

दोनों के लिए:

• मुझे उस डीएफएम समीक्षा के बारे में बताएं जिसे आपने वापस धकेल दिया था। क्या पकड़ा?
• आपके द्वारा हल की गई उत्पादन समस्या का वर्णन करें। क्या बदल गया?
• जब उद्धृत डिज़ाइन काम नहीं करेगा तो आपका दृष्टिकोण क्या है?