Что такое овермолд?

Я начал заниматься формовкой около двенадцати лет назад, когда покупатель уронил на мой стол корзину с ручками отверток. Ручки из ТПЭ отслаивались, как мертвая кожа. «Исправьте это», — сказал он. Это было мое знакомство с процессом.

При формовании один пластик накладывается на другой. Обычно мягкий более твердый. Слой ТПЭ или ТПУ окружает жесткую сердцевину из АБС-пластика или нейлона. Ручка аккумуляторной дрели, мягкая часть ручки зубной щетки, бампер чехла для телефона. Все переформовано.

Идея звучит просто. Исполнение нет.

Проблема облигаций

Вот то, о чем вам никто не говорит заранее. Эти два материала должны нравиться друг другу. Химически. Если полярность не совпадет, вы получите то, что клиент бросил мне на стол. Детали, которые выглядят хорошо после печати, разваливаются через три недели, когда их кто-то действительно использует.

ПП работает с СЭБС. Они имеют схожую молекулярную структуру. Для ABS и ПК требуется ТПУ или специально разработанный ТПЭ. Нейлон — это кошмар. Я видел, как инженеры месяцами пытались заставить ТПЭ приклеиться к стеклонаполненному нейлону 66. Термостабилизаторы в нейлоне разрушают связь. Вы думаете, что все настроили, отгрузили пятьдесят тысяч деталей, а через два месяца вам позвонили и сказали, что ручки ослабли.

Наша программа по производству электроинструментов провалилась, потому что кто-то сменил поставщика нейлона, никому не сказав об этом. Те же характеристики на бумаге. Другой пакет присадок. У нового материала было больше модификатора воздействия. Прочность связи упала на сорок процентов.

В паспортах материалов об этом не говорится. Единственный способ узнать это — запустить комбинацию и протестировать ее.

Два способа сделать это

Большинство магазинов осуществляют формование одним из двух способов.

Выбрать-и-поместить — самый дешевый вариант. Вы формуете подложку на одном прессе, вытягиваете детали, складываете их в коробки, переносите на другой пресс, загружаете во второй инструмент, снимаете наплавку. Простой инструмент. Стандартные прессы. Но вам нужен оператор, загружающий детали целый день. А подложка холодная, когда снимаешь второй материал. Это вредит связи.

У нас была программа медицинского обслуживания, в рамках которой мы выбрали-и-место. Летом работал нормально. Наступила зима, температура в цехе упала до 60 градусов, детали начали не проходить испытания на отслаивание. Холодная подложка не давала молекулам ТПЭ ничего, за что можно было бы зацепиться. Пришлось добавить станцию ​​подогрева. Еще один шаг, еще одна ошибка.

При двухэтапной печати-с помощью вращающегося стола или системы переноса носитель перемещается из полости А в полость Б, пока он еще теплый. Одна машина, один цикл, лучшая связь. Но инструмент стоит в три раза дороже и нужно специализированное оборудование. У нас есть 400-тонный Engel с вращающейся плитой. Эта машина простояла восемь месяцев, прежде чем мы нашли достаточный объем, чтобы оправдать ее эксплуатацию.

Точка пересечения зависит от вашей ставки труда и вашего годового объема. Я видел, как программы переключались с выбора-и-размещения на два-шота и обратно, когда клиент пересматривал свой прогноз.

Когда хватка отслаивается

Отслоение TPE-является наиболее распространенной причиной отказа. Мягкий материал отпускает подложку. Иногда это происходит постепенно по краям. Иногда вся ручка соскальзывает целиком.

Причины:

Влага в субстрате. Нейлон гигроскопичен. Он вытягивает воду из воздуха. Если не высушить его перед формованием, во время второго выстрела на границе раздела образуется пар. Этот пар предотвращает молекулярные связи. Я видел, как целые пробеги были списаны из-за того, что на выходных кто-то оставил открытым нейлоновый Gaylord.

Загрязнение. Любое масло, пыль или остатки смазки для плесени на поверхности подложки разрушают соединение. У нас был специалист по инструментам, который любил поливать сердцевины силиконовым спреем. Упростилось извлечение деталей. Также заставил отслоиться накладку. Нам потребовалось две недели, чтобы понять, что происходит.

Неправильная температура. TPE имеет оптимальное окно для склеивания. Слишком холодно, и он не стекает на поверхность подложки. Слишком жарко, и вы начнете разрушать материал. Каждая комбинация материалов имеет свою золотую середину. Технический паспорт дает вам отправную точку. Вы набираете номер оттуда.

Несовместимые материалы. См. выше. Обычно это проблема дизайна, которая проявляется поздно.

Тестирование

Мы снимаем детали с линии и проверяем их. Испытание на отслаивание согласно ASTM D6862. Зажимаете подложку, захватываете приспособлением ТПЭ, тянете на 90 градусов, измеряете силу, чтобы их разъединить.

Выше 15 фунтов на дюйм — это хорошо. Ниже 10-это проблема. Между 10 и 15 вы спорите со своим клиентом о реалистичности спецификации.

Существуют два режима отказа. Нарушение адгезии означает, что TPE аккуратно отрывается от подложки. Связь отпустила. Когезионное разрушение означает, что ТПЭ разрывается до того, как отделится. Связь выдержала, а материал — нет. Сплоченный провал – это на самом деле то, что вам нужно. Это означает, что соединение прочнее самого материала.

У меня были клиенты, настаивавшие на 20 фунтах-силах на дюйм, тогда как сам TPE тестируется только при 18. Вы не можете склеить прочнее, чем материал. Физику не волнуют спецификации печати.

Детали конструкции инструмента

Инструмент должен плотно прилегать к подложке, чтобы предотвратить засветку. Заусенец особенно раздражает, потому что TPE эластичный, и его трудно аккуратно обрезать. Уплотняющие поверхности инструмента со временем изнашиваются. То, что работает чисто при 10 000 выстрелов, может сверкать при 100 000.

Расположение ворот имеет значение. ТПЭ должен растекаться по поверхности подложки, не задерживая воздух. Захваченный воздух означает пустоты на границе раздела. Пустоты означают слабые места. У нас была деталь с большой плоской областью формования. Ворота находились с одной стороны. Материал растекался и выталкивал воздух к дальнему углу. Никакой вентиляции там нет. Бонд потерпел неудачу в этом углу по всем пунктам. Добавил штифт для вентиляции, проблема решена.

Температура формы влияет на время цикла и прочность соединения противоположным образом. Более горячая форма обеспечивает лучшее склеивание, но более длительное охлаждение. Вы найдете баланс, соответствующий вашим требованиям качества, не увеличивая при этом свои затраты.

Текстура подложки помогает. Полированная поверхность препятствует схватыванию TPE. Легкая текстура, возможно, SPI C-2 или C-3, обеспечивает механическое сцепление поверх химической связи. Сейчас мы используем текстурированные поверхности подложек в качестве стандартной практики.

Реальные числа

Стоимость инструмента для простой установки-и-установки может составлять от 15 000 до 25 000 долларов США за полость для инструмента подложки, аналогично инструменту для формования. Двух-оснастка для одной и той же детали может стоить от 80 000 до 120 000 долларов в зависимости от сложности.

Время цикла подбора-и-размещения – это время, выполняемое обоими инструментами, плюс время перемещения. Рисунок 30 секунд для подложки, 25 для дополнительной формы, 10 секунд для оператора на загрузку и выгрузку. Если все пройдет гладко, назовите это 65 секундами от этажа до этажа.

Два-выстрела исключают передачу, но инструмент выполняет оба выстрела одновременно. Обычно у вас получается от 35 до 45 секунд. Больше деталей в час, но более высокие капитальные затраты.

Стоимость материалов сильно варьируется. Товарный полипропилен стоит около доллара за фунт. Специальный ТПЭ, разработанный для нейлонового склеивания, может стоить шесть или восемь долларов. Наплавленный слой обычно тонкий, поэтому он не влияет на стоимость детали, но увеличивается в программах большого объема.

Где мы это используем

Электроинструменты — самое крупное применение, которое я вижу. Каждая дрель, ударный шуруповерт и рукоятка пилы имеют литые ручки из ТПЭ. Мягкий материал поглощает вибрацию, улучшает сцепление, когда ваши руки потные или жирные, и ощущается лучше, чем голый пластик.

В медицинских устройствах используется формование для эргономики и герметизации. Хирургические инструменты должны иметь не-нескользящие захваты. Для оборудования, работающего с жидкостями, необходимы прокладки и уплотнения, отлитые на месте. Накладка создает поверхность, которую можно стерилизовать, не задерживая бактерии в монтажных швах.

Салон автомобиля огромен. Вставки на руль, ручки переключения передач, дверные ручки, кнопки и переключатели. В наши дни все, к чему прикасается водитель, имеет мягкую-оболочку.

Бытовая электроника использует его для корпусов и чехлов. Чехол для телефона с мягким бампером по краям отформован. Мягкие подушечки в нижней части ноутбука имеют накладную форму.

Что идет не так

Помимо разрушения связи, есть и другие способы все испортить.

Вспышка на линии разъема или вокруг перекрытых-элементов. TPE выдавливается там, где инструмент не обеспечивает идеальную герметизацию. Вы можете обрезать его, но это требует дополнительных усилий, и отметка обрезки никогда не будет выглядеть такой чистой, как правильно отформованный край.

Короткие кадры, где TPE не заполняется полностью. Обычно проблема с воротами или вентиляцией. Или вы пытаетесь протолкнуть материал слишком далеко в тонком срезе.

Деформация подложки во время второго выстрела. TPE поставляется в горячем виде. Если стенка подложки тонкая, она может деформироваться. Тогда он не влезает в сборку.

Вмятины там, где секция TPE слишком толстая. Та же проблема, что и при однократном-формовании. Следите за тем, чтобы толщина стенок была одинаковой.

Расслоение со временем. Это отличается от немедленного разрыва связи. Детали проходят испытания, поступают в эксплуатацию, а через несколько месяцев начинают выходить из строя. Обычно возникает из-за воздействия окружающей среды, химического воздействия или циклического стресса, который в конечном итоге разрушает интерфейс. У нас была программа использования инструментов для наружного применения, где воздействие ультрафиолета разрушало поверхность ТПЭ и в конечном итоге вызывало его расслоение. Чтобы увидеть это, потребовалось восемнадцать месяцев работы в полевых условиях.

Заставить это работать

Выбор материала стоит на первом месте. Заранее подберите подложку и TPE. Прежде чем резать сталь, проведите испытания на отслаивание образцов пластин. Заранее привлеките к обсуждению вашего поставщика материалов. У них есть таблицы совместимости, и они могут порекомендовать конкретные сорта.

С самого начала спроектируйте основу для формования. Текстурируйте склеиваемые поверхности. Добавьте механические блокировки, где TPE может обтекать элементы или проходить через отверстия. Дайте себе больше адгезии, чем вы думаете, вам нужно, потому что производственный процесс никогда не будет таким чистым, как прототип.

Контролируйте запасы субстрата. Держите его сухим. Держите его в чистоте. Если вы используете нейлон, этот материал идет из сушилки в пресс и больше никуда. Мы построили специальную зону рядом с нашей двух-машиной, чтобы никто не мог загрязнить субстраты во время ожидания загрузки.

Проверьте процесс с помощью производственных инструментов, производственных материалов и операторов производства. Детали прототипа, изготовленные вашим лучшим техническим специалистом в субботу, не расскажут вам, что произойдет во вторник днем, когда работает смена B-.

Затем образец. Мера. Регулировать. Пробуйте еще раз. Формование менее трудоемко, чем однократная-работа. Но когда вы все сделаете правильно, вы получите детали, которые невозможно сделать другим способом.

Этот покупатель с облупившимися ручками отверток? Мы переключили его на другой сорт ТПЭ, добавили текстуру сердцевинам подложки, повысили температуру плавления на 15 градусов. Запчасти работают уже девять лет без единого возврата с места эксплуатации.