Τι είναι το Overmold;

Μπήκα στο overmolding πριν από περίπου δώδεκα χρόνια, όταν ένας πελάτης έριξε έναν κάδο με λαβές κατσαβιδιών στο γραφείο μου. Οι λαβές TPE ξεφλούδιζαν σαν νεκρό δέρμα. «Διορθώστε το», είπε. Αυτή ήταν η εισαγωγή μου στη διαδικασία.

Η υπερκαλουποποίηση βάζει το ένα πλαστικό πάνω στο άλλο. Συνήθως μαλακό πάνω από σκληρό. Ένα στρώμα TPE ή TPU περιστρέφεται γύρω από έναν άκαμπτο πυρήνα ABS ή νάιλον. Η λαβή στο ασύρματο τρυπάνι σας, το μαλακό μέρος της λαβής της οδοντόβουρτσας σας, ο προφυλακτήρας στη θήκη του τηλεφώνου σας. Όλα υπερκαλουπωμένα.

Η ιδέα ακούγεται απλή. Η εκτέλεση δεν είναι.

Το πρόβλημα των ομολόγων

Να τι δεν σου λέει κανείς εκ των προτέρων. Τα δύο υλικά πρέπει να αρέσουν το ένα στο άλλο. Χημικά. Εάν η πολικότητα δεν ταιριάζει, παίρνετε αυτό που έπεσε ο πελάτης στο γραφείο μου. Ανταλλακτικά που φαίνονται καλά βγαίνοντας από την πρέσα, στη συνέχεια καταρρέουν τρεις εβδομάδες αργότερα όταν κάποιος τα χρησιμοποιεί πραγματικά.

Το PP συνεργάζεται με τη SEBS. Έχουν παρόμοια μοριακή δομή. Το ABS και ο υπολογιστής χρειάζονται TPU ή ειδικά διαμορφωμένο TPE. Το νάιλον είναι ένας εφιάλτης. Έχω παρακολουθήσει μηχανικούς να περνούν μήνες προσπαθώντας να κολλήσουν το TPE στο νάιλον 66 γεμάτο-γυαλί. Οι σταθεροποιητές θερμότητας στο νάιλον σκοτώνουν τον δεσμό. Νομίζετε ότι το έχετε καλέσει, στείλτε πενήντα χιλιάδες εξαρτήματα, λάβετε μια κλήση δύο μήνες αργότερα ότι οι λαβές γλιστρούν.

Είχαμε ένα πρόγραμμα ηλεκτρικών εργαλείων να πάει στο πλάι επειδή κάποιος άλλαξε προμηθευτές νάιλον χωρίς να το πει σε κανέναν. Ίδια προδιαγραφές σε χαρτί. Διαφορετική συσκευασία προσθέτων. Το νέο υλικό είχε περισσότερο τροποποιητή αντίκτυπου. Η ισχύς των ομολόγων μειώθηκε σαράντα τοις εκατό.

Τα φύλλα δεδομένων υλικού δεν σας το λένε αυτό. Ο μόνος τρόπος για να μάθετε είναι να εκτελέσετε τον συνδυασμό και να τον δοκιμάσετε.

Δύο τρόποι για να το κάνετε

Τα περισσότερα καταστήματα λειτουργούν με έναν από τους δύο τρόπους.

Διαλέξτε-και-το μέρος είναι η φθηνή επιλογή. Πλάθετε το υπόστρωμα σε μια πρέσα, τραβάτε τα εξαρτήματα, τα βάζετε σε κουτιά, τα περνάτε σε μια άλλη πρέσα, τα τοποθετείτε σε ένα δεύτερο εργαλείο, πυροβολείτε το υπερκαλούπι. Απλό εργαλείο. Τυπικές πρέσες. Χρειάζεστε όμως έναν χειριστή που φορτώνει εξαρτήματα όλη μέρα. Και το υπόστρωμα είναι κρύο όταν πυροβολείτε το δεύτερο υλικό. Αυτό βλάπτει τον δεσμό.

Εκτελούσαμε ένα πρόγραμμα ιατρικής λαβής επιλογής-και-μέρους. Δούλεψε μια χαρά το καλοκαίρι. Ήρθε ο χειμώνας, το πάτωμα του καταστήματος έπεσε στους 60 βαθμούς, τα εξαρτήματα άρχισαν να αποτυγχάνουν στις δοκιμές απολέπισης. Το κρύο υπόστρωμα δεν έδινε στα μόρια TPE τίποτα να πιάσουν. Έπρεπε να προστεθεί σταθμός προθέρμανσης. Άλλο ένα βήμα, άλλο ένα πράγμα να πάει στραβά.

Δύο-πυροβολισμοί χρησιμοποιεί μια περιστροφική πλάκα ή ένα σύστημα μεταφοράς για να μετακινήσει το υπόστρωμα από την κοιλότητα Α στην κοιλότητα Β ενώ είναι ακόμα ζεστό. Ένα μηχάνημα, ένας κύκλος, καλύτερο δέσιμο. Αλλά το εργαλείο κοστίζει τριπλάσιο και χρειάζεστε εξειδικευμένο εξοπλισμό. Έχουμε ένα Engel 400 τόνων με περιστρεφόμενη πλάκα. Αυτό το μηχάνημα καθόταν για οκτώ μήνες πριν βρούμε αρκετό όγκο για να δικαιολογήσουμε τη λειτουργία του.

Το σημείο διασταύρωσης εξαρτάται από το ποσοστό εργασίας και τον ετήσιο όγκο σας. Έχω δει προγράμματα να αλλάζουν από την επιλογή-και-τοποθέτηση σε δύο-πυροβολήσεις και ξανά όταν ο πελάτης αναθεώρησε την πρόβλεψή του.

Όταν το Grip Peels

Το ξεφλούδισμα TPE-είναι η πιο κοινή λειτουργία αποτυχίας. Το μαλακό υλικό αφήνει το υπόστρωμα. Μερικές φορές συμβαίνει σταδιακά στις άκρες. Μερικές φορές ολόκληρη η λαβή γλιστράει σε ένα κομμάτι.

Αιτίες:

Υγρασία στο υπόστρωμα. Το νάιλον είναι υγροσκοπικό. Τραβάει το νερό από τον αέρα. Εάν δεν το στεγνώσετε πριν από τη χύτευση, σχηματίζεται ατμός στη διεπαφή κατά τη δεύτερη λήψη. Αυτός ο ατμός εμποδίζει τη μοριακή σύνδεση. Έχω δει ολόκληρες διαδρομές να διαλύονται επειδή κάποιος άφησε ανοιχτό ένα Gaylord από νάιλον το Σαββατοκύριακο.

Μόλυνση. Οποιοδήποτε υπόλειμμα απελευθέρωσης λαδιού, σκόνης ή μούχλας στην επιφάνεια του υποστρώματος σκοτώνει τον δεσμό. Είχαμε έναν τεχνικό εργαλείων που του άρεσε να χτυπά τους πυρήνες με σπρέι σιλικόνης. Διευκόλυνε την εκτίναξη των εξαρτημάτων. Έκανε επίσης το overmold να ξεφλουδίσει. Μας πήρε δύο εβδομάδες για να καταλάβουμε τι συνέβαινε.

Λάθος θερμοκρασία. Το TPE έχει ένα βέλτιστο παράθυρο για συγκόλληση. Πολύ κρύο και δεν ρέει στην επιφάνεια του υποστρώματος. Πολύ ζεστό και αρχίζετε να υποβαθμίζετε το υλικό. Κάθε συνδυασμός υλικών έχει ένα διαφορετικό γλυκό σημείο. Το φύλλο δεδομένων σας δίνει ένα σημείο εκκίνησης. Το καλείς από εκεί.

Μη συμβατά υλικά. Δείτε παραπάνω. Αυτό είναι συνήθως ένα σχεδιαστικό πρόβλημα που εμφανίζεται αργά.

Η δοκιμή

Τραβάμε εξαρτήματα από τη γραμμή και τα δοκιμάζουμε. Δοκιμή απολέπισης ανά ASTM D6862. Σφίγγεις το υπόστρωμα, πιάνεις το TPE με ένα εξάρτημα, τραβάς στις 90 μοίρες, μετράς τη δύναμη για να τα χωρίσεις.

Πάνω από 15 λίβρες ανά ίντσα είναι καλό. Κάτω από το 10 είναι ένα πρόβλημα. Μεταξύ 10 και 15 είναι το σημείο όπου διαφωνείτε με τον πελάτη σας σχετικά με το εάν η προδιαγραφή είναι ρεαλιστική.

Υπάρχουν δύο τρόποι αποτυχίας. Αστοχία κόλλας σημαίνει ότι το TPE τραβάει καθαρά από το υπόστρωμα. Το ομόλογο έφυγε. Συνεκτική αστοχία σημαίνει ότι το TPE σκίζεται πριν διαχωριστεί. Ο δεσμός κρατούσε αλλά το υλικό όχι. Η συνεκτική αποτυχία είναι στην πραγματικότητα αυτό που θέλετε. Σημαίνει ότι η άρθρωση είναι ισχυρότερη από το ίδιο το υλικό.

Είχα πελάτες να επιμείνουν στα 20 lbf/in όταν το ίδιο το TPE δοκιμάζεται μόνο στα 18. Δεν μπορείτε να κολλήσετε πιο δυνατά από το υλικό. Η φυσική δεν ενδιαφέρεται για τις προδιαγραφές εκτύπωσης.

Λεπτομέρειες σχεδίασης εργαλείου

Το εργαλείο πρέπει να στεγανοποιηθεί στο υπόστρωμα για να αποτρέψει το φλας. Το φλας Overmold είναι ιδιαίτερα ενοχλητικό επειδή το TPE είναι ελαστικό και δύσκολα κόβεται καθαρά. Οι επιφάνειες στεγανοποίησης στο εργαλείο φθείρονται με την πάροδο του χρόνου. Ό,τι τρέχει καθαρό με 10.000 λήψεις μπορεί να αναβοσβήνει στις 100.000.

Η θέση της πύλης έχει σημασία. Το TPE πρέπει να ρέει στην επιφάνεια του υποστρώματος χωρίς να παγιδεύει αέρα. Παγιδευμένος αέρας σημαίνει κενά στη διεπαφή. Τα κενά σημαίνουν αδύναμα σημεία. Είχαμε ένα μέρος με μια μεγάλη επίπεδη επιφάνεια υπερκαλουπώματος. Η πύλη ήταν στο ένα άκρο. Το υλικό έρεε κατά μήκος και ώθησε τον αέρα προς τη μακρινή γωνία. Δεν υπάρχει εξαερισμός εκεί. Ο Μποντ απέτυχε σε εκείνη τη γωνία από κάθε πλευρά. Προστέθηκε ένας πείρος εξαερισμού, το πρόβλημα λύθηκε.

Η θερμοκρασία του καλουπιού επηρεάζει τον χρόνο κύκλου και την αντοχή του δεσμού με αντίθετους τρόπους. Το πιο ζεστό καλούπι δίνει καλύτερη συγκόλληση αλλά μεγαλύτερη ψύξη. Βρίσκετε την ισορροπία που ανταποκρίνεται στις προδιαγραφές ποιότητας χωρίς να μειώνετε το κόστος σας.

Η υφή στο υπόστρωμα βοηθά. Μια γυαλισμένη επιφάνεια δίνει στο TPE λιγότερο να αρπάξει. Η ελαφριά υφή, ίσως SPI C-2 ή C-3, δίνει μηχανική αλληλεπίδραση πάνω από τον χημικό δεσμό. Τρέχουμε επιφάνειες υποστρώματος με υφή ως τυπική πρακτική τώρα.

Πραγματικοί Αριθμοί

Το κόστος εργαλείου για μια απλή ρύθμιση επιλογής-και-τοποθέτησης κυμαίνεται από 15.000 έως 25.000 $ ανά κοιλότητα για το εργαλείο υποστρώματος, παρόμοια με το εργαλείο υπερκαλουπώματος. Δύο-εργαλειοθήκες για το ίδιο μέρος μπορεί να κοστίσουν 80.000 $ έως 120.000 $ ανάλογα με την πολυπλοκότητα.

Ο κυκλικός χρόνος για επιλογή-και-μέρος είναι ό,τι εκτελούνται και τα δύο εργαλεία συν τον χρόνο μεταφοράς. Σχήμα 30 δευτερόλεπτα για το υπόστρωμα, 25 για το υπερκαλούπι, 10 δευτερόλεπτα για τη φόρτωση και εκφόρτωση του χειριστή. Ονομάστε το 65 δευτερόλεπτα από όροφο σε όροφο αν όλα πάνε ομαλά.

Δύο-πλάνο εξαλείφουν τη μεταφορά, αλλά το εργαλείο κυκλώνει και τις δύο λήψεις μαζί. Καταλήγετε συνήθως περίπου 35 με 45 δευτερόλεπτα. Περισσότερα ανταλλακτικά ανά ώρα αλλά υψηλότερο κόστος κεφαλαίου.

Το κόστος των υλικών ποικίλλει πάρα πολύ. Το Commodity PP τρέχει ένα δολάριο κάτι ανά λίβρα. Το ειδικό TPE που έχει σχεδιαστεί για συγκόλληση νάιλον μπορεί να φτάσει τα έξι ή τα οκτώ δολάρια. Το στρώμα overmold είναι συνήθως λεπτό, επομένως δεν κυριαρχεί στο κόστος ανταλλακτικών, αλλά αθροίζεται σε προγράμματα μεγάλου όγκου.

Πού Το Χρησιμοποιούμε

Τα ηλεκτρικά εργαλεία είναι η μεγαλύτερη εφαρμογή όγκου που βλέπω. Κάθε τρυπάνι, μηχανισμός πρόσκρουσης και λαβή πριονιού έχουν λαβές από TPE. Το μαλακό υλικό απορροφά τους κραδασμούς, βελτιώνει την πρόσφυση όταν τα χέρια σας είναι ιδρωμένα ή λιπαρά και απλώς αισθάνεστε καλύτερα από το γυμνό πλαστικό.

Οι ιατρικές συσκευές χρησιμοποιούν υπερχύτευση για εργονομία και στεγανοποίηση. Τα χειρουργικά εργαλεία χρειάζονται αντιολισθητικές λαβές. Ο εξοπλισμός χειρισμού υγρών χρειάζεται φλάντζες και σφραγίδες διαμορφωμένες στη θέση τους. Το υπερκαλούπι δημιουργεί μια επιφάνεια που μπορεί να αποστειρωθεί χωρίς να παγιδεύονται βακτήρια στους αρμούς συναρμολόγησης.

Το εσωτερικό του αυτοκινήτου είναι τεράστιο. Ένθετα τιμονιού, πόμολα ταχυτήτων, χειρολαβές θυρών, κουμπιά και διακόπτες. Ό,τι αγγίζει ο οδηγός έχει απαλή-χύτευση στην αφή αυτές τις μέρες.

Τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης το χρησιμοποιούν για θήκες και καλύμματα. Η θήκη του τηλεφώνου σας με τον μαλακό προφυλακτήρα γύρω από την άκρη είναι υπερκαλουπωμένη. Τα μαλακά μαξιλάρια στο κάτω μέρος του φορητού υπολογιστή σας είναι υπερκαλουπωμένα.

Τι πάει στραβά

Εκτός από την αποτυχία ομολόγων, υπάρχουν και άλλοι τρόποι για να το μπερδέψετε.

Φλας στη γραμμή χωρίστρα ή γύρω από τις λειτουργίες απενεργοποίησης-. Το TPE συμπιέζει έξω όπου το εργαλείο δεν σφραγίζει τέλεια. Μπορείτε να το κόψετε, αλλά αυτό προσθέτει εργασία και το σημάδι επένδυσης δεν φαίνεται ποτέ τόσο καθαρό όσο μια σωστά διαμορφωμένη άκρη.

Σύντομες λήψεις όπου το TPE δεν γεμίζει εντελώς. Συνήθως ένα πρόβλημα πύλης ή εξαερισμού. Ή προσπαθείτε να σπρώξετε το υλικό πολύ μακριά σε ένα λεπτό τμήμα.

Παραμόρφωση του υποστρώματος κατά τη δεύτερη βολή. Το TPE έρχεται ζεστό. Εάν το τοίχωμα του υποστρώματος είναι λεπτό, μπορεί να παραμορφωθεί. Τότε δεν χωράει στη συναρμολόγηση.

Σημάδια νεροχύτη όπου το τμήμα TPE είναι πολύ παχύ. Το ίδιο πρόβλημα με το μονό-καλούπωμα. Διατηρήστε το πάχος του τοίχου ομοιόμορφο.

Αποκόλληση με την πάροδο του χρόνου. Αυτό διαφέρει από την άμεση αποτυχία ομολόγου. Τα εξαρτήματα περνούν τη δοκιμή, μπαίνουν σε λειτουργία και μετά αρχίζουν να αποτυγχάνουν μήνες αργότερα. Συνήθως προκαλείται από περιβαλλοντική έκθεση, χημική επίθεση ή κυκλικό στρες που τελικά καταστρέφει τη διεπαφή. Είχαμε ένα πρόγραμμα εργαλείων εξωτερικού χώρου όπου η έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία υποβάθμισε την επιφάνεια TPE και τελικά προκάλεσε διαχωρισμό. Χρειάστηκαν δεκαοκτώ μήνες στο χωράφι για να το δω.

Κάνοντας το να λειτουργήσει

Η επιλογή υλικού έρχεται πρώτη. Συνδυάστε το υπόστρωμα και το TPE μπροστά. Εκτελέστε δοκιμές απολέπισης σε πλάκες δείγματος πριν κόψετε χάλυβα. Φέρτε τον προμηθευτή υλικού σας στη συζήτηση νωρίς. Έχουν διαγράμματα συμβατότητας και μπορούν να προτείνουν συγκεκριμένους βαθμούς.

Σχεδιάστε το υπόστρωμα για υπερκαλούπωμα από την αρχή. Δώστε υφή στις επιφάνειες συγκόλλησης. Προσθέστε μηχανικές ασφάλειες όπου το TPE μπορεί να τυλιχτεί γύρω από τα χαρακτηριστικά ή να ρέει μέσα από τρύπες. Δώστε στον εαυτό σας περισσότερη πρόσφυση από ό,τι νομίζετε ότι χρειάζεστε γιατί η διαδικασία παραγωγής δεν θα είναι ποτέ τόσο καθαρή όσο το πρωτότυπο.

Ελέγξτε το απόθεμα του υποστρώματος σας. Κρατήστε το στεγνό. Διατηρήστε το καθαρό. Εάν χρησιμοποιείτε νάιλον, αυτό το υλικό πηγαίνει από το στεγνωτήριο στην πρέσα και πουθενά αλλού. Κατασκευάσαμε έναν αποκλειστικό χώρο τοποθέτησης δίπλα στο μηχάνημα δύο-πυροβολισμών, ώστε κανείς να μην μπορεί να μολύνει τα υποστρώματα ενώ περιμένει να φορτώσει.

Επικυρώστε τη διαδικασία με εργαλεία παραγωγής, υλικά παραγωγής, χειριστές παραγωγής. Τα πρωτότυπα ανταλλακτικά που κατασκευάζονται από τον καλύτερο τεχνικό σας ένα Σάββατο δεν σας λένε τι θα συμβεί το απόγευμα της Τρίτης όταν εκτελείται η β-βάρδια.

Στη συνέχεια, δείγμα. Μέτρο. Προσαρμόζω. Δείγμα ξανά. Το overmolding είναι λιγότερο επιεικής από την εργασία μεμονωμένης-πλάνης. Αλλά όταν το κάνεις σωστά, καταλήγεις με εξαρτήματα που θα ήταν αδύνατο να φτιάξεις με άλλο τρόπο.

Αυτός ο πελάτης με τις λαβές του κατσαβιδιού που ξεφλουδίζουν; Τον αλλάξαμε σε διαφορετικό βαθμό TPE, προσθέσαμε υφή στους πυρήνες του υποστρώματος, ανεβάσαμε τη θερμοκρασία τήξης στους 15 βαθμούς. Τα ανταλλακτικά λειτουργούν εδώ και εννέα χρόνια χωρίς ούτε μία επιστροφή.