Dalam artikel ini, kami akan memandu Anda untuk memahami pertimbangan desain manufaktur dan industri dari berbagai pilihan bahan, dan memberikan saran bahan untuk tujuan desain produk yang berbeda, termasuk bahan pengisi kaca dan serat untuk suku cadang yang lebih kuat, dan bahan silikon dan poliuretan untuk suku cadang fleksibel.
Cara mendapatkan bagian yang lebih kuat: jenis pengepakan umum
serat kaca
Cara paling umum untuk meningkatkan sifat mekanik bahan plastik adalah dengan menambahkan serat kaca.Serat kaca meningkatkan sifat struktural, seperti kekuatan dan kekakuan, dan mengurangi penyusutan bagian.Mereka relatif murah dan dapat ditambahkan ke sebagian besar plastik.Resin yang diisi kaca dapat memiliki warna yang berbeda.
Dalam hal kerugian, serat kaca dapat membuat bagian rapuh dan mengurangi kekuatan benturan.Serat kaca juga akan mengurangi masa pakai cetakan dan memakai laras dan nosel mesin cetak.Resin yang diisi kaca juga meningkatkan viskositas material, membuat cetakan lebih sulit untuk diisi.
serat karbon
Pengisi serat karbon dapat meningkatkan sifat mekanik bahan plastik.Bagian plastik yang diisi karbon memiliki sifat mekanik yang mirip dengan plastik yang diisi kaca, tetapi akan membuat bagian tersebut lebih kuat dan lebih ringan.Serat karbon memiliki konduktivitas, sehingga bagian yang diisi karbon memiliki kinerja pelindung elektromagnetik yang lebih baik.Serat karbon bahkan dapat meningkatkan sifat struktural, seperti kekuatan dan kekakuan, dan mengurangi penyusutan bagian lebih dari serat kaca.
Kerugian utama dari bagian yang diisi karbon adalah harganya mahal.Seperti serat kaca, serat karbon akan membuat bagian menjadi rapuh dan mengurangi kekuatan benturan;Mengurangi masa pakai cetakan dan menyebabkan keausan laras dan nosel mesin cetak.Serat karbon juga meningkatkan viskositas material, membuat cetakan lebih sulit untuk diisi.Ingat bahwa untuk bahan yang diisi karbon, warna bagiannya terbatas pada hitam.Beberapa resin juga memerlukan suhu cetakan yang sangat tinggi, yang mungkin memerlukan peralatan tambahan yang mahal.
Desain die dari bagian yang diisi serat
Ketika serat kaca atau serat karbon diperparah dengan resin, modulus elastisitas dan kekuatan tarik plastik akan meningkat secara signifikan, sehingga bagian plastik terasa keras.Artinya, jika beban berat diterapkan pada bagian plastik, bagian plastik tidak akan mudah berubah bentuk.
Namun, kekuatan impak akan berkurang dan plastik akan terasa rapuh.Fluiditasnya rendah, dan kontraksi dalam arah aliran lebih kecil daripada yang tegak lurus terhadap arah aliran.
Dalam desain cetakan, sulit untuk menentukan tingkat penyusutan sesuai dengan arah aliran plastik gerbang.Perangkat lunak CAD hanya memungkinkan pengguna untuk mengatur penyusutan dalam arah X, y dan Z.Ini berarti bahwa jika ukuran bagian besar dan toleransinya ketat, beberapa dimensi mungkin di luar toleransi.
Solusinya adalah memastikan keamanan baja mati dengan meninggalkan lebih banyak baja mati daripada yang dibutuhkan.Setelah mengukur bagian, mudah untuk melepas baja mati dari cetakan dengan CNC atau EDM, tetapi sulit untuk menambahkan baja ke cetakan.Untuk melakukan ini, Anda perlu mengelas cetakan dan kemudian melepas baja, menggunakan CNC atau EDM.Selain itu, pengelasan akan menyebabkan deformasi cetakan, yang sangat tidak baik untuk masa pakai cetakan atau kualitas bagian.
Untuk modifikasi cetakan lebih lanjut, jika ukuran bagian plastik di luar toleransi, beberapa baja cetakan perlu dihilangkan atau ditambahkan dari cetakan untuk mengubah bentuk atau ukuran cetakan.Untuk menghindari langkah ini, cetakan uji aluminium CNC menyediakan cara cepat dan murah untuk membuat cetakan, mendapatkan sampel komponen plastik, dan membandingkan dimensi utama komponen plastik dengan produk cetakan.Jika ada dimensi kritis di luar toleransi, cetakan produksi perlu diubah sesuai (cetakan produksi akan dibuat setelah cetakan uji).Tujuan pengujian cetakan adalah untuk menentukan dimensi mana yang akan melebihi toleransi dan fitur utama mana yang akan berfungsi sesuai desain.Setelah ditentukan bagaimana penyusutan yang berbeda dalam arah aliran yang berbeda akan mempengaruhi ukuran, model 3D dapat disesuaikan saat membuat alat keras.
Bahan pengisi cetakan lebih cepat aus daripada plastik yang tidak terisi, sehingga saat menggunakan bahan ini, baja yang dikeraskan harus digunakan untuk membuat rongga inti dan sisipan cetakan.HDT (suhu deformasi termal) juga akan lebih tinggi, sehingga material dapat digunakan di lingkungan dengan suhu yang lebih tinggi.Yang meningkatkan kesulitan pengelasan ultrasonik.
Dalam beberapa kasus, serat akan mengapung di permukaan bagian plastik yang terlihat, sehingga sebagian besar bagian plastik yang diisi digunakan untuk bagian internal.Untuk menghindari situasi ini, rongga cetakan dapat bertekstur.
Bagaimana mewujudkan bagian yang fleksibel: poliuretan (PU) dan silikon
Bahan poliuretan (PU) dan silikon menyediakan metode berbeda untuk mewujudkan bagian lunak.Pu menggunakan cetakan kompresi dan cetakan RTV, sedangkan silikon dan TPU menggunakan cetakan injeksi.Kerugian utama dari silikon adalah bahwa ia memiliki flash.Saat blitz dipotong atau dipangkas, akan selalu ada residu.Selain itu, saat cetakan injeksi silikon, cetakan harus dipanaskan, bukan proses tradisional memanaskan bahan.TPU cetakan injeksi lebih mudah diproses dan memberikan kinerja yang mirip dengan silikon.
Poliuretan (PU)
Polyurethane (PU) dibagi menjadi dua kategori: thermosetting polyurethane (PU) dan thermoplastic polyurethane (TPE).Perbedaan utama antara keduanya adalah bahwa bahan termoset terikat silang selama pemrosesan dan tidak dapat digunakan kembali.Di sisi lain, poliuretan termoplastik dapat didaur ulang.Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang bahan termoset dan termoplastik di sini.
Thermosetting Pu terutama digunakan untuk memproduksi prototipe melalui proses yang disebut pengecoran poliuretan atau vulkanisasi suhu ruangan (RTV).Pengecoran urethane menggunakan bagian induk yang dilapisi bahan elastis silikon cair, yang akan mengeras pada suhu kamar.Setelah silikon mengeras, master dilepas, menghasilkan cetakan yang lembut dan fleksibel yang dapat membuat salinan master.
Bagian yang diproduksi oleh proses ini berkisar dari 30A hingga 85D.Dalam proses pengecoran poliuretan, gerinda tidak bisa dihindari.Biasanya, jika bagian tersebut adalah plastik keras, flash dapat dipangkas secara manual, dan bekasnya dapat diamplas dengan amplas, sehingga tidak terlihat jelas.Namun, ketika bagian-bagiannya selembut PU, gerinda tidak dapat dengan mudah dilepas.Pu memiliki ketahanan aus yang lebih baik daripada elastomer termoplastik (TPE) dan polivinil klorida (PVC), sehingga dapat digunakan untuk pembuatan kastor dan sol.
Bagian poliuretan termoplastik dapat dicetak dengan injeksi, sehingga garis perpisahan bisa sangat tepat (tidak ada gerinda).Kekerasan poliuretan termoplastik berkisar antara 65A hingga 85D, sehingga resin dapat selembut karet dan sekeras plastik keras.Poliuretan termoplastik biasanya digunakan untuk overmolding, seperti jack untuk pembuatan kabel elektronik.Dibandingkan dengan kabel fleksibel yang terbuat dari PVC atau TPE, kabel fleksibel yang terbuat dari bahan PU termoplastik memiliki elastisitas dan hasil uji lentur yang lebih baik.
silika gel
Silica gel adalah resin termoset, sehingga memiliki ketahanan panas dan cuaca yang baik.Ada tiga metode manufaktur untuk bagian silikon: pengecoran RTV, cetakan kompresi atau injeksi silikon cair.Silica gel tidak dapat diproses ulang atau didaur ulang.
Memproduksi suku cadang yang fleksibel
Seperti disebutkan di atas, pengecoran poliuretan adalah metode yang paling umum digunakan untuk membuat prototipe menggunakan bahan lunak.Kekerasannya sekitar 40-50.Namun, hanya sejumlah kecil sampel yang dapat dibuat dari cetakan poliuretan.
Cetakan kompresi biasanya digunakan untuk produksi massal bagian silikon biasa.Gerinda tidak dapat dihindari dan harus dipangkas secara manual.Pelanggan masih dapat melihat bekas luka dengan ketebalan dari sebagian besar ketebalan kompresi panas melebihi 0,2 mm.Beberapa pabrik dapat menghasilkan ketebalan 0,1 mm.
Umumnya, siklus pencetakan kompresi adalah beberapa menit.Bahan die biasanya baja dengan banyak rongga untuk meningkatkan efisiensi produksi.Saat merancang bagian silikon, tidak perlu mengikuti aturan bahwa rasio ketebalan dinding rusuk / nominal kurang dari atau sama dengan 0,6.Dalam kebanyakan kasus, bahkan jika ada undercut, aksi samping tidak digunakan dalam pahat, dan dapat dipilih secara manual dari pahat.
Injeksi silikon cair adalah proses yang sangat mirip dengan cetakan injeksi, tetapi perbedaannya adalah bahwa cetakan dipanaskan hingga suhu tinggi.Biasanya, waktu tunggu lebih lama dari cetakan injeksi, dan bagiannya bisa sedetail bagian cetakan injeksi, yang berarti tidak ada gerinda atau gerinda yang sangat tipis.
Gambar berikut menunjukkan sampel tipikal dengan kekerasan yang berbeda:
Pertimbangan bahan lain untuk cetakan injeksi: fluiditas (viskositas)
Saat memilih bahan, fluiditas bahan harus dipertimbangkan.Untuk bagian berdinding sangat tipis atau bagian besar, fluiditas sangat penting.
Berbagai jenis resin memiliki fluiditas yang berbeda.Ada banyak tingkatan resin yang berbeda;Misalnya, ABS memiliki grade umum, grade aliran tinggi, dan grade dampak tinggi.
Ada banyak jenis bahan ABS, yang memiliki sifat mekanik dan harga yang berbeda.Beberapa jenis ABS sangat cocok untuk membuat suku cadang dengan hasil akhir yang mengkilap;Beberapa model ideal untuk membuat bagian yang dilapisi;Beberapa memiliki fluiditas yang baik dan digunakan untuk memproduksi bagian berdinding tipis atau bagian berukuran besar.
Umumnya, untuk resin yang sama dengan grade yang berbeda, semakin tinggi fluiditasnya, semakin rendah sifat mekaniknya.Indeks lelehan (MI) mewakili fluiditas resin.Resin fluiditas yang baik dapat digunakan untuk membuat komponen plastik berdinding tipis, seperti wadah baterai ponsel, atau komponen plastik besar, seperti bak mandi bayi.
Resin dengan fluiditas yang baik: LCP, PA, PE, PS, pp.
Resin aliran sedang: ABS, as, PMMA dan POM.
Resin dengan fluiditas yang buruk: PC, PSF dan PPO.
desain mesin
Pertimbangan kinerja teknik menentukan jenis material yang harus digunakan.Resin yang diisi kaca paling cocok untuk komponen kasar yang membutuhkan ketahanan dan kekuatan aus, seperti rumah komputer, mainan, dan barang konsumsi lainnya.Sebaliknya, bahan yang tidak terisi, seperti ABS atau polikarbonat, paling cocok untuk bagian dekoratif yang tidak memerlukan kekuatan khusus.Polypropylene atau polyethylene adalah desain yang ideal untuk wadah atau bagian dengan engsel bergerak.
stabilitas dimensi
Saat mendesain bagian plastik, Anda perlu mempertimbangkan keakuratan pemasangan antara bagian dan bagian lainnya.Agar pas dengan akurat, penting untuk memilih plastik dengan stabilitas dimensi yang baik, seperti PC, ABS atau POM.Dalam hal ini, PA dan PP bukanlah pilihan yang baik, karena penyusutan, kekuatan dan fleksibilitas akan tidak menguntungkan untuk desain bagian, yang perlu bekerja sama dengan bagian lain.Namun, dalam kasus di mana PA atau PP harus digunakan, zat nukleasi dapat ditambahkan ke resin untuk meningkatkan stabilitas dimensi.
kekuatan dampak
Kekuatan impak mewakili ketangguhan suatu material - ketika kekuatan impak rendah, material tersebut rapuh.Umumnya, kekuatan impak plastik daur ulang lebih rendah daripada resin yang tidak diolah.Ketika serat kaca dan serat karbon digabungkan dengan resin, kekuatan impak lebih rendah, tetapi kekuatan beban dan keausan lebih tinggi.
Ketika bagian plastik baru dirancang, penting untuk mempertimbangkan jenis gaya apa yang akan dimuat pada bagian tersebut, seberapa besar gayanya, dan frekuensi gayanya.Misalnya, produk elektronik genggam mungkin jatuh, jadi bahan cangkang produk harus PC atau PC / ABS.Plastik PC memiliki kekuatan impak tertinggi di antara plastik rekayasa biasa.
Tahan cuaca dan linearitas tahan UV
Ketika plastik digunakan di luar ruangan, bagian plastik harus memiliki ketahanan cuaca dan ketahanan UV yang baik.ASA adalah sejenis resin dengan ketahanan cuaca dan ketahanan UV yang baik.Sifat mekaniknya mirip dengan ABS.
Ketika resin lain harus digunakan, adalah opsional untuk menambahkan penstabil ultraviolet dan bahan tahan cuaca pada resin.Namun, setiap resin plastik harus diuji secara menyeluruh sebelum digunakan untuk memastikan bahwa resin tersebut memenuhi persyaratan produk.
Tindakan pencegahan suhu
Penting juga untuk mempertimbangkan suhu saat memilih resin.Saat mesin bekerja, suhu di rumah mesin sekitar 70 - 90 , jadi semua bahan di rumah mesin harus mampu menahan suhu ini.
