วัสดุฉีดขึ้นรูปมีกี่ประเภท?
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับการฉีดวัสดุที่หลอมละลายเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์เพื่อให้ได้รูปทรงที่ต้องการการฉีดขึ้นรูปสามารถใช้สร้างผลิตภัณฑ์ได้หลากหลาย เช่น ชิ้นส่วนพลาสติก ชิ้นส่วนโลหะ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอื่นๆอย่างไรก็ตาม วัสดุบางชนิดไม่เหมาะสำหรับการฉีดขึ้นรูปเราจะหารือเกี่ยวกับประเภทของวัสดุการฉีดขึ้นรูป รวมถึงคุณสมบัติ ข้อดี และข้อเสีย
ประเภทของวัสดุฉีดขึ้นรูป
วัสดุการฉีดขึ้นรูปมีหลายประเภท แต่สามารถแบ่งกว้างๆ ได้เป็น 4 ประเภท ได้แก่ เทอร์โมพลาสติก เทอร์โมเซ็ต อีลาสโตเมอร์ และโลหะ
เทอร์โมพลาสติก
เทอร์โมพลาสติกเป็นวัสดุที่สามารถหลอมซ้ำและแข็งตัวได้โดยการทำความร้อนและความเย็นเป็นวัสดุฉีดขึ้นรูปที่พบมากที่สุด โดยคิดเป็นประมาณ 80% ของตลาดเทอร์โมพลาสติกมีความยืดหยุ่น ทนทาน และรีไซเคิลได้สูงตัวอย่างของเทอร์โมพลาสติกได้แก่:
- โพลีเอทิลีน (PE): วัสดุต้นทุนต่ำที่ทนทานต่อสารเคมี ความชื้น และแรงกระแทกได้ดีมีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับบรรจุภัณฑ์ ภาชนะ ของเล่น และท่อ
- Polypropylene (PP) : เป็นวัสดุที่มีความแข็ง แข็งแรง และทนความร้อนสูงใช้สำหรับชิ้นส่วนยานยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ เฟอร์นิเจอร์ และเครื่องใช้ต่างๆ
- โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC): วัสดุที่มีความเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี ทนไฟ และทนต่อสภาพอากาศใช้สำหรับสายไฟฟ้า ท่อ ข้อต่อ และพื้น
- โพลีสไตรีน (PS): วัสดุที่มีความใส ความแข็งแกร่ง และความเสถียรของมิติที่ดีใช้สำหรับถ้วย จาน ช้อนส้อม และบรรจุภัณฑ์แบบใช้แล้วทิ้ง
- อะคริโลไนไตรล์ บิวทาไดอีน สไตรีน (ABS): วัสดุที่มีความต้านทานแรงกระแทก ความเหนียว และพื้นผิวที่ดีใช้สำหรับที่อยู่อาศัย หมวก ของเล่น และเครื่องดนตรี
- ไนลอน: วัสดุที่มีความทนทานต่อการเสียดสี ทนต่อการสึกหรอ และคุณสมบัติทางกลได้ดีใช้สำหรับเกียร์ แบริ่ง บูช และตัวยึด
เทอร์โมเซต
เทอร์โมเซ็ตเป็นวัสดุที่เกิดปฏิกิริยาเคมีเมื่อถูกความร้อนและเกิดเป็นรูปร่างถาวรซึ่งไม่สามารถหลอมใหม่หรือเปลี่ยนรูปร่างได้เทอร์โมเซ็ตมีเสถียรภาพทางความร้อน ทนต่อสารเคมี และความแข็งแรงทางกลสูงตัวอย่างของเทอร์โมเซ็ตได้แก่:
- อีพ็อกซี่: วัสดุที่มีการยึดเกาะที่ดีเยี่ยม เป็นฉนวนไฟฟ้า และทนต่อการกัดกร่อนใช้สำหรับเคลือบ กาว ลามิเนต และคอมโพสิต
- ฟีนอลิก : เป็นวัสดุที่มีความต้านทานความร้อนสูง หน่วงการติดไฟ และมีความแข็งใช้สำหรับสวิตช์ไฟฟ้า เต้ารับ ปลั๊ก และที่จับ
- โพลีเอสเตอร์: วัสดุที่มีความยืดหยุ่น ความทนทาน และทนต่อสภาพอากาศได้ดีใช้สำหรับตัวเรือ ตัวถังรถยนต์ ถัง และท่อ
- ยูเรีย ฟอร์มาลดีไฮด์ : วัสดุที่มีต้นทุนต่ำ ความแข็งสูง และมีความคงตัวของขนาดที่ดีใช้สำหรับลูกบิด, กระดุม,
มือจับ และเฟอร์นิเจอร์
อีลาสโตเมอร์
อีลาสโตเมอร์เป็นวัสดุที่สามารถยืดหรือบีบอัดและคืนรูปเดิมได้เมื่อขจัดแรงออกอีลาสโตเมอร์มีความยืดหยุ่นสูง
ความยืดหยุ่นและการดูดซับแรงกระแทก ตัวอย่างของอีลาสโตเมอร์ ได้แก่ :
- ซิลิโคน: วัสดุที่ทนความร้อน ต้านทานโอโซน และความเข้ากันได้ทางชีวภาพได้ดีเยี่ยม ใช้สำหรับซีล ปะเก็น ท่อ และอุปกรณ์ทางการแพทย์
- ยาง: วัสดุที่มีความทนทานต่อการเสียดสี ทนต่อความล้า และการสั่นสะเทือนได้ดี ใช้สำหรับยาง สายพาน สายยาง และแหวนยาง
- เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPEs): วัสดุที่รวมคุณสมบัติของเทอร์โมพลาสติกและอีลาสโตเมอร์เข้าด้วยกัน สามารถแปรรูปได้เหมือนกับเทอร์โมพลาสติก แต่มีความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่นของอีลาสโตเมอร์ ใช้สำหรับจับ กันชน เสื่อ และซีล
โลหะ
โลหะเป็นวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้า ความหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสูง โดยปกติแล้วจะถูกฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์โดยใช้กระบวนการพิเศษที่เรียกว่าการฉีดขึ้นรูปโลหะ (MIM) MIM เกี่ยวข้องกับการผสมผงโลหะกับสารยึดเกาะเพื่อสร้างวัตถุดิบที่สามารถฉีดเข้าไปใน แม่พิมพ์ จากนั้นชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปจะถูกให้ความร้อนเพื่อเอาสารยึดเกาะออกและเผาเพื่อสร้างเป็นชิ้นส่วนโลหะที่มีความหนาแน่น MIM สามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนได้ด้วยความแม่นยำสูง ผิวสำเร็จ และคุณสมบัติทางกล ตัวอย่างบางส่วนของโลหะที่สามารถใช้สำหรับ MIM ได้แก่:
- เหล็กกล้าไร้สนิม: วัสดุที่มีความต้านทานการกัดกร่อน ความแข็งแรง และความแข็งสูง ใช้สำหรับเครื่องมือผ่าตัด รากฟันเทียม เครื่องประดับ และนาฬิกา
- ไทเทเนียม: วัสดุที่มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และทนความร้อน ใช้สำหรับส่วนประกอบการบินและอวกาศ อุปกรณ์กีฬา รากฟันเทียม และอุปกรณ์ทางการแพทย์
- เหล็ก: วัสดุที่มีต้นทุนต่ำ มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก และทนทานต่อการสึกหรอ ใช้สำหรับชิ้นส่วนยานยนต์ เครื่องมือไฟฟ้า เกียร์ และแบริ่ง
บทสรุป
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการอเนกประสงค์ที่สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ได้หลากหลายโดยใช้วัสดุประเภทต่างๆ วัสดุแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง
ข้อดีและข้อเสียดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะและข้อกำหนดการออกแบบ การฉีดขึ้นรูปยังสามารถใช้ร่วมกับกระบวนการอื่น ๆ เช่นการขึ้นรูปแบบแทรก การขึ้นรูปทับ และการฉีดร่วม เพื่อสร้างวัสดุหลายชนิด หรือผลิตภัณฑ์หลายสี การฉีดขึ้นรูปเป็นวิธีการผลิตผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงที่รวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และคุ้มค่า
การฉีดขึ้นรูปคืออะไร?
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตที่ผลิตชิ้นส่วนพลาสติกโดยการฉีดวัสดุที่หลอมละลายเข้าไปในแม่พิมพ์กระบวนการประกอบด้วยสี่ขั้นตอนหลัก: การหนีบ การฉีด การทำความเย็น และการดีดออก
การหนีบ: แม่พิมพ์ประกอบด้วยสองส่วนที่เรียกว่าคาวิตี้และแกน ซึ่งติดอยู่กับชุดจับยึดชุดจับยึดจะยึดแม่พิมพ์ให้ปิดภายใต้แรงดันระหว่างขั้นตอนการฉีดและการทำความเย็นแรงจับยึดขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของชิ้นส่วน ตลอดจนวัสดุที่ใช้
การฉีด: วัสดุพลาสติกซึ่งมักจะอยู่ในรูปของเม็ดหรือแกรนูล จะถูกป้อนเข้าไปในถังที่ให้ความร้อน จากนั้นจะละลายและผสมด้วยสกรูหมุนสกรูยังทำหน้าที่เป็นลูกสูบ โดยดันพลาสติกที่หลอมเหลวเข้าไปในแม่พิมพ์ผ่านหัวฉีดความเร็ว ความดัน และอุณหภูมิของการฉีดจะถูกควบคุมเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุจะเติมแม่พิมพ์ได้อย่างสมบูรณ์และสม่ำเสมอ
การทำความเย็น: พลาสติกหลอมเหลวภายในแม่พิมพ์จะเริ่มเย็นตัวลงและแข็งตัว จนกลายเป็นรูปร่างของชิ้นส่วนเวลาในการทำความเย็นขึ้นอยู่กับความหนาและรูปทรงของชิ้นส่วน รวมถึงคุณสมบัติของวัสดุในระหว่างขั้นตอนนี้ แม่พิมพ์จะยังคงปิดอยู่และอยู่ภายใต้ความกดดันเพื่อป้องกันการหดตัวหรือการเสียรูป
การดีดออก: หลังจากที่ชิ้นส่วนเย็นลงเพียงพอแล้ว แม่พิมพ์จะถูกเปิดออก และชิ้นส่วนจะถูกดีดออกมาโดยกลไกที่เรียกว่าระบบอีเจ็คเตอร์ระบบเครื่องเป่าอาจเป็นหมุด ใบมีด หรือหัวฉีดลมที่ดันชิ้นส่วนออกจากแม่พิมพ์จากนั้นนำชิ้นส่วนออกจากเครื่องจักรและตรวจสอบคุณภาพ
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการอเนกประสงค์และมีประสิทธิภาพซึ่งสามารถผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนและมีคุณภาพสูงได้ในปริมาณมากและมีของเสียต่ำมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ การแพทย์ สินค้าอุปโภคบริโภค อิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ
แม่พิมพ์ฉีดมีความสำคัญและมีบทบาทอย่างไร?
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งสามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่มีรูปร่างซับซ้อนและมีความแม่นยำสูงการฉีดขึ้นรูปเกี่ยวข้องกับการฉีดพลาสติกหลอมเหลวเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ จากนั้นพลาสติกจะเย็นตัวลงและแข็งตัวเป็นรูปร่างที่ต้องการโดยปกติแล้วโพรงแม่พิมพ์จะทำจากโลหะหรือเซรามิก และสามารถออกแบบให้ผลิตชิ้นส่วนได้หลายชิ้นในคราวเดียว
ความสำคัญและบทบาทของการฉีดขึ้นรูปมีความสำคัญในหลายอุตสาหกรรม เช่น ยานยนต์ การแพทย์ การบินและอวกาศ เครื่องใช้ไฟฟ้า และอื่นๆการฉีดขึ้นรูปมีข้อดีหลายประการ เช่น:
- ประสิทธิภาพการผลิตสูง: การฉีดขึ้นรูปสามารถผลิตชิ้นส่วนจำนวนมากได้ในระยะเวลาอันสั้น โดยมีของเสียและเศษเหล็กน้อยที่สุดเครื่องฉีดขึ้นรูปสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง และเป็นระบบอัตโนมัติเพื่อลดต้นทุนค่าแรงและข้อผิดพลาดของมนุษย์
- คุณภาพและความสม่ำเสมอสูง: การฉีดขึ้นรูปสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำด้านมิติและผิวสำเร็จสูง ตลอดจนคุณสมบัติและประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอการฉีดขึ้นรูปยังสามารถลดข้อบกพร่องและความแปรผันของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้ โดยการควบคุมอุณหภูมิ ความดัน และความเร็วของกระบวนการฉีด
- ความยืดหยุ่นในการออกแบบ: การฉีดขึ้นรูปสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน รายละเอียดที่ซับซ้อน และมีสีหรือวัสดุหลายสีการฉีดขึ้นรูปยังสามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงการออกแบบหรือข้อมูลจำเพาะของชิ้นส่วน โดยการปรับเปลี่ยนโพรงแม่พิมพ์หรือใช้วัสดุพลาสติกที่แตกต่างกัน
- ความคุ้มค่า: การฉีดขึ้นรูปสามารถลดต้นทุนการผลิตโดยรวมได้ โดยการลดการใช้วัสดุ ลดขั้นตอนการประกอบและการตกแต่งขั้นสุดท้าย และเพิ่มความทนทานและอายุการใช้งานของชิ้นส่วน
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตที่หลากหลายและเชื่อถือได้ ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมและการใช้งานต่างๆอย่างไรก็ตาม การฉีดขึ้นรูปยังมีความท้าทายและข้อจำกัดบางประการ เช่น:
- การลงทุนเริ่มแรกสูง: การฉีดขึ้นรูปต้องใช้ต้นทุนล่วงหน้าสูงในการออกแบบและผลิตโพรงแม่พิมพ์ รวมถึงการจัดซื้อและบำรุงรักษาเครื่องฉีดขึ้นรูปโดยปกติแล้วโพรงแม่พิมพ์จะถูกปรับแต่งสำหรับแต่ละชิ้นส่วน และอาจมีราคาแพงและใช้เวลานานในการผลิต
- การเลือกใช้วัสดุที่จำกัด: การฉีดขึ้นรูปสามารถใช้ได้เฉพาะวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่สามารถละลายและไหลได้ภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงวัสดุเทอร์โมเซตหรือวัสดุคอมโพสิตบางชนิดอาจไม่เหมาะสำหรับการขึ้นรูปด้วยการฉีด หรืออาจต้องใช้สารเติมแต่งหรือการบำบัดพิเศษเพื่อปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูป
- ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: การฉีดขึ้นรูปสามารถสร้างความร้อนเหลือทิ้งและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้จำนวนมากในระหว่างการหลอมและการทำให้เย็นลงของวัสดุพลาสติกการฉีดขึ้นรูปยังสามารถผลิตขยะพลาสติกจากวัสดุส่วนเกินที่รั่วไหลออกจากโพรงแม่พิมพ์หรือก่อตัวรอบขอบของชิ้นส่วนของเสียเหล่านี้จำเป็นต้องนำไปรีไซเคิลหรือกำจัดอย่างเหมาะสม เพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและมีพลวัตซึ่งต้องมีการวางแผน การออกแบบ และการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างรอบคอบวิศวกรการฉีดขึ้นรูปจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการ เช่น:
- การเลือกใช้วัสดุ: การเลือกใช้วัสดุพลาสติกส่งผลต่อคุณสมบัติ ประสิทธิภาพ ลักษณะที่ปรากฏ และราคาของชิ้นส่วนสุดท้ายวัสดุพลาสติกควรตรงตามข้อกำหนดด้านการใช้งาน สภาพแวดล้อม ความสวยงาม และความทนทานของชิ้นส่วนวัสดุพลาสติกควรมีการไหลที่ดี มีเสถียรภาพ การหดตัว และเข้ากันได้กับโพรงแม่พิมพ์
- การออกแบบแม่พิมพ์: การออกแบบโพรงแม่พิมพ์จะกำหนดรูปร่าง ขนาด คุณภาพ และความซับซ้อนของชิ้นส่วนสุดท้ายช่องแม่พิมพ์ควรมีระบบระบายอากาศ การระบายความร้อน การดีดออก และการจับยึดที่เพียงพอ เพื่อให้มั่นใจว่ากระบวนการฉีดจะราบรื่นและมีประสิทธิภาพช่องแม่พิมพ์ควรมีมุมร่าง ความหนาของผนัง ความคลาดเคลื่อน และการตกแต่งพื้นผิวที่เหมาะสม เพื่อป้องกันข้อบกพร่องและการเสียรูปในส่วนสุดท้าย
- พารามิเตอร์กระบวนการ: การตั้งค่าของกระบวนการฉีดส่งผลต่อพฤติกรรมการไหล อัตราการทำความเย็น การกระจายแรงดัน และการตกผลึกของวัสดุพลาสติกควรปรับพารามิเตอร์กระบวนการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพขั้นตอนการเติม การบรรจุ การพัก การทำความเย็น และการดีดออกของกระบวนการฉีดพารามิเตอร์กระบวนการควรได้รับการตรวจสอบและควบคุมเพื่อรักษาความสม่ำเสมอและคุณภาพในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตที่ทรงพลังและได้รับความนิยม ซึ่งสามารถสร้างชิ้นส่วนพลาสติกคุณภาพสูงที่มีรูปร่างและฟังก์ชันที่หลากหลายการฉีดขึ้นรูปมีบทบาทสำคัญในหลายอุตสาหกรรมที่ต้องพึ่งพาผลิตภัณฑ์พลาสติกเพื่อประสิทธิภาพและความสามารถในการทำกำไรการฉีดขึ้นรูปยังเป็นกระบวนการที่ท้าทายและพัฒนาซึ่งต้องใช้นวัตกรรมและการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการและความคาดหวังที่เปลี่ยนแปลงไปของลูกค้า
