การฉีดขึ้นรูปคืออะไร?

การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงโดยการหลอมพลาสติกดิบและนำทางเข้าไปในแม่พิมพ์ ส่วนประกอบหลักของแม่พิมพ์ฉีดขึ้นรูป ได้แก่ ถังพักพลาสติก กระบอกฉีด และสกรูแบบเคลื่อนที่ไปมา ก่อนการฉีด พลาสติกดิบจะถูกผสมกับสีและสารเสริมแรง

คุณลักษณะของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยการฉีด

การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตชิ้นส่วนพลาสติก โดยใช้วัสดุเทอร์โมพลาสติก เทอร์โมเซต หรืออีลาสโตเมอร์ในการผลิตชิ้นส่วน วัสดุที่ใช้มีมากมายมหาศาล รวมถึงพอลิเมอร์หลายหมื่นชนิด โดยจะนำมาผสมกับวัสดุและโลหะผสมอื่นๆ เพื่อให้ได้คุณสมบัติที่หลากหลาย นักออกแบบจะเลือกวัสดุที่เหมาะสมตามคุณสมบัติและฟังก์ชันที่ต้องการในชิ้นส่วนสำเร็จรูป ในระหว่างกระบวนการออกแบบแม่พิมพ์ ต้องเลือกวัสดุแม่พิมพ์อย่างระมัดระวัง เนื่องจากวัสดุแต่ละชนิดต้องการพารามิเตอร์การขึ้นรูปที่แตกต่างกัน
การฉีดขึ้นรูปพลาสติกต้องการค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำของอุณหภูมิและระดับความเครียด ระดับความเครียดสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 0.15 เปอร์เซ็นต์ สามารถปรับพารามิเตอร์เหล่านี้ให้ตรงตามความต้องการของโครงการฉีดขึ้นรูปได้ ผลิตภัณฑ์ที่ได้สามารถตรวจสอบคุณภาพได้ง่ายโดยการวัดความเครียดและอุณหภูมิของชิ้นส่วนแม่พิมพ์แบบเรียลไทม์
การฉีดขึ้นรูปเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการไหลแบบราบเรียบของพอลิเมอร์ อย่างไรก็ตาม ยังคงมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดความแปรผันทางความร้อนจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งภายในโพรงขึ้นรูปชิ้นส่วน ดังแสดงในรูปที่ 4 ชิ้นส่วนมีบริเวณที่มีแรงเฉือนสูงและต่ำ บริเวณที่มีแรงเฉือนสูงจะไหลอยู่ด้านล่างของชิ้นส่วน ในขณะที่บริเวณที่มีแรงเฉือนต่ำจะไหลอยู่ด้านบน
การฉีดขึ้นรูปใช้ในการผลิตชิ้นส่วนพลาสติกหลากหลายประเภท ตั้งแต่ชิ้นส่วนขนาดเล็กไปจนถึงแผงตัวถังรถยนต์ทั้งคัน ชิ้นส่วนเหล่านี้สามารถทำจากวัสดุที่แตกต่างกันได้ เช่น โพลีโพรพีลีนสำหรับของเล่น และ ABS สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค นอกจากนี้ยังสามารถทำจากโลหะ เช่น อะลูมิเนียมหรือเหล็กได้อีกด้วย
อุณหภูมิหลอมเหลวของชิ้นส่วนพลาสติกต้องเหมาะสมกับข้อกำหนดของโครงการ แม่พิมพ์ควรมีขนาดใหญ่พอที่จะผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการได้ เพื่อลดผลกระทบของการหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอต่อความแม่นยำของขนาดผลิตภัณฑ์ นอกจากอุณหภูมิแล้ว แม่พิมพ์ยังต้องได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงคุณสมบัติของวัสดุด้วย

การผลิตเครื่องมือ

ชิ้นส่วนขึ้นรูปด้วยการฉีดขึ้นรูปนั้นผลิตโดยใช้แม่พิมพ์ กระบวนการนี้เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งต้องมีการปรับแต่งเพื่อให้ได้ขนาดและการทำงานที่เหมาะสม ส่วนประกอบหลักของแม่พิมพ์คือฐาน ซึ่งเป็นที่ยึดของช่องว่าง ตัวดันชิ้นงาน และท่อระบายความร้อน ขนาดและตำแหน่งของส่วนประกอบเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณภาพ ช่องระบายอากาศที่มีขนาดไม่ถูกต้องอาจทำให้อากาศเข้าไปในชิ้นส่วนระหว่างกระบวนการขึ้นรูป ซึ่งอาจนำไปสู่ฟองอากาศ รอยไหม้ และคุณภาพของชิ้นส่วนที่ไม่ดี
วัสดุที่ใช้ในการผลิตแม่พิมพ์มักจะเป็นเหล็กกล้าเครื่องมือ H-13 เหล็กกล้าชนิดนี้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนขึ้นรูปด้วยการฉีดขึ้นรูป เนื่องจากมีค่าการยืดตัวต่ำ วัสดุที่ใช้ในการผลิตแม่พิมพ์สำหรับชิ้นส่วนขึ้นรูปด้วยการฉีดขึ้นรูปโดยทั่วไปจะมีกำลังรับแรงดึงสูง วัสดุที่ใช้สำหรับแม่พิมพ์ขึ้นรูปด้วยการฉีดขึ้นรูปโดยทั่วไปคือเหล็กกล้าไร้สนิม 420 หรือเหล็กกล้าเครื่องมือ H-13 วัสดุเหล่านี้เหมาะสำหรับกระบวนการขึ้นรูปด้วยการฉีดขึ้นรูปส่วนใหญ่ และมีกำลังรับแรงดึงเทียบเท่ากับชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยการตีขึ้นรูปหรือ MIM
อีกส่วนสำคัญของการผลิตเครื่องมือคือการออกแบบแม่พิมพ์ การออกแบบแม่พิมพ์โดยกำหนดมุมเอียง (draft angle) นั้นสำคัญมาก เพราะจะทำให้การดีดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ง่ายขึ้นและลดต้นทุน แนะนำให้ใช้มุมเอียง 5 องศาเมื่อออกแบบชิ้นส่วนที่มีความสูง การเลือกมุมเอียงที่เหมาะสมนั้นจำเป็นอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนพลาสติกปราศจากฟองอากาศหลังจากการฉีดขึ้นรูป
ต้นทุนการผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกอาจสูงถึง 151,000 ปอนด์ (ประมาณ 3,000 ดอลลาร์สหรัฐ) ของต้นทุนชิ้นส่วนที่ฉีดขึ้นรูป ด้วยนวัตกรรมด้านวัสดุและการออกแบบแม่พิมพ์ การผลิตแม่พิมพ์จึงมีประสิทธิภาพและคุ้มค่ามากขึ้น

การตกแต่งพื้นผิวของชิ้นส่วนขึ้นรูปด้วยการฉีด

การตกแต่งพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยการฉีดพลาสติกนั้นมีผลต่อรูปลักษณ์และประสิทธิภาพของชิ้นส่วนได้หลากหลาย วัสดุแต่ละชนิดเหมาะสมกับการตกแต่งพื้นผิวที่แตกต่างกัน โดยพลาสติกบางชนิดเหมาะกับการตกแต่งพื้นผิวเรียบมันเงามากกว่าชนิดอื่น ประเภทของการตกแต่งพื้นผิวยังได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย รวมถึงความเร็วในการฉีดและอุณหภูมิหลอมเหลว ความเร็วในการฉีดที่สูงขึ้นช่วยปรับปรุงคุณภาพของพื้นผิวพลาสติกโดยลดความชัดเจนของรอยเชื่อมและปรับปรุงรูปลักษณ์โดยรวมของชิ้นส่วนให้ดีขึ้น
สำหรับการตกแต่งพื้นผิวพลาสติกให้เรียบเนียน บริษัทบางแห่งอาจต้องการความหยาบสูงบนชิ้นส่วน ในขณะที่บางแห่งอาจชอบพื้นผิวที่หยาบกว่า แต่ทั้งสองแบบก็มีข้อดีแตกต่างกันไป ประเภทของพื้นผิวที่เลือกจะขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และการใช้งานของชิ้นส่วน ตัวอย่างเช่น พื้นผิวพลาสติกที่มันเงาอาจเหมาะสมกว่าสำหรับชิ้นส่วนเพื่อความสวยงาม ในขณะที่พื้นผิวที่หยาบกว่าอาจเหมาะสมกว่าสำหรับชิ้นส่วนเชิงกลที่ต้องมีความทนทานและคุ้มค่า
การตกแต่งพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยการฉีดพลาสติกมักได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมกับการใช้งาน ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนบางชิ้นต้องการพื้นผิวที่หยาบ เนื่องจากต้องการแรงเสียดทานสูงกว่า ชิ้นส่วนเหล่านี้อาจต้องใช้กระบวนการพ่นทรายเพื่อให้ได้พื้นผิวที่ต้องการ นอกจากนี้ยังสามารถใช้กระบวนการอื่นๆ เพื่อควบคุมพื้นผิวของพลาสติกได้อีกด้วย
ลักษณะการตกแต่งพื้นผิวขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ รวมถึงการออกแบบและรูปทรงของชิ้นส่วน ชนิดของวัสดุ สารเติมแต่ง และอุณหภูมิก็มีผลต่อลักษณะการตกแต่งพื้นผิวเช่นกัน จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาลักษณะการตกแต่งพื้นผิวตั้งแต่เนิ่นๆ ในกระบวนการออกแบบ

ความสำคัญของการดำเนินการขั้นที่สองเพื่อปรับปรุงความแม่นยำ

แม้ว่าชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยการฉีดพลาสติกส่วนใหญ่ไม่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเพิ่มเติม แต่ชิ้นส่วนบางอย่างก็จำเป็นต้องผ่านกระบวนการประเภทนี้ ผิวสำเร็จของชิ้นส่วนจะกำหนดประสิทธิภาพการทำงานและกระบวนการเพิ่มเติมที่จำเป็น ขึ้นอยู่กับหน้าที่ของชิ้นส่วนนั้น ผิวเรียบหรือผิวขรุขระอาจเหมาะสม นอกจากนี้ ชิ้นส่วนบางชิ้นอาจต้องมีการเตรียมพื้นผิวก่อนการติดกาว ดังนั้นผิวสำเร็จที่แม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อให้ได้ผิวสำเร็จที่ต้องการ ผู้ผลิตชิ้นส่วนด้วยการฉีดพลาสติกควรมีประสบการณ์ในการขึ้นรูปวัสดุที่แตกต่างกัน เขาหรือเธอควรมีความรู้เกี่ยวกับวิธีการจำลองการไหลของแม่พิมพ์ นอกจากนี้ ผู้ผลิตที่มีประสบการณ์ยังรู้วิธีการผสมวัสดุเพื่อให้ได้สีที่ต้องการ โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการทาสีเพิ่มเติม
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งต้องการความแม่นยำและถูกต้อง ต้องเลือกอุณหภูมิที่เหมาะสมของพลาสติกหลอมเหลว รวมถึงแม่พิมพ์ด้วย แม่พิมพ์ต้องได้รับการออกแบบให้พลาสติกไหลได้อย่างถูกต้อง นอกจากนี้ ต้องทำจากวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่ดีที่สุดสำหรับชิ้นส่วนนั้นๆ สุดท้าย ต้องให้เวลาที่เหมาะสมเพื่อให้ชิ้นส่วนแข็งตัวก่อนที่จะนำออกจากแม่พิมพ์ ปัญหาเหล่านี้หลายอย่างสามารถแก้ไขได้ด้วยเครื่องมือพิเศษที่ปรับแต่งให้เข้ากับการออกแบบชิ้นส่วนนั้นๆ
การฉีดขึ้นรูปเปิดโอกาสให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนได้ในต้นทุนต่ำ นอกจากนี้ยังช่วยให้ผู้ผลิตสามารถสร้างชิ้นส่วนที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและมีฟังก์ชันการทำงานหลากหลายได้อีกด้วย

editor by CX 2023-06-12