Um guia prático para moldagem por injeção de borracha: regras de processo, materiais e design

Moldagem por injeção de borracha, descreve o processo de alimentação de um composto de borracha não curado através de um barril aquecido e injectá-lo, sob alta pressão, em uma cavidade fechada da matriz onde, calor e pressão, inicia um componente de elastômero acabado vulcanizado, Atualmente é o processo dominante para componentes de borracha de médio a alto volume onde tolerâncias apertadas, baixo flash e tempos de ciclo curtos são necessários Por favor, veja esta breve visão geral do ciclo do processo, os três tipos, Seleção de Composto 1TP8 T por níveis 1TP8 T D2000, uma estrutura simples para comparar a seleção entre compressão, transferência e injeção, e os contratantes finais custo real e ciclo-tempo “drivers” você deve pedir antes de aprovar uma ferramenta.

O que é moldagem por injeção de borracha? Uma resposta de 60 segundos

Como em qualquer processo de fabricação de alta pressão, a Moldagem por Injeção de Borracha é uma alimentação composta de circuito fechado através do componente resultante Ao contrário da Injeção de Plástico, onde você simplesmente derrete pellets termoplásticos e injeta a peça, os componentes de borracha de alta pressão são “vulcanizados” dentro da cavidade (curados quimicamente usando uma ligação cruzada de enxofre ou peróxido).A vulcanização é permanente, portanto a parte final deve ser cortada do sprue.

Uma unidade de injeção de borracha padrão (com parafuso alternativo alimentado ou carneiro) é pré-aquecer a borracha a 80-120 °Celsius, em seguida, injetar, usando cerca de 1500 atmosferas de pressão, através de um sistema de sprue, corredor e portão, em uma matriz mantida a 150 a 200 °Celsius Após um tempo de permanência de 60-180 segundos para os produtos químicos de reticulação interagirem você fica com uma peça acabada, que pode ser ejetada Uma combinação apertada de pré-aquecimento e alta pressão, com temperatura de matriz controlada com precisão, é a razão pela qual o processo desfruta de tempos de ciclo curtos, tolerâncias repetidamente apertadas e menos sucata do que os processos em lote, como moldagem por compressão.

Se você viajar para o piso de produção, as diferenças mais óbvias estão em escala Apenas algumas prensas de molde de injeção são necessárias para executar 400 + cavidades por dia em um ciclo de 30 Segundos ao produzir um programa de O-ring, em comparação com uma linha de compressão operada por pressão (lote) que exigiria dezenas de prensas e carregamento manual Nossa instalação engelhardt, com 400 máquinas de injeção de borracha que percorrem toda a China e Tailândia, produziria mais de 3000 Toneladas de componentes de Elastômero de uma linha de produção simples de operar Outro sinal visível de escala está no fluxo de prensas de alta tonelagem carregando, pedalando e soprando peças ao redor do relógio.

Capacidades de moldagem por injeção de borracha do Engelhardt inclua linhas alimentadas por tiras orgânicas e células dedicadas de borracha de silicone líquida (LSR), que abordaremos na seção de tipos abaixo.

Como funciona o processo de moldagem por injeção de borracha (passo a passo)

Como funciona a moldagem por injeção de borracha?

Seis estágios sequenciais Composto, pré-aquecimento, injetar, prender, curar, ejetar Perder um passo e o tiro falhar.

1. Composto. Mastigue, misture & coe.2-roll moinho ou misturador interno O composto não curado é cortado em tiras extrudáveis ou pellets em grande tubo em forma de tamanho de estoque de alimentação, pronto para a injeção Remediação interna de famílias de compostos como 1TP9 T, 1TP13 T, 1TP14 T, silicone, neoprene, borracha natural corta uma semana de prazo de execução para o cliente em oposição a obter o material pré-combinado de um compostor.
2. Alimentação &. tira estoque às vezes plastificar em uma pré-forma grossa partes & passa através de um quente (80-120 C reciprocando barril de parafuso O parafuso homogeneiza e alimenta um volume de tiro calibrado, mal morrer na frente da ponta do parafuso para o máximo controle Para borracha de silicone líquido o tiro é pré-medido em um gerador estático de 2 partes antes de ir para o bocal.
3. Injetar. um atuador hidráulico ou elétrico aciona o parafuso para a frente, para empurrar os plásticos de borracha através de um sistema de sprue e corredor, para dentro do elenco A injeção ocorre a 100-200 MPa em um tempo de 1-3 s para que não queimemos a borracha prematuramente no corredor.
4. Braçadeira & runfull. o grampo faz exatamente como seu nome diz e tentar manter as metades da ferramenta juntas contra a pressão injetada Casal de 100 toneladas de força de fixação para uma área projetada de 200 cm a 150 MPa. Se levemente preso haverá um evento de flash.
5. Morar. Este é o jogo inteiro na maioria das vezes A partir dos dados públicos da Dow Chemical sobre 1TP15 T de permanência é igual a cerca de 4-6 segundos por mm a 150-200 C. Uma peça de 5 mm de espessura precisaria de 20-30 segundos de permanência antes que o centro esteja totalmente reticulado Nós em 1TP2 T vemos a maioria das execuções de tempo de ciclo porque os engenheiros copiam o tempo de ciclo de uma parte mais fina sem re-trabalhar a habitação.
6. Eject & deflash. braçadeira abre e a parte acabada é empurrada para fora por pinos ejetores sucata runner é gurneyed afastado Ferramentas de injeção modernas recuperar sub 21TP20 T do ciclo em flash/runner resíduos, fornos de compressão obter 10-20%.

O ponto chave Este processo de seis etapas é uma função de segunda ordem onde o tempo de permanência é tempo de ciclo de primeira ordem Domine a fórmula do tempo de retorno do habitante e o ciclo é executado por si só.

Os 3 tipos de moldagem por injeção de borracha

 

Praticamente todas as taxonomias publicadas listam esses dois tipos de moldagem por injeção de borracha (a tira sólida orgânica e o silicone líquido).Nós incluímos o terceiro, porque a injeção de borracha termoplástica tornou-se sua própria categoriaDados do mercado global para TPE/TPR devem crescer a uma taxa média anual de pouco menos de 12,41TP20 T de cerca de $13 b em 2026 para pouco menos de $18 b em 2033; a fatia moldada por injeção da torta é onde a maior parte do volume está.

Se tratarmos o TPR como uma nota de rodapé de injeção de plástico, essa não é mais uma descrição precisa do mix de produção de 2026.

Injeção de borracha orgânica (Solid-Strip)

O cavalo de batalha estabelecido: 1TP9 T, 1TP13 T, neoprene, 1TP14 T e compostos de borracha natural funcionam como tiras sólidas alimentadas em um cilindro de parafuso, plastificadas e injetadas no molde Estimando a maioria das peças de borracha moldadas por injeção em peso, esta é a escolha ideal para remoção de intempéries automotivas, montagens antivibração, ilhós HVAC, vedações resistentes, etc. Layouts de cavidade típicos de 4-32.

O custo do composto é baixo e o orçamento da pré-mistura mínimo, a química da cura é previsível, a flexibilidade do processo é boa com faixa de durômetro variando de 40 vedações flexíveis Shore A a 90 arbustos estruturais Shore A.

Borracha de silicone líquido (1TP15 T) Moldagem por injeção

1TP15 T, ou moldagem por injeção líquida, é um silicone de dois componentes, curado com platina, que é vendido como líquidos de baixa viscosidade em tambores selados É um sistema de baixa viscosidade que é misturado com medidor em um misturador estático, injetado em um corredor frio e curado em uma ferramenta quente 170-200 C. 1TP15 Ts preencherão uma cavidade muito mais complexa do que um silicone sólido, o que os faz dominar o cuidado do bebê, tubulação médica, vedações implantáveis e juntas de iluminação automotiva.

1TP2 T atualmente executa células 1TP15 T dedicadas em médicos compatíveis com 1TP10 T e programas de iluminação Tier-1 automotiva, cavitiying até 16 por ferramenta.

Injeção de Borracha Termoplástica (TPR /TPE)

A borracha termoplástica não vulcaniza. Ela derrete, esfria e endurece em máquinas de moldagem por injeção de plástico e em uso pode ser recuperada em processo. TPR é o elastômero preferido para produtos de consumo exagerados (alças macias, solas de sapatos, peças de brinquedos) e algumas aplicações de vedação de interiores de automóveis onde o estilo supera a resistência ao calor.

A desvantagem: TPR reduziu significativamente a Resistência à Tração acima de cerca de 100 C e também sofre fluência sob carga estática, portanto não pode ser considerado um drop-in equivalente a 1TP9 T vulcanizado em condições sob o bonnet.

A linha inferior Escolha o material para a aplicação: orgânico para calor e hidrocarbonetos, 1TP15 T para biocompatibilidade e características finas, TPR para sobremoldagem reciclável à temperatura ambiente.

Materiais de borracha usados na moldagem por injeção

Quais materiais de borracha são comumente usados?

As seis famílias de compostos listadas abaixo compreendem mais de 951TP20 T de peças moldadas por injeção de borracha comercial total Cada uma tem um envelope de serviço exclusivo e o padrão 1TP8 T D2000 define um código Tipo (resistência ao calor) e Classe (resistência ao óleo) que a maioria das equipes de aquisição não aprende até que experimentem uma falha de campo Identificar a designação D2000 em um desenho elimina a maior confusão a jusante em relação a qual composto o moldador deve executar Isso também dá à aquisição um vocabulário comum entre os processos de moldagem ao comparar aspas.

A outra especificação que fica negligenciada é o encolhimento Compostos de borracha vulcanizada encolher cerca de 1,5-3,51TP20 T de cavidade-quente à temperatura ambiente e esse número varia com base no polímero de base, carga de enchimento, e temperatura de vulcanização O silicone é em direção à extremidade alta (2,5-3,51TP20 T), 1TP13 T é em direção à extremidade baixa (1,5-21TP20 T), e um desenho de impressão sem permissão de encolhimento nele convida a uma segunda revisão da ferramenta.

1TP2 T combina todas as 6 famílias de base internamente Nós costumávamos precisar de 8 árvores de valor diferentes, mas agora o problema composto-fornecimento foi fatorado fora do prazo de execução Podemos então comparar uma chamada de cliente para uma única máquina na mesma base.

Por favor, consulte nosso material de borracha e guia de seleção de durômetro para obter mais informações sobre como o durômetro se relaciona com a função da peça, e nosso seletor composto elastômero borracha para ajudá-lo a comparar entre famílias compostas.

Moldagem por injeção de borracha versus moldagem por compressão e transferência

Moldagem por injeção de borracha versus moldagem por compressão que você deve escolher?

Injeção, compressão e transferência são os três métodos de moldagem de borracha padrão atuais, e cada decisão de aquisição séria eventualmente pousa em qual processo especificar Em suma, a injeção ganha: a injeção oferece a melhor economia de volume, a tolerância mais apertada possível e o menor tempo de ciclo; a compressão tem o molde mais econômico sob 10 cavidades e as maiores partes; a transferência está no meio Uma resposta mais matizada depende de ‘uma questão de três parâmetros mensuráveis dos quais você e seu engenheiro devem concordar antes de pedir citações:

A Regra dos Três Sinais para a Seleção de Processos

No caso de citação, tendemos a usar apenas três sinais em vez de uma matriz Cada sinal escolhe independentemente um dos três processos, se dois dos três sinais escolherem o mesmo processo que é o processo correto.

• Sinal 1 volume 50 sobre 1 ano. Injeção de 50.000 unidades/ano. Transferência de 5.000 a 0.000. <5.000 compressão. Menos de 5.000 unidades/ano abaixo de 5.000 injeções nunca amortizam ferramentas pagas por unidade em relação ao menor custo da ferramenta de compressão.
• Sinal 2-Tolerâncias necessárias Injeção Não mais que 0,05 mm.0,1 mm. transferência.0,2 mm. tolerâncias trabalhos de compressão aceitáveis maiores tolerâncias envolvem maior pressão de flash e injeção em circuito fechado permite um controle de preenchimento de cavidade muito melhor.
• Sinal 3. viscosidade Comp. Injection with low-to-mid Mooney (ML 1+4 60) ou compostos duros que entregam ou compressão, porque o parafuso de injeção não gerencia a tira de alta viscosidade.

A maioria dos projetos de redução de custos que nós começamos com um componente que foi especificado como compressão Moldagem há aproximadamente cinco anos e agora está atingindo 80 k por ano Regra de três sinais captura que deriva (deriva) se dois dos três sinais agora ponto na injeção, a ferramenta paga de volta dentro de 6 meses.

Leia sobre cada processo alternativo com mais detalhes moldagem por compressão borracha e moldagem por transferência de borracha, e obtenha a matriz de comparação com mais dimensões do nosso matriz de comparação de processos de moldagem em formato imprimível.

Aplicações, indústrias e peças típicas

Peças moldadas por injeção de borracha são encontradas na maioria dos conjuntos concluídos, mas cinco indústrias principais produzem a maior parte do volume e tolerâncias precisas: automotiva, médica, eletrônica, encanamento/HVAC e equipamentos industriais Dentro de cada um, os produtos moldados variam de consumíveis de alto volume a montagens personalizadas de unidade única Os requisitos de certificação variam de acordo com a indústria e o melhor moldador também terá uma lista variada de certificações que apenas engrena com a sua muito antes de ver seu primeiro desenho.

• Automotivo (1TP3 T).Selos meteorológicos, ilhós, suportes de motor antivibração, conectores de linha de combustível, buchas de amortecedor, mangueiras de refrigeração Os fornecedores de nível 1 devem exigir documentação APQP com amostras prontas para PPAP e um moldador com pelo menos 1-2 milhões de peças/ano para cada programa.
• Médico e Farmacêutico (1TP10 T, 1TP6 T, ISO 10993).1TP15 T válvulas, tubulação, rolhas de seringa, conjuntos de mamilos, selos implantáveis 1TP15 T permanece rei neste dicat nós porque é biocompatível e moldável em células de sala limpa.1TP2 T's 1TP15 T linhas podem se orgulhar de ter 1TP10 T e LFGB aprovações.
• Eletrônica (1TP19 T 94).Tapetes de teclado, ilhós de cabo, juntas subaquáticas, vedações de conector As classificações 1TP19 T governam a escolha do composto; silicone retardador de chama e graus 1TP14 T são frequentes.
• Encanamento e HVAC (1TP11 T, 1TP12 T, 1TP7 T, 1TP8 T).Sedes de válvula, O-rings, acoplamentos de tubulação Para contato de água Potter é melhor se o composto é certificado no estágio de matéria-prima, em vez de como fornecido pelo moldador.
• Equipamento Industrial. Busing, pára-choques, lâminas de limpador, isoladores de vibração, rolos transportadores Enquanto o volume pode ser bastante grande, a tolerância é moderada, calor e resistência ao óleo são geralmente requisitos essenciais.

Um vislumbre de um verdadeiro instantâneo do programa Inicialmente, um programa de vedação meteorológica 1TP9 T de 420.000 unidades por ano, moldado por compressão na Europa em um ciclo de molde de 420 segundos com sucata 141TP20 T, foi movido para um programa de injeção de 8 cavidades na fábrica da Tailândia da 1TP2 T. Passando de um ciclo de 420 para 110 segundos, juntamente com uma redução para uma taxa de sucata de 1,81TP20 T e o roteamento gratuito para clientes norte-americanos efetivamente colocou o concorrente fora do trabalho sem perturbação da cadeia de suprimentos O retorno das ferramentas ocorreu em menos de 4,5 meses.

No caso de peças de inserção de metal moldadas (brackets) com borracha, conectores de fluido, suportes de vibração (substâncias de vibração) como estes, então você precisa procurar ligação borracha-metal, que é um processo alternativo distinto da injeção de borracha tradicional e requer seu próprio layout de máquina.

Considerações de design, custo e tempo de ciclo

Regras de design de moldes que mantêm o flash e a subcura sob controle

A maneira mais barata de garantir tolerância em uma peça de borracha de injeção é acertar a ferramenta na primeira vez Rascunhos na faixa de 0,5-2 em todas as faces verticais, linhas de separação longe de áreas críticas de vedação, tamanhos de portão iguais ao fluxo composto (1-2 mm para estoques de baixo Mooney, 3-4 mm para alto Mooney), profundidades de ventilação de 0,025-0,05 mm para expelir o ar aprisionado sem composto de sangramento Para compostos com mecanismos de cura à base de zinco, as próprias cavidades do molde devem ser cromadas ou nitretadas.

O flash raramente é um defeito de causa raiz única. Embora esta seja uma lista dos culpados mais frequentes Os quadros-guia de solução de problemas publicados pela Apple Rubber piscam como um problema de cinco fatores dos sistemas: danos à ferramenta, pressão de injeção excessiva, força de fixação deficiente, contaminação composta e velocidade de injeção rápida demais Quando o flash ocorre em uma ferramenta em execução, a correção geralmente é um ajuste emparelhado das velocidades de fixação e injeção.

O que realmente gera custo

• Custo de ferramentas.$8 K por protótipo de ferramenta de aço de cavidade única, $40K $5 para um corredor quente de 32 cavidades, ferramentas de produção de auto deflashing O protótipo de ferramentas de alumínio pode reduzir o custo do protótipo para $3 K-$6 K, no entanto desgastar após cerca de 5.000 tiros.
• Custo do composto por kg. Borracha natural $1.80-$2.50/kg; EPDM $2.50-$3.50/kg; NBR $3.00-$4.50/kg; silicone $8-$15/kg; FKM $30-$80/kg. O composto é o principal custo variável de peças de alta cavitação.
• A cavitação do tempo do ciclo O trabalho por-parte e o custo da máquina são aproximadamente tempo do ciclo dividido pela cavitação Um ciclo de 90 segundos em uma ferramenta da 16-cavidade faz uma parte cada 5.6 segundos do tempo da máquina que é de onde a economia do volume para a injeção vêm.
• Tiros de amortização. Uma ferramenta de injeção $24.000 amortiza a $0,80 por peça em 30.000 tiros, ou $0,24 por peça em 100.000 tiros. A maioria dos programas de injeção de borracha atinge o ponto de equilíbrio em uma unidade contra moldagem por compressão entre 10.000 e 30.000 tiros cumulativos.

Otimização do Tempo do Ciclo

O tempo de ciclo pode ser manipulado com três alavancas de comprimento do corredor, vulcanização e estratégia de resfriamento e estes não podem ser otimizados de forma independente O corte do corredor 30 mm curto pode diminuir o tempo de injeção em 2-3 segundos O aumento da temperatura do molde de 170 C para 190 C pode diminuir o tempo de permanência da vulcanização em 20-301TP20 T para a maioria dos compostos (o benchmark dos dados 1TP15 T da Dow é de cerca de 4-6 segundos de permanência por milímetro de espessura da parede) Mas a temperatura mais alta do molde encurta a vida útil da ferramenta e corre o risco de queimar o corredor, de modo que a verdadeira otimização é encontrar a temperatura na qual a permanência diminui não vem a um custo de manutenção excessiva da ferramenta.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre moldagem por injeção de borracha e moldagem por injeção de plástico?

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A diferença fundamental é a cura A injeção plástica derrete pellets termoplásticos, injeta-os em um molde frio, e resfria-os para solidificar A moldagem por injeção de borracha pré-aquece o composto de borracha não curada, injeta-os em um molde quente e usa o calor para desencadear a vulcanização química de uma reação de reticulação permanente que não pode ser revertida Como consequência, a ferramenta de borracha funciona significativamente mais quente (150-200 C vs 20-60 C), o tempo de ciclo é tipicamente ditado pela permanência da vulcanização em vez de resfriamento, e as peças de borracha não podem ser re-fundidas ou recicladas à maneira dos termoplásticos.

Quanto tempo leva para fazer um molde de injeção de borracha?

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O prazo de execução típico para um molde de produção de aço é de 4-8 semanas, dependendo da cavitação e se um sistema de corredor quente é especificado As ferramentas de alumínio protótipo são mais convenientes, enviadas em 2-3 semanas.

Qual é a quantidade mínima de pedido (MOQ) para moldagem por injeção de borracha?

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A produção MOQ é em média de 5.000-10.000 unidades para um molde de injeção dedicado, pois o custo da ferramenta tem que ser amortizado em pelo menos tantas peças para superar a economia por peça da moldagem por compressão Para produção de protótipos ou aplicações de ponte, o 1TP2 T pode funcionar apenas 500 unidades em cavidades compartilhadas, mas a um preço premium O MOQ exato depende de uma função de cavitação, composto e se o molde é novo ou existente.

A moldagem por injeção de borracha pode lidar com a sobremoldagem em inserções de metal?

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Sim e a ligação borracha-metal é um dos processos de sobremoldagem mais comuns As inserções de metal seriam primeiro carregadas com o agente de ligação como Chemlok, depositado na cavidade anterior ao tiro e a borracha é curada na superfície da inserção Após a cura, o conjunto final ligado é um único componente.

Como o tempo de ciclo se compara à moldagem por compressão?

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A injeção é normalmente 2-4 mais rápida por peça do que a moldagem por compressão, em grande parte porque o composto já está quente quando depositado em uma cavidade quente existente, em vez de ser despejado a frio no molde.

A moldagem por injeção de borracha é adequada para protótipos de baixo volume?

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Depende da peça Normalmente, abaixo de cerca de 5.000 unidades por ano, o preço da ferramenta não amortizará versus moldagem por compressão Mas se a peça tiver tolerâncias muito apertadas (0,05 mm) ou uma forma complexa ou precisar corresponder a um processo específico durante a qualificação, então um protótipo de molde de injeção de alumínio geralmente pode ser a escolha certa (esperar até $3.000-$6.000 no custo da ferramenta e até 2-3 semanas de prazo de entrega.

Este guia foi montado e validado pela equipe de engenheiros de fórmulas de ciclo-tempo de referência 1TP2 T a partir dos dados técnicos 1TP15 T publicados pela Dow Chemical, classificações de materiais de acordo com 1TP8 T D2000, dicas de solução de problemas de defeitos derivadas do guia de campo da Apple Rubber e ampla experiência de produção (15 anos) obtida das instalações de processamento da 1TP2 T na China & Tailândia Os tempos de ciclo exatos, preços de ferramentas e recomendações de compostos estão sujeitos às necessidades de volume, geometria e certificação e podem estar em algum lugar dentro dos parâmetros indicados neste guia.