Moldagem por Transferência de Borracha: O Guia de Decisão do Engenheiro para Peças Complexas

A moldagem por transferência de borracha é um processo de molde fechado no qual uma quantidade medida de borracha não curada é forçada de um pote de transferência através de corredores para uma cavidade aquecida, produzindo peças sem flash com inserções de metal em cerca de 3 a 10 minutos por ciclo Este guia cobre o processo físico, uma comparação de seis dimensões contra compressão e moldagem por injeção, dados de custo específicos, compatibilidade de elastômeros em cinco famílias e uma árvore de decisão baseada em volume que mostra quando a moldagem por transferência ganha 300 e quando não ganha.

O que é moldagem por transferência de borracha?

Borracha transferência cargas originando não curadas borracha cargas são pré-pesadas no carregador de borracha não curada (trans alimentador), em seguida, caiu no pote de transferência (câmara de carregamento).A partir daqui a carga de borracha não curada altamente pressurizada (através do êmbolo hidráulico) é injetada através do sistema de corredor para as cavidades do molde aquecido, onde a vulcanização ocorre. (Em comparação com a moldagem por compressão, onde as cargas de borracha não curada são carregadas diretamente na cavidade).

O processo existe apenas entre compressão e injeção em quase tudo: custo de ferramentas, tempo de ciclo, tolerância e economia volumétrica É aquela posição intermediária que os engenheiros automaticamente se voltam para ela onde a compressão sozinha não pode e a conta de ferramentas $25,000-$50,000 da injeção não seria economicamente viável em volumes anuais.

Para que é utilizada a moldagem por transferência?

A moldagem por transferência é empregada principalmente para fabricar peças de borracha com uma inserção de metal integral, ou seja. componentes ligados borracha-metal, vedações de geometria complexa que requerem flash próximo de zero e quando as ferramentas de injeção seriam muito grandes para as quantidades de volume médio produzidas. A moldagem por transferência domina quatro indústrias: gás natural (vedações faciais para válvulas de gás), elétrica (moldada em torno de contatos de fio de vela de ignição), hidráulica (vedações labiais e vedações em U com bordas afiadas) e aeroespacial (buchas resistentes a vibrações com núcleos de metal colado).

Como funciona a moldagem por transferência de borracha (processo de 6 etapas)

 

A moldagem por transferência de borracha é um processo que combina as vantagens de carga de compressão e o fluxo de moldagem por injeção acionado por pressão. É isso que ocorre da pré-forma à peça final:

1. Preparação pré-forma A borracha curada na forma de uma lesma (“pre-form”) é pesada e moldada para caber em todas as cavidades do molde mais o sistema sprue (tipicamente 5-151TP20 T volume extra).
2. Insira a pré-forma no pote de transferência A pré-forma é carregada no pote de transferência, uma cavidade preenchida com um cilindro como mostrado abaixo, que fica no topo da placa da cavidade Com o molde fechado sob a placa de prensa, o ciclo começa.
3. Compressão do êmbolo Um êmbolo hidráulico cai no recipiente de transferência, empurrando para baixo contra a borracha aquecida, exercendo uma força entre 10 e 20 MPa e bombeando a borracha aquecida através do conjunto de sprue para as cavidades.
4. Enchimento cavidade. A borracha fundida corre em 4 fluxos de borracha através de cavidades 0. uma única pré-forma pode preencher centenas de pequenas cavidades quando o corredor está equilibrado.
5. Vulcanização sob calor e pressão. Segurando o molde 80 °C de 150 °C durante 18 minutos (seções mais longas) enquanto o elastômero termofixo reticula em sua forma elástica final.
6. Ejeção e desembaraçamento Uma vez que o êmbolo se retrai, o molde se abre e as peças acabadas ejetam a almofada de sprue e o flash menor são raspados para trás, muitas vezes o único pós-treinamento necessário.

Quanto tempo demora o processo de moldagem por transferência?

Um ciclo de transferência completo (carga-fechar-transferir-curar-ejetar) leva 3-10 minutos para a maioria das peças técnicas de borracha, com paredes mais espessas (>espessura de parede de 10 mm) esticando até 15 minutos e vedações mais finas reduzindo para 90-120 segundos. Mais rápido que a moldagem por compressão (5-15 min) porque o calor é transferido da borracha extrudada quando empurrado através do sistema sprue, mais lento que moldagem por injeção borracha (0,5-3 min) porque a pré-forma tem que ser medida manualmente e recarregada Para o contexto, a moldagem por transferência de resina de alta pressão (HP-RTM) usada em peças como painéis de portas automotivas leva de 1-5 min por ciclo versus 30-60 min para o processo líquido da velha escola.

Moldagem por transferência versus moldagem por compressão versus moldagem por injeção: a matriz de decisão

Qualquer moldagem de peça de borracha também pode ser viável com transferência hipoteticamente (a) ser moldada por compressão ou moldada por injeção, sendo a questão qual peça é a que custa menos por peça boa no volume designado. Abaixo está uma tabela que converte compensações típicas de desempenho em números econômicos reais.

Esses números são importantes porque os processos não apenas se sobrepõem; em certos tamanhos de lote um processo na verdade “wins” como o mais econômico Abaixo de 5.000 partes/ano, os custos amortizados de ferramentas de $2 K-$8 K para compressão (mesmo contabilizando o tempo pós-usinagem) superam a transferência por causa de seu longo tempo de ciclo Em 100.000 partes e acima, o tempo de ciclo de injeção muito mais curto (prêmio de ferramentas $25 K +) torna o custo por peça tão baixo que o preço extra de ferramentas é insignificante em semanas O abismo no meio 5 K-50 K, onde temos muitos tempos de pós-usinagem de borracha, mas muito poucas partes/mês para injeção, parece subpovoado e, portanto, promissor para as vantagens particulares da transferência.

A Regra 5-30-50 para o Sweet Spot da Moldagem por Transferência

A partir da comunicação de aquisição de cada fabricante, existe de facto uma regra prática simples para quando a transferência se torna o processo ideal Sem exceção, selecione a moldagem por transferência se todas estas três condições forem cumpridas:

• Assumindo 12 meses de trabalho por ano, 5.000+ partes/ano dá ferramentas amortizadas gastas de pelo menos $6.5 K, mas não uma caminhada alta que você deve olhar para o dinheiro e sucata até que você possa pagar a injeção
• Trinta ou menos cavidades (o número máximo), de modo que a pressão do corredor se distribua uniformemente e o processo não se transforme em bancos de corredores desequilibrados
• Volume máximo de disparo de 50 cm ou menos Volume máximo de disparo de 50 cm, de modo que uma única pré-forma possa preencher todas as cavidades normalmente sem exigir um tempo de permanência térmica (o que conduziria a compressão na faixa de milhares de dólares por ferramenta).

When any two of these three parameters are exceeded – case in point, 200,000 parts/year and 60 cavities – the 5-30-50 Rule says move to moldagem por injeção borracha. Quando todos os três parâmetros são excedidos, o molde de compressão geralmente se torna melhor em termos de custos. Embora não seja infalível, esta regra parece abranger aproximadamente 801TP20 T de cenários RFQ reais na prática.

Qual é melhor: moldagem por transferência ou moldagem por injeção?

A moldagem por transferência vence se o volume da peça for inferior a ~50.000/ano E a peça tiver inserções de metal/precisa de arestas vivas (selos labiais, U-cups).A moldagem por injeção ganha em execuções de produção superiores a ~100.000/ano com geometria simples e sem inserções de metal; O volume de“ de meio-termo deve ser conectado a uma equação de custo total de propriedade: o ciclo de 1 minuto da injeção@4 vezes o rendimento consome o prêmio da ferramenta $25 K em alguns milhares de partes, então você sempre deve esperar que um engenheiro de compras execute uma equação de custo por tiro de maçãs/maçãs em vez de estimativas em ”alto vs baixo volume“ A equipe de análise de moldes H&H diz que o custo por tiro amortizado sobre o volume restante é o que impulsiona esta decisão, não ”o custo inicial da ferramenta“.

Vantagens e Limitações da Moldagem por Transferência de Borracha

Uma quebra honesta de vantagens e desvantagens pode ser mais instrutiva do que uma lista de recursos, porque as fraquezas da moldagem por transferência são previsíveis e as vitórias são específicas da geometria e do volume, em vez de universalmente aplicáveis.

Quando escolher a moldagem por transferência: uma estrutura de decisão

A seleção de equipamentos não é uma variável para peças de borracha Aqui está o fluxograma de seleção de processos por ordem de prioridade:

Duas perguntas: “Existem inserções de metal?” e “Qual é o volume anual?” geralmente decifram a resposta à pré-triagem RFQ em menos de 30 segundos. Serviços de moldagem por transferência de borracha da Engelhardt pode entregar uma revisão DFM e cotação de ferramentas em dois dias úteis, com produção de base dupla (China e Tailândia) para minimizar as tarifas para os compradores dos EUA e da UE.

Materiais e Aplicações: Compatibilidade de Elastômeros para Moldagem por Transferência

A moldagem por transferência funciona com quase todos os elastômeros termofixos, e a maioria dos plásticos térmicos (epóxi, fenólicos).A escolha do material certo afeta todos os outros aspectos do processo. A estabilidade do molde, o tempo de cura, a vida útil da peça e a determinação do tipo de liga é geralmente a primeira discussão que o engenheiro de projeto tem com o moldador. ASTM D1418 a nomenclatura define as diferentes classes de elastômeros e ASTM D2000 especificações de grau/tipo/classe para produtos de borracha de grau automotivo.

Cinco compostos representados aqui são usados predominantemente em aplicações de moldagem por transferência industrial.

Uma peculiaridade, raramente notada em guias de processo e solução de problemas: tanto 1TP15 T quanto HCR (borracha de alta consistência) são “silicone” em sua folha de dados, mas funcionam em diferentes temperaturas de molde (177-204 vs 157-200 C) e químicas de cura O desempenho de moldagem contínua de ferramentas HCR não pode simplesmente ser transferido para um ciclo 1TP15 T sem ajustes no perfil térmico um fato surpreendentemente novo para muitos clientes de silicone pela primeira vez incorporados Para peças de borracha complicadas com características metálicas, a ligação borracha-metal ocorre no próprio ciclo de moldagem por transferência, preparando a inserção de metal em uma solução de promoção de adesão antes de carregá-la na cavidade secundária de ligação que a compressão requer.

“Sempre que uma especificação de peça requer moldagem por transferência com inserções metálicas, a primeira pergunta feita por nossos gerentes no departamento de compras não é sobre volume ou a tolerância, mas sobre o primer de adesão desejado pelo cliente na superfície da inserção Essa resposta determinará o tempo de ciclo, a taxa de rejeição e SE a peça conseguirá através de testes de vibração Muitas vezes recebemos desenhos de tolerância sem o primer especificado e citamos dar a nós mesmos mais espaço até obtermos essa resposta.”

 

Os guias da indústria raramente atribuem valores em dólares aos custos de transferência de borracha porque todos os fatores atribuem geometria em dólares, número de cavidades, revestimento de cavidades, média de feat decapa, Há informações publicadas suficientes, no entanto, para desenvolver um modelo de custo confiável, e o valor é importante porque as equipes de compra que citam a moldagem por transferência contra a moldagem por injeção estão operando com suposições erradas de que ‘a transferência é sempre mais barata’

O prazo de entrega segue tendências semelhantes: a entrega nominal do molde está disponível em 3-4 (mas a janela do ‘mundo real’ está disponível em 3-4 para aprovação de primeiro artigo é bastante mais longa 6-10 wks uma vez que você leva em consideração a revisão DFM, amostragem e qualificação dimensional), embora nos bastidores os compradores dos EUA e da Europa que trabalham com fornecedores asiáticos possam procurar facilitar uma produção de base dupla (ferramentas da China + moldagem da Tailândia, ou o contrário) que economizaria 15-251TP20 T imposto sobre componentes importados de alguns códigos de Cronograma Tarifário Harmonizado sem adicionar ao prazo de entrega um tipo muito específico de alavanca de redução de custos aqueles que possuem capacidades globais de cadeia de suprimentos de país único não podem. Para obtenha uma cotação de moldagem por transferência onde ambos os locais de produção são precificados na frente, a maioria dos moldadores pede o desenho da peça, o volume anual e o grau do material alvo antes de citar.

A moldagem por transferência de borracha é mais precisa do que a moldagem por compressão?

Resposta

Sim, por aproximadamente uma classe de tolerância A moldagem por transferência mantém ±0,10 mm com ferramentas padrão e ±0,05 mm com ferramentas de precisão; a moldagem por compressão corre mais perto de ±0,20 mm. Para características t mais leves que ±0,0 mm, nenhum processo ganha ±0,0 moldagem por injeção especificar ou planejar uma etapa de usinagem secundária.

Qual é a diferença entre moldagem por transferência e moldagem por transferência de resina (RTM)?

Resposta

A moldagem por transferência de resina (RTM) é um processo composto no qual a resina termofixa líquida é injetada em um molde fechado contendo reforço seco, geralmente simplesmente vidro ou fibra de carbono É usada para fazer peças compostas reforçadas com fibra, não produtos de borracha pura O ferramental RTM convencional funciona entre cerca de 30-60 minutos por ciclo; variantes de alta pressão usadas em compósitos automotivos podem usar ciclos de injeção de 1-5 min. A moldagem por transferência de borracha não envolve reforço de fibra, e necessariamente envolve borracha vulcanizada, mas é um processo conceitualmente relacionado: usado para processar elastômero não curado pré-composto em partes acabadas de borracha sólida ou componentes de borracha e metal ligados É apenas o mesmo verbo usado em dois cantos diferentes de fabricação.

Quão duráveis são os produtos de borracha moldados por transferência?

Resposta

Todos os resultados de durabilidade relatados são para o composto usado, não a técnica de processamento Uma peça 1TP9 T moldada por transferência usada para aplicações de vedação de sistema de água sustentou 15-25 anos de serviço; o mesmo conceito usado em aplicações externas 1TP13 T fraturadas em 2 anos de ataque de ozônio Da mesma forma, o processo em si tem estabilidade dimensional marginalmente melhor e controle de flash do que a moldagem por compressão, levando a maior consistência nas superfícies de vedação e vida útil prolongada como junta em aplicações de fluidos Se sua aplicação envolve temperaturas elevadas ou produtos químicos agressivos, os compostos 1TP14 T ou 1TP16 T são a escolha recomendada independente da tecnologia de moldagem Escolha os materiais da peça primeiro, depois o processo segundo.

Pode transferir moldagem lidar com inserções de metal?

Resposta

Sim fato este é quase o benefício único da moldagem de transferência sobre a compressão As inserções de metal são carregadas na matriz da cavidade antes do molde, e as transferências de borracha ao redor da inserção sob pressão formando uma junta mecânica mínima As aplicações típicas incluem montagens de choque, buchas do sistema de acionamento, vedações faciais e vedações de conectores elétricos onde um terminal elétrico de metal está sendo formado no corpo de borracha A superfície da inserção é normalmente pré-tratada com um primer químico como Chemlok ou Megum para estabelecer uma ligação borracha-metal na presença de vibração e ciclagem térmica Saiba mais sobre recursos de inserção e sobremoldagem para peças coladas.

Qual é a quantidade mínima de pedido para peças moldadas por transferência personalizadas?

Resposta

As quantidades mínimas de pedidos na transferência são impulsionadas pela amortização da ferramenta, não pela economia por execução Uma vez que a ferramenta é paga, a maioria dos pedidos de 5000 peças por liberação e alguns executarão lotes de teste menores de 100 peças de moldagem2000 durante a aprovação da primeira peça para amostras de qualificação No entanto, o MOQ raramente é a pergunta certa a fazer primeiro A decisão mais importante é se o investimento em ferramentas é justificado no volume anual esperado se a demanda anual total ao longo da vida útil da ferramenta permanecerá sob cerca de 2.000 peças, a moldagem por compressão quase sempre produz um custo total por peça menor do que a moldagem por transferência, mesmo com tolerâncias um pouco piores e mais mão de obra de deflashing Para volumes anuais acima de 5.000 peças com inserções de metal ou recursos de borda afiada, a flexibilidade MOQ da moldagem por transferência torna-se uma vantagem econômica genuína, particularmente em comparação com o tamanho mínimo de ordem de moldagem por injeção maior impulsionado pela contagem de aquisições sempre deve executar um modelo de custo por peça, incluindo a amortização do processo de ferramenta, comprometendo apenas o custo total de trabalho, o custo total de trabalho pousando o processo de trabalho e o custo de sucata de sucata raramente informando o custo total de trabalho total de tempo sozinho.

Uma palavra sobre fontes: os números sobre o custo e ferramental intervalos de dólares neste guia origina-se de referências da indústria publicados, tais como H & H Moldes, manuais de elastômero, etc. Eles são exemplos típicos e não refletem médias, citações reais dependem da complexidade da parte, número de cavidades, material, e custo local de mão de obra Quando indicamos intervalos, é para considerações de decisão, não hesite em solicitar uma cotação de teste em caso de projeto com base em seu desenho.

Este artigo foi escrito por um grupo de engenheiros em 1TP2 T e cruzado com 1TP8 T D 1418, 1TP8 T D 2000 e 1TP8 T D 5289,