Реакционното шприцване е процес с ниско налягане, при който два реактивни течни компонента се дозират, смесват се чрез ударно налягане и се инжектират в затворена матрица, където те полимеризират в готовата част. Това едно изречение го отличава от обикновеното термопластично шприцване, което разтопява твърди пелети и ги вкарва в стоманена кухина под високо налягане. При реакционното шприцване матрицата не оформя стопилка; тя задържа реагираща течност, докато химията изгражда материала.
Разграничението движи всичко надолу по веригата - инструменталната екипировка, която можете да си позволите, размерите на частите, които можете да достигнете, времената за цикъл, които трябва да планирате, и обемите, при които работи икономиката. Това ръководство разглежда процеса стъпка по стъпка, излага аргументите за избор на реакционно шприцване, както и аргументите против него, разглежда семействата материали (полиуретан, полиуретан, хибриди и подсилените варианти RRIM и SRIM) и сравнява процеса директно с термопластично шприцване, структурно шприцване, компресионно шприцване, леене, шприцване с раздув, метали и влакнесто-армирани композити. Ръководството завършва с насоки за проектиране и обработка и рамка за решения кога реакционното шприцване е правилният процес, кога не е и как да се проектират части, които се шприцоват добре.
Какво е реакционно шприцване и как се различава от обикновеното шприцване?
Реакционното шприцване е процес с ниско налягане, при който два реактивни течни потока - обикновено изоцианат „страна А“ и полиол или смола „страна Б“ - се дозират, смесват чрез ударно налягане и се инжектират в затворена форма, където полимеризират и се втвърдяват. Налягането на пълнене е в диапазона от приблизително 50–200 psi (3.4–13.8 бара), а компонентите влизат в кухината като течности с нисък вискозитет, а не като разтопен полимер.
Термопластичното шприцване работи по обратния начин. Твърдите пелети се стопяват при висока температура и се опаковат в стоманена форма при налягане на шприцване, обикновено посочено между 5,000 и 20 000 psi. Тъй като силата на затягане е произведение на налягането в кухината и проектираната площ, тази разлика в налягането е това, което прави шприцването на големи части с реакционно действие възможно на скромни преси и в сравнително евтини инструменти.
Името води до объркване, затова дръжте двете половини отделно. „Реакция“ се отнася до химията: детайлът се създава чрез полимеризация вътре в матрицата, а не чрез охлаждане на стопилка. „Инжектиране“ се отнася само до доставяне: течната смес се впръсква в затворена кухина. Семейството процеси започва с реакционно шприцоване на полиуретан, разработено в края на 1960-те години на миналия век и възприето от автомобилната индустрия през 1970-те години на миналия век за фасции и панели на каросерията; оттогава то се е разширило до варианти с полиурея, полиизоцианурат, подсилени (RRIM) и структурни (SRIM) материали.
Химията в центъра на реакционното шприцване
При реакционното шприцване детайлът се формира чрез полимеризация, а не чрез втвърдяване. Изоцианатна група реагира с полиолна хидроксилна група, за да образува уретанова връзка; вода или разпенващ агент могат да генерират газ, за да се получи пяна с интегрална обвивка; диаминовите удължители на веригата тласкат системата към полиурея. Реакцията е екзотермична и времето за желиране, скоростта на втвърдяване и времето за изваждане от формата се определят от катализаторния пакет и формулата, а не от охлаждането на формата.
Ето защо прозорецът за обработка изобщо не прилича на прозорец за термопластичен материал. При термопластичното формоване времето за охлаждане обикновено доминира цикъла, а формата действа като радиатор. При реакционното шприцване формата се държи на контролирана температура (обикновено 40–80 °C) и водните линии управляват екзотермичната реакция, но часовникът се определя от това колко бързо формулата желира и натрупва зелена якост. Същата основна химия, преформулирана с различна полиолна функционалност, удължители на веригата и разпенващи агенти, обхваща меки еластомери, полутвърди интегрални пяни и твърди структурни пяни.
Защо ниското налягане променя уравнението на инструменталната екипировка
Налягането в кухината при типичното реакционно шприцване остава под около 100 psi (7 бара). На това ниво, инструментите от лят алуминий, електроформован никел, киркситови сплави, епоксидна смола, силикон и фибростъкло стават приложими, където за същата голяма част би била необходима шприц-форма от закалена стомана. Изборът на материал за инструмента тогава се превръща в сделка между броя на частите, които ще бъдат изработени, размерите и допустимите отклонения, качеството и текстурата на повърхността, необходимия живот на матрицата, цената на матрицата и производителността на частите - и спестяванията нарастват с размера на матрицата.
Компромисът е в основата на всяко решение за реакционно шприцване. Инструменталната екипировка е по-евтина, но цената на детайл е по-висока: двукомпонентната течна химия струва повече на килограм от обикновените пелети, циклите се изпълняват за минути, а не за секунди, и повечето части се нуждаят от подрязване, отстраняване на окаменелостите и боядисване. Процесът е арбитраж между първоначалната инструментална екипировка и текущата цена на детайла, а аритметиката в следващия раздел показва как да се оцени.
Процесът на реакционно шприцване, стъпка по стъпка
Последователността от суровината до готовия детайл е мястото, където всъщност се крият рисковете, свързани с времето, разходите и качеството. Типичните стойности – време за инжектиране от порядъка на 15–20 секунди, части, втвърдени за около минута, време на цикъла обикновено 4–6 минути и липса на необходимост от последващо втвърдяване за някои системи – са отправни точки, а не гаранции. Те се променят в зависимост от размера на детайла, дебелината на стената и формулата, като по-големите части се насочват към по-дългия край.
Дозиране и кондициониране на двата компонента
Дневните резервоари под налягане съхраняват изоцианата и полиола, като рециркулационни помпи и бъркалки поддържат хомогенна смес, а топлообменниците поддържат всеки компонент при целевата му температура. Контролът на съотношението е критичната променлива: стехиометрията на реакцията изоцианат-полиол определя плътността на омрежването и крайните свойства, а впръскването с различно съотношение се втвърдява до грешна твърдост, независимо какво прави матрицата. Температурата е важна по същата причина - тя променя вискозитета, а вискозитетът променя колко добре се смесват двата потока.
Пълнители като смляно стъкло или минерали, добавени към полиолната страна, изискват непрекъснато разбъркване, за да останат в суспензия. Влагата е замърсител навсякъде, тъй като изоцианатите реагират с вода, за да образуват урея и въглероден диоксид; тази реакция е полезна, когато се използва целенасочено за раздуване на пяна, и е нежелана, когато въвежда кухини или отклонение на свойствата.
Смесване с ударно въздействие в смесителната глава
Помпи за високо налягане насочват и двата потока под налягане от приблизително 1,500–3,000 psi (100–200 бара) към самопочистваща се смесителна глава, където те се сблъскват челно в малка камера. Няма механичен смесител; самите дюзи извършват смесването за милисекунди. За бързо реагиращите системи това е от съществено значение, защото сместа трябва да е хомогенна, преди да започне желирането. Дизайнът на смесителната глава, състоянието на дюзите и циклите на промиване между впръскванията са повтарящи се оперативни проблеми, а износената или лошо почистена смесителна глава се проявява като ивици и непоследователни части.
Запълване на матрицата: ламинарен поток, ориентация и вентилация
Скоростта на материала преминава от турбулентен към ламинарен поток, когато преминава през затвора, и течността с нисък вискозитет след това запълва кухината при ламинарен поток. Следователно ориентацията на матрицата и разположението на вентилационните отвори определят дали въздухът се измества правилно, а не се задържа. Стандартното правило е да се вкарва в най-ниската точка на инструмента, съчетано с най-късата практическа дължина на потока; вентилационните отвори трябва да са оразмерени за въздуха, който входящата течност избутва пред себе си.
Оттук произлизат и две правила за проектиране по-късно в ръководството. Постепенните преходи на стените спомагат за равномерното движение на фронта на потока, а адекватното наклонение е от значение, защото детайлът се издърпва на ръка, а полиуретанът захваща инструмента.
Втвърдяване, демонтиране и довършителни
Вътре в матрицата реакцията протича чрез екзотермична реакция, гелиране и достигане на точката, в която детайлът има достатъчна якост, за да бъде изваден от формата без деформация. След това идва реалността на довършителните работи: подрязването, отстраняването на остриета и боядисването са нормални разходи за реакционно шприцване. Повърхностите, получени след отливане, обикновено изискват боядисване, вместо да се постигне клас А покритие директно от инструмента, въпреки че покритието във формата - боя, напръскана върху повърхността на матрицата преди пълнене - може да намали труда за довършителни работи след отливане и да осигури отлична адхезия на покритието.
Някои производствени установки са компресирали времето за демонтиране на големи части от клас А до 60–150 секунди, използвайки многопресови каруселни конфигурации с роботизирано боравене. Разглеждайте това като усъвършенствана производствена конфигурация, а не като базово очакване; конвенционална клетка за реакционно шприцване трябва да бъде планирана около многоминутния цикъл.
Защо да изберете реакционно шприцване?
Аргументите за реакционно шприцване са набор от различни предимства, всяко със собствен механизъм и всяко съчетано с цена. Честното им претегляне е това, което превръща процеса от брошура в решение.
Ориентировъчни диапазони на инструментална екипировка за реакционно шприцване спрямо термопластично шприцване, както е цитирано в статията. Цифрите са типични оценки на практикуващите, които зависят от размера на детайла, материала на инструмента и сложността, а не са оферти.
Предимствата: ниска цена на инструментална екипировка за големи части; големи, леки, тънкостенни части, осъществими благодарение на ниския вискозитет и ниската сила на затягане; свобода на проектиране за сложна геометрия; променлива дебелина на стената в рамките на една част; добри свойства на удароустойчивост, химическа устойчивост и устойчивост на атмосферни влияния в зависимост от формулата; и възможност за интегрално покритие от пяна, при което плътен слой се образува върху сърцевина с ниска плътност.
Ограниченията: по-висока цена на материал на детайл, по-дълги цикли, ограничена рециклируемост, тъй като детайлът е термореактивен, повърхност след формоване, която обикновено се нуждае от боядисване, и оптимален обем, който е доста под нивото на шприцване на термопластици. Ако очертаем избора като икономически – арбитраж на инструменталната екипировка спрямо цена на детайл – логиката на точката на рентабилност следва: разделете разликата в цената на инструменталната екипировка на разликата в цената на детайл, за да намерите количеството на точката на рентабилност, след което го сравнете с обема за целия жизнен цикъл на програмата, а не с обема за първата година.
Разходи за инструментална екипировка и обемна икономика на реакционното шприцване
Често цитираните индикативни диапазони определят цената на инструментите за реакционно шприцване на цена от приблизително 5,000 до 25 000 долара в сравнение с 30 000 до 150 000 долара за традиционното шприцване, намаление, често описвано като 60–80% по-ниско. Това са индикативни цифри, които зависят от размера на детайла, материала на инструмента и сложността му – голям инструмент от клас А с възможност за нанасяне на покритие във формата няма да се класира на дъното на диапазона.
Прозорецът за обем обикновено се описва като приблизително 100 до 5,000 части годишно, като някои източници разширяват горната граница до около 10 000 единици годишно, преди времето на цикъла да ерозира икономиката. Направете аритметични изчисления за вашата собствена част: ако инструментът за реакционно шприцване спестява 100 000 долара, а цената на частта е с 2 долара по-висока, количеството на точката на рентабилност е 50 000 части - което може да надвиши цялата програма. Ако инструментът спестява 100 000 долара, а цената на частта е с 0.50 долара по-висока, точката на рентабилност пада до 200 000 части и отговорът зависи изцяло от обема през целия жизнен цикъл. Формулата е проста; входните данни са специфични за вашата част, така че и заключението е такова.
Големи части, ниска сила на затягане и свобода на проектиране
Налягането в кухината под около 100 psi означава, че силата на затягане остава умерена, дори когато проектираната площ нарасне до няколко квадратни метра, така че не са необходими големи преси и частите могат да бъдат с площ от няколко квадратни метра. Течливостта на компонентите с нисък вискозитет разпределя материала равномерно във формата, което поддържа големи, тънкостенни и сложно детайлни части.
Променливата дебелина на стената е истински диференциатор. За реакционно шприцване се използват напречни сечения от около 0.25 инча до 1.125 инча в рамките на една и съща формована част – диапазон, който не е валиден за термопластично шприцване, шприцване чрез раздуване или листово формоване. Вложките могат да бъдат поставени в кухината и капсуловани; тъй като налягането на пълнене е ниско, вложките се нуждаят от много по-малка опора срещу отмиване, отколкото при шприцване, което е реално предимство за големи свързани сглобки и за части, които носят сензори, окабеляване или подсилващи рамки.
Където реакционното шприцване е грешен избор
Отрицателният случай заслужава същата яснота. Реакционното шприцване е грешен процес, когато обемите надвишават приблизително 10 000 единици годишно и времето на цикъла доминира в модела на разходите; когато дизайнът изисква инженерни термопластични материали като PEEK, PPS или поликарбонат; когато е необходима повърхност клас А без боядисване; и когато са необходими допуски по-малки от около ±0.005 инча. В тези случаи термопластичното шприцване със стоманена инструментална екипировка е правилният път.
Между приблизително 2,000 и 5,000 бройки, решението изисква подробно моделиране на разходите, а не емпирично правило: инструментална екипировка, амортизирана за обема през целия жизнен цикъл, цената на материала на детайл, времето на цикъла, умножено по скоростта на машината, и вторични операции, като например боядисване за реакционно шприцване. Тази сива зона е мястото, където решението трябва да се вземе от внимателна електронна таблица, а не от предпочитание.
Избор на материал за реакционно шприцване
Изборът на материали при реакционно шприцване започва с преглед на семействата материали и след това се стеснява чрез поредица от инженерни въпроси. Доминиращият материал е полиуретанът, предлаган в изключително широк диапазон от твърдост, твърдост и плътност - от гъвкав еластомер до твърда структурна пяна. Полиуретаната предлага бърза реактивност и относителна нечувствителност към влага. Хибридите от полиуретан-полиуретан балансират скоростта на втвърдяване спрямо профила на свойствата, а полиизоциануратните системи жертват известна гъвкавост за термична стабилност и устойчивост на запалимост. Подсилените варианти - RRIM, с фрезовано стъкло или минерални пълнители, обикновено в количество от 10-25% тегловни, и SRIM, с предварително поставена стъклена подложка в кухината - повишават твърдостта и термичната устойчивост. DCPD (полидициклопентадиен) е отделна система за реакционно шприцване със собствен профил на свойствата, способна да произвежда големи части във форми за ниско налягане с механични характеристики, подобни на шприцваните инженерни термопласти.
Критериите за подбор са твърдост и модул, удар и удължение, топлоустойчивост, химическа и UV устойчивост, повърхностно покритие и боядисване, пяна спрямо твърдо вещество и ниво на пълнител или армировка. Един принцип ги управлява всички: формулата – вид изоцианат, полиолен скелет, удължител на веригата, катализатор и добавки – определя свойствата повече от самия процес. Ароматните изоцианати пожълтяват под въздействието на светлина, докато алифатните системи са светлоустойчиви; този единствен избор може да реши дали дадена част може да се използва небоядисана на открито.
Полиуретанови системи: от гъвкав еластомер до твърда структурна пяна
Меките еластомери, полутвърдите интегрални пяни и твърдите структурни пяни произлизат от един и същ основен химичен състав, като се различават по полиолна функционалност, удължители на веригата и разпенващи агенти. Твърдите полиуретанови системи обикновено имат по-висок модул на огъване и твърдост и предлагат добра термична устойчивост, електрически свойства, химическа устойчивост и акустична изолация; еластомерните системи се избират там, където ударната якост, жилавостта, както и устойчивостта на абразия, износване и срязване са от значение. Двете категории се припокриват на границата, така че диапазоните на модула на огъване не са ясна разделителна линия.
Системите от структурна пяна използват разпенващ агент, който се активира, когато полиолът реагира с изоцианата, създавайки слой с по-висока плътност върху микроклетъчно ядро с по-ниска плътност. Полиуретановите пени варират от едва 2 паунда на кубичен фут до 55 паунда на кубичен фут, а модулът на огъване се увеличава с плътността - неармирана структурна пяна с 15 паунда/фут³ се посочва при приблизително 30 000 psi. Тази структура с интегрален слой е предимство на реакционното шприцване: твърдост там, където детайлът се нуждае от нея, ниско тегло там, където не е необходимо, и повърхност, която може да се боядисва след формоване.
Полиурея и хибридни системи
Бързата реактивност на полиуреята и относителната ѝ нечувствителност към влага правят двукомпонентните полиуретанови спрей еластомери полезни покрития за проекти с голяма повърхност, а химичният процес се пренася в отливките от еластомер. Тъй като реакцията е бърза, полиуретановите системи могат да съкратят времето за изваждане от формата, но същата скорост стеснява прозореца за обработка и дава предимство на производителността на смесителната глава и точността на съотношението.
Хибридните полиуретан-полиурея системи съществуват именно за да балансират тези компромиси, а подходите с взаимопроникващи полимерни мрежи са използвани за модифициране на скоростта на реакцията, максималната екзотермия и вискозитета на смолата, наред с профила на свойствата. Ограничете обхвата на твърденията: това са характеристики, зависещи от формулировката, а не универсални класации, и специфичният информационен лист за системата е от решаващо значение.
Подсилено реакционно шприцване: RRIM и SRIM
RRIM смесва пълнители - смляно стъкло, слюда, воластонит, талк, обработени минерални влакна - в полиолния поток преди инжектиране. SRIM поставя стъклена подложка или заготовка в кухината, преди да се инжектира смолата, така че армировката е структурна, а не диспергирана. Това, което армировката купува, е по-висок модул на огъване (обикновено цитиран като 2–4× ненапълнен полиуретан за RRIM), по-добра размерна стабилност и по-висока термична устойчивост. Цената е сложност на обработката, а за SRIM - допълнителен труд за поставяне на подложката.
Третият начин, инжектиране на дълги влакна, нарязва и омокря стъклените влакна вътре в смесителната глава и пръска сместа върху отворена форма от робот, преди формата да се затвори. Той комбинира материали за реакционно шприцване с нещо по-близко до обработката на листови смеси и си струва да се запитате, когато се изискват едновременно високо съдържание на стъкло и структурни характеристики.
Практически контролен списък за избор на материали
Разгледайте въпросите по ред. Първо, дефинирайте случая на механично и термично натоварване, на което трябва да издържи детайлът, включително температурите, на които ще бъде подложен по време на обработка, сглобяване и крайна употреба. Второ, решете дали пяната е твърда или интегрална – пяната намалява плътността и теглото, но променя твърдостта и поведението на повърхността. Трето, решете дали пяната е неармирана или армирана, и ако е армирана, дали диспергираният пълнител (RRIM) или предварително поставената подложка (SRIM) отговарят на геометрията и обема. Четвърто, проверете химическото излагане – разтворители, обезмаслители, почистващи препарати, домакински продукти – и изискванията за UV лъчение и запалимост. Пето, потвърдете изискванията за боядисване и повърхност, включително дали покритието във формата е опция. Шесто, потвърдете, че избраната формула е налична и обработваема във вашия производител на формовъчни машини, с оборудването и опита, които системата изисква. Това е обикновено инженерно разсъждение, а не правило, установено с източник, но пропускането на стъпка е начинът, по който проектите завършват с материал, който отговаря на информационния лист, а не на приложението.
Реакционно шприцване спрямо други производствени процеси
Сравненията са полезни само когато са обхванати от критериите, при които разликата е реална. Рамката тук е цената на инструменталната екипировка, времето на цикъла, размера на детайла, обемния прозорец, повърхностната обработка, материалните опции и рециклируемостта. Таблицата по-долу събира индикативни данни; третирайте ги като типични стойности, а не като спецификации, тъй като диапазоните се припокриват на границите и всяка част измества числата.
| критерий | Реакционно леене под налягане | Термопластично шприцване |
| Инжекционно налягане | 50 200–XNUMX XNUMX psi | 5,000 20,000–XNUMX XNUMX psi |
| Типична цена на инструментите | $ 5,000- $ 25,000 | $ 30,000- $ 150,000 |
| цикъл време | 2 – 10 минути | 10-60 секунди |
| Материални опции | PU, полиурея, DCPD, подсилени варианти | 100+ термопласти |
| Максимален размер на детайла | 6+ фута (2 м) е възможно | Ограничено от тонажа на пресата |
| Сладка точка за обем | ~50–5,000 бройки/година | ~1 000–1 000 000+ бройки/година |
| Формована повърхност | Обикновено изисква боядисване | Клас А постижим |
| Рециклируемост | Термореактивен; не може да се прешлифова | Пресмляно и повторно използвано |
Диапазоните на налягането на запълване на кухината за реакционно шприцване и термопластично шприцване, преобразувани в обща мерна единица (бар). Диапазоните се различават приблизително пет пъти при най-близкото сравнение и около сто пъти при най-широкото, или приблизително двадесет до двадесет и пет пъти между съответните краища на всеки диапазон, което е това, което прави възможно нискобюджетното оборудване и ниската сила на затягане при реакционно шприцване. Диапазоните са типични технологични прозорци, а не изисквания.
Реакционно шприцване срещу термопластично шприцване
Това е централното сравнение. Реакционното шприцване се пълни при 50–200 psi, инструментите обикновено са при $5 000–$25 000, циклите са 2–10 минути, формова полиуретан, полиурея и DCPD, достига части над 2 м и е конкурентноспособно приблизително между 50 и 5,000 бройки годишно. Повърхностите след формоване обикновено се нуждаят от боя, а детайлът е термореактивен, който не може да се шлифова повторно. Термопластичното шприцване се пълни при 5,000–20 000 psi, инструментите обикновено са при $30 000–$150 000, циклите са 10–60 секунди, предлага повече от сто термопласти, ограничено е по размер от тонажа на пресата и е конкурентноспособно от около 1,000 до над 1 000 000 бройки годишно; Клас А е постижим и скрапът може да се шлифова повторно.
Решението обикновено зависи едновременно от размера на детайла и обема. За части, по-големи от около 12 инча (30 см), при малък обем , реакционното шприцване често няма жизнеспособна термопластична алтернатива, тъй като шприцформата с голям формат може да изисква преса от 1,000 тона или повече. При голям обем на малка част, предимството на термопластичните формовъчни съединения по отношение на времето на цикъла и отговорът се обръщат.
Реакционно шприцване срещу формоване на структурна пяна
И двата процеса произвеждат големи, твърди и леки части със скин-ядрова структура, поради което се бъркат. Структурното формоване на пяна е термопластичен процес: газ, най-често азот, се разтваря в стопилката, инжектира се къса доза и разширяващият се газ завършва запълването. Реакционното шприцване създава скин-ядровата структура чрез самата реакция при ниско налягане, а реакционното шприцване на структурна пяна понякога се нарича „твърдо“ реакционно шприцване.
Историческите данни описват реакционно формованите уретанови пени с интегрална обвивка като конкурентоспособни на термопластичните структурни пени и тази рамка все още е валидна: изберете реакционно шприцване, когато искате структурата „обвивка-ядро“ в голяма част с нискобюджетни инструменти, и структурно формоване на пяна, когато се изисква термопластична смола и нейният набор от свойства.
Реакционно шприцване срещу компресионно шприцване
Компресионното формоване на SMC или BMC поставя предварително измерен заряд в отворена нагрята форма и го стиска под налягане от 15–30 MPa. То осигурява здрави, топлоустойчиви, електрически стабилни части и е по-евтино за обработка с инструмент от шприцването за части, по-големи от кутия за обувки, но изисква предварително измерен заряд и преси за високо налягане. Предимството на реакционното шприцване е по-ниското налягане и по-евтината инструментална екипировка за големи части; предимството на компресионното формоване е структурните характеристики, подсилени с влакна, и икономичността на цикъла при по-големи обеми. Ако детайлът е структурен панел с високо съдържание на стъкло и обемът е значителен, компресионното формоване заслужава сериозно внимание; ако детайлът е голям, геометрично сложен и е необходим в умерено количество, реакционното шприцване обикновено е по-ефективно пред инструменталната екипировка.
Реакционно шприцване срещу леене и бръснене
Леенето използва прости, евтини инструменти и бавни цикли и е ограничено до относително прости форми и по-малки обеми — изключвайте го само когато геометрията е проста и количеството е малко. Формоването чрез раздуване произвежда кухи термопластични части и принадлежи към съвсем различен клас геометрия; то не е заместител на твърда част, получена чрез реакционно шприцване. И двете сравнения са по-скоро за изключване, отколкото за изчерпателно разглеждане.
Реакционно шприцване срещу метали и влакнесто-армирани композити
Щампованият или машинно обработен метал носи по-висока плътност и различен профил на твърдост спрямо теглото, но зрели екосистеми за инструментална екипировка и съединяване, които са трудни за надминаване при определени структурни скоби. Спрямо влакнести композити, сравнението е отчасти вътрешно: SRIM самият е вариант на реакционно шприцоване, така че истинският въпрос е дали трудът за поставяне на подложката осигурява достатъчна структурна твърдост, за да се оправдае. Пластмасата за листово шприцоване и термопластичната стъклена подложка предлагат ламинирано армиране и, за GMT, кратки цикли, но и двете изискват оборудване за високо налягане. По-ниското налягане при реакционното шприцоване намалява разходите за пресоване и инструментална екипировка, а способността му да формова детайли, решетки и вдлъбнатини в B-страната на детайл от клас А го поддържа конкурентоспособен по отношение на сложността.
Ръководство за проектиране и обработка на части за реакционно шприцване
Емпиричните правила по-долу определят дали даден дизайн се оформя добре. Те са препоръки с обосновки, а не абсолютни изисквания, и трябва да бъдат потвърдени с производителя на оформяне и конкретната формула.
| Особеност | ПРЕПОРЪЧВА: | Граница | Защо |
| дебелина на стената | 0.125–0.250 инча (3–6 мм) | 0.100–0.500 инча (2.5–12 мм) | Химично втвърдяване, толериращо дебели участъци |
| Преход на стената | Постепенно намаляване | Рязка стъпка 3:1 | Изолирани тежки маси се нагряват по време на екзотермичния процес |
| Проект - Draft | 2–3° на страна | 1 ° | Полиуретанът захваща инструмента; частите се издърпват на ръка |
| Вътрешен радиус | 0.125 инча (3 мм) или повече | - | Структурни ъгли и гладкост на фронта на потока |
| Основа на ребрата | 0.6–0.75 × стена | - | Пълнежът с нисък вискозитет улеснява залепването на ребрата; кожата все още потъва |
| Налягане в кухината | Под около 100 psi (7 бара) | - | Осигурява ниска сила на затягане и евтини инструменти |
| Частична площ | До няколко квадратни метра | - | Силата на затягане се увеличава плавно с проектираната площ |
Дебелина на стената, преходи и дизайн на ребрата
Екзотермията е причината за правилата за стените. Дебелите секции генерират повече топлина и изолирана тежка маса, заобиколена от тънки стени, не може да я отдели в околния материал, така че тя се нагрява, втвърдява се по различен начин и може да потъне или да се деформира. Постепенните преходи разпределят тази топлина и поддържат равномерното движение на фронта на потока. Химично обусловеното втвърдяване е това, което толерира дебели секции на първо място - 0.100–0.500 инча е практичен диапазон, а секции до 12 инча са възможни в някои DCPD системи - но толерантността не е безразличие.
Ребрата се пълнят лесно, защото течността е много течна, което е предимство пред термопластичното формоване. Следите от потъване остават риск от скин-ефект, така че основа на ребрата от 0.6–0.75 × номиналната стена управлява компромиса между твърдост и качество на повърхността. Когато е необходима допълнителна якост, добавянето на ребра обикновено е по-добро от драстично увеличаване на дебелината на стената.
Газене, радиуси и изхвърляне
Тук наклонът е по-важен, отколкото при термопластичното формоване, защото частите се издърпват на ръка, а полиуретанът захваща инструмента. Препоръчва се от два до три градуса на страна, а 1° е практически минимум; по-дълбоките ребра и кухини изискват по-голям наклон, така че поддържането им възможно най-плитки намалява изискването. Вътрешни радиуси от 3 мм или повече служат както за структурни ъгли, така и за гладкост на фронта на потока, а общо правило определя външния радиус на около 1.5 пъти номиналната стена, а вътрешния радиус на около 0.5 пъти номиналната стена. Пречупете острите боядисани ръбове с малък радиус, защото е трудно да се постигне равномерно покритие с боя върху остър външен ъгъл.
Температура на матрицата, време на цикъла и вентилация
Температурата на матрицата обикновено е 40–80 °C (100–180 °F), времето за инжектиране е около 15–20 секунди, втвърдяването е около минута, а времето за цикъл обикновено е 4–6 минути. Вентилационните отвори трябва да са оразмерени спрямо въздуха, изместен по време на ламинарното пълнене; недостатъчното вентилиране се проявява като къси впръсквания, следи от изгаряне и неравномерни повърхности. По-големите части са склонни да достигнат по-дългия край на диапазона на цикъла, а дебелите структурни пянови секции може да се нуждаят от 8–10 минути за достатъчна якост преди безопасно отстраняване. Някои системи не се нуждаят от последващо втвърдяване; други изискват последващо втвърдяване при околна среда в продължение на 24–48 часа, за да достигнат пълните зададени механични свойства, така че потвърдете изискването, преди да планирате последващи операции.
Изберете NOBLE за поддръжка на вашето реакционно шприцване Проект
NOBLE е китайски производител по договор със солиден сервизен капацитет и професионална обработка, които помагат на клиентите да завършат прототипирането и масовото производство ефективно. Ние сме сертифицирани по ISO 9001:2015 и ISO 13485:2016 и предлагаме пълен набор от услуги - от проектиране до монтаж - не само производство.
За проект за шприцване чрез реакция, обхватът е от значение още при предаването на детайлите. Поддръжката на дизайна и създаването на прототип са на първо място, така че геометрията, преходите на стените, чертежът и изборът на материал се уточняват преди изрязването на инструментите. Следва координацията на инструментите, след това производството, проверката и монтажът - всичко това под един покрив. Практическата полза е наличието на един партньор по време на прехода от прототип към производство, което намалява риска от предаване на детайлите и скъсява пътя от проектното намерение до квалифицираните части.
Ако оценявате реакционно шприцване за голям корпус, структурен панел или сглобка, която се нуждае от вложки и довършителни работи, изпратете ни чертежа и очаквания обем. Ще ви помогнем да разберете въпросите за процеса и материалите в това ръководство спрямо вашата конкретна част.
Често задавани въпроси относно реакционното шприцване
Каква е разликата между реакционно шприцване и обикновено шприцване?
Обикновеното термопластично шприцване разтопява твърди пелети и ги вкарва в стоманена форма под налягане от 5,000 до 20 000 psi. Реакционното шприцване дозира две реактивни течности, смесва ги чрез удар и ги инжектира под налягане от приблизително 50–200 psi в затворена форма, където те полимеризират. Детайлът се създава чрез химия, а не чрез охлаждане на стопилка. Вижте първия раздел за пълно сравнение.
Какви материали могат да се използват при реакционно шприцване?
Полиуретанът доминира, обхващайки гъвкави еластомери, интегрални пяни и твърди структурни пяни. Използват се също полиуретан, полиуретан-полиуретанови хибриди, полиизоцианурат и DCPD, както и подсилени варианти — RRIM с фрезовано стъкло или минерални пълнители и SRIM с предварително поставена стъклена подложка. Разделът за материалите обхваща критериите за избор.
Какво е типичното време на цикъла?
Обикновено това отнема 4–6 минути, с по-широк диапазон от 2–10 минути в зависимост от дебелината на стената, формулата, температурата на матрицата и сложността на детайла. Тънкостенните части с бързо реагиращи полиуретанови формулировки могат да се отформят за 2–3 минути; дебелите секции от структурна пяна може да се нуждаят от 8–10 минути. Усъвършенстваните каруселни конфигурации са сгъстили отформите до 60–150 секунди за големи части от клас А.
Какви обеми правят реакционното шприцване икономично?
Обикновено се описва като конкурентно между приблизително 100 и 5,000 части годишно, като някои източници разширяват горната граница до около 10 000 бройки годишно. Надеждният метод е да се раздели разликата в цената на инструментите на разликата в цената на детайл, за да се намери количеството, на което се достига точката на безубыточност, след което да се сравни с обема на програмата за целия жизнен цикъл. Между около 2,000 и 5,000 бройки е необходимо подробно моделиране на разходите.
Може ли реакционното шприцване да произвежда повърхности от клас А?
Повърхностите, отлети след формоване, обикновено изискват боядисване, вместо да се постигне клас А покритие директно от инструмента. Покритието във формата – боя, напръскана върху повърхността на формата преди пълнене – осигурява отлична адхезия и може да намали необходимостта от последваща обработка, а текстурите се възпроизвеждат вярно от инструмента. Планирайте боядисването като разходна линия, освен ако не е посочено покритие във формата.
Какви дебелини на стените са практични?
Препоръчва се 0.125–0.250 инча (3–6 мм), с практически ограничения от 0.100–0.500 инча (2.5–12 мм). Химично обусловеното втвърдяване толерира дебели сечения, като се посочват напречни сечения от около 0.25 инча до 1.125 инча в рамките на една и съща част. Избягвайте резки преходи, тъй като изолирани тежки маси се нагряват по време на екзотермичната реакция.
Каква е разликата между RRIM и SRIM?
RRIM смесва пълнители като смляно стъкло или минерали в полиолния поток преди инжектиране, разпръсквайки армировката в цялата част. SRIM поставя стъклена подложка или заготовка в кухината, преди смолата да се инжектира, създавайки структурен композит. RRIM е по-лесен за обработка; SRIM осигурява по-високи структурни характеристики за сметка на труда за поставяне на подложката.
Рециклируемо ли е реакционното шприцване?
Детайлът е термореактивен, така че не може да се претопява и смила отново като термопластичен скрап. Отпадъците, остатъците от газ и бракуваните части отиват на сметище или изискват специализирано химическо рециклиране. Ако задължението за устойчивост изисква повторно смилане в затворен цикъл, шприцването на термопласти е по-подходящо.
Колко строги могат да бъдат допустимите отклонения?
Типичните допустими отклонения са около ±0.010–0.030 инча (0.25–0.75 мм), с приблизително ±0.020 инча (±0.5 мм) за елементи под 12 инча и около ±0.1–0.2% от размера за големи панели. Термичното разширение на полиуретана е високо, така че е необходимо да се посочи температурата на проверка. Ако проектът изисква ±0.005 инча или по-добро, подходящият процес е шприцоването на термопласти със стоманени инструменти.
