1. Ano ang Insert Molding?
Ang insert ay isang bagay na nakabaon sa plastik, tulad ng metal, salamin, kahoy, hibla, papel, goma, o isang pre-molded na bahagi ng plastik. Ang metal ang pinakakaraniwang materyal ng insert. Ang insert molding ay isang proseso kung saan ang isang insert ay unang ikinakabit sa naaangkop na posisyon sa loob ng isang injection mold. Pagkatapos ay ini-inject ang plastik sa molde. Pagkatapos mabuksan ang molde, ang pinalamig at tumigas na plastik ay bumabalot sa insert, na lumilikha ng isang bahagi na naglalaman ng mga katangian tulad ng mga sinulid o electrodes.
Sa insert molding, ang mga insert ay maaaring ilagay sa molde sa dalawang paraan:
1) Manu-manong paglalagay
na makabuluhang nagpapataas ng oras ng ikot ng paghubog ng iniksyon at angkop para sa maliliit na pagpapatakbo ng produksyon o mga produktong may kumplikadong istruktura;
2) Awtomatikong paglalagay
alin ang mas mainam para sa malawakang produksyon, na nakakatulong na mabawasan ang pagkakamali ng tao, mapabuti ang kahusayan, paikliin ang oras ng pag-ikot, at mapataas ang pagiging maaasahan ng produkto.
2. Mga Kalamangan at Disbentaha ng Insert Molding 2.1 Mga Kalamangan ng Insert Molding
1) Ang pagsasama ng kakayahang hulmahin at elastisidad ng plastik kasama ang tigas, lakas, at resistensya sa init ng metal ay ginagawang posible ang paggawa ng matibay, masalimuot, at pinagsamang mga produktong metal-plastik habang binabawasan ang laki at bigat ng produkto.
2) Ang pagsasama ng electrical insulation ng plastik at electrical conductivity ng metal ay nagbibigay-daan sa mga hinulma na bahagi na matugunan ang mga pangunahing pangangailangan sa paggana ng mga produktong elektrikal. Maaari rin nitong matugunan ang mga espesyal na pangangailangan tulad ng magnetic conductivity, wear resistance, at fastening.
3) Ang pagdaragdag ng mga metal insert sa plastik ay maaaring magpataas ng lakas ng plastik na bahagi.
4) Ang insert molding ay nagbibigay ng mas malawak na kakayahang umangkop sa disenyo at lumilikha ng mga bagong posibilidad para sa pagsasama-sama ng plastik, metal, at iba pang mga bahagi.
5) Maaalis nito ang mga pangalawang proseso tulad ng heat staking, welding, at riveting, na posibleng makabawas sa oras at gastos sa pag-assemble.
6) Ang mga insert ay hindi limitado sa metal; maaari rin itong magsama ng tela, papel, alambre, plastik, salamin, kahoy, mga coil, mga bahaging elektrikal, at mga hinulma na plastik na bahagi.
7) Para sa mga matibay na hinulma na bahagi at mga nababaluktot na kurbadong bahagi sa mga rubber sealing sheet, ang paghubog ng mga bahagi nang magkakasama upang maging isang pinagsamang produkto ay maaaring mag-alis ng kumplikadong gawain ng pag-aayos ng mga sealing ring at gawing mas madali ang kasunod na awtomatikong pag-assemble.
8) Dahil ang tinunaw na plastik ay dumidikit sa mga metal insert, ang clearance sa paligid ng mga metal insert ay maaaring idisenyo nang mas maliit kaysa sa mga pamamaraan ng press-fit, na nagpapabuti sa pagiging maaasahan ng produkto at ginagawang mas malamang na makapasa ang produkto sa mga pagsubok sa vibration.
9) Gamit ang angkop na mga materyales na plastik at mga kondisyon sa paghubog, kahit ang mga bahaging madaling mabago ang anyo o masira, tulad ng salamin, mga coil, at mga bahaging elektrikal, ay maaaring selyado at i-secure sa plastik.
10) Sa pamamagitan ng angkop na disenyo ng hulmahan, ang isang insert ay maaaring ganap na mabalutan ng plastik.
11) Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga vertical injection molding machine, mga robot, at mga insert-arranging device, karamihan sa mga operasyon ng insert-molding ay maaaring maging awtomatiko.
2.2 Mga Disbentaha ng Insert Molding
1) Ang paglalagay ng insert ay kadalasang nagpapakomplikado sa istruktura ng molde, nagpapahaba sa siklo ng paghubog, nagpapataas ng mga gastos sa pagmamanupaktura, at nagpapahirap sa automation.
2) Dahil magkaiba ang mga coefficient ng thermal expansion ng insert at plastik, maaaring magkaroon ng residual stress sa tapos na produkto at magdulot ng pagbitak. Ang isyung ito ay partikular na kapansin-pansin kapag nagmo-molde ng mga nut insert.
3) Ang pagkakaiba sa thermal expansion sa pagitan ng insert at plastik ay maaari ring maging sanhi ng pagbaluktot o pagbaluktot ng produkto.
4) Ang mga insert, lalo na ang mga nut insert, ay kadalasang kailangang painitin o patuyuin upang mabawasan ang residual stress.
5) Ang mga insert ay dapat na mahigpit na nakakabit sa molde; kung hindi, ang pagtama ng tinunaw na materyal ay maaaring maging sanhi ng paggalaw o pagbaluktot ng mga ito.
6) Kung may mga depektong lumitaw habang ginagawa ang insert molding—halimbawa, hindi kumpletong paghubog, nawawalang mga insert, o maling pagpoposisyon ng insert—maaaring kailanganing i-scrap ang buong produkto, na magreresulta sa malalaking pagkalugi.
7) Pinapahirap ng insert molding ang pag-recycle at pagtatapon ng produkto.
3. Mga Aplikasyon ng Insert Molding
Ang insert molding ay malawakang ginagamit sa mga industriya tulad ng automotive, medical, electronics, at connectors.
4. Mga Patnubay sa Disenyo para sa Insert Molding
Kapag nagdidisenyo para sa insert molding, ang mga katangian ng proseso ay dapat na lubos na isaalang-alang at ang disenyo ay dapat sumunod sa mga prinsipyo ng Design for Manufacturing (DFM).
Kasama sa mga alituntunin ang:
1) Pagpili ng materyal para sa pagsingit. Ang tanso, aluminyo, bakal, mga bahaging plastik na hindi magkapareho ang hugis, seramika, salamin, at plastik ay maaaring gamitin bilang mga materyales para sa pagsingit. Karaniwang ginagamit ang tanso dahil ito ay lumalaban sa kalawang, madaling makinarya, at may katamtamang presyo.
2) Magsingit ng hugis. Gumamit ng mga hugis na pabilog o simetrikal sa ehe hangga't maaari. Iwasan ang matutulis na sulok at matulis na anggulo upang maitaguyod ang pantay na pag-urong at maiwasan ang lokal na stress o konsentrasyon ng stress.
3) Ilapat ang mga prinsipyo ng DFM sa mismong insert. Ang mga metal insert ay ginagawa sa pamamagitan ng machining o stamping, kaya ang kanilang geometry ay dapat na angkop para sa proseso ng paggawa.
▲ Disenyo ng DFM ng mismong insert
4) Upang mapadali ang paglalagay at pagpoposisyon sa molde, ang bahagi ng insert na nakausli (ang bahaging nasa molde) ay dapat na silindriko, dahil ang mga bilog na butas ay mas madaling makinaryahin sa molde.
▲ Disenyo ng nakausling bahagi ng insert
5) Dapat may kasamang mga sealing shoulder o mga katulad na katangian ang mga insert upang maiwasan ang pagkislap ng plastik habang ginagawa ang injection molding.
▲ Disenyo ng balikat ng insert
6) Upang maiwasan ang pagiging masyadong manipis ng plastik sa ilalim ng insert at ang pagkakaroon ng mga kulot na marka sa lababo na nakakaapekto sa hitsura at tibay, ang pinakamababang distansya na T mula sa ilalim ng insert hanggang sa plastik na dingding ay dapat na T > D/6.
▲ Distansya sa pagitan ng insert at ng ilalim na ibabaw
Kung masyadong maliit ang distansya, maaaring gamitin ang disenyo na ipinapakita sa ibaba.
▲ Pagpapanatili ng pantay na kapal ng pader
7) Ang espasyo sa pagitan ng insert at ng sidewall ng produkto ay hindi dapat masyadong maliit, upang mapanatili ng sapat na lakas ang hulmahan.
▲ May puwang sa pagitan ng insert at ng sidewall
8) Kapag ang isang insert ay inilagay sa isang boss, dapat itong umabot hanggang sa ilalim ng boss (habang pinapanatili ang minimum na kapal sa ilalim) upang matiyak ang matibay na pagkakabit at sapat na lakas sa plastik na katawan. Bilugan ang ulo ng insert.
▲ Ipasok ang isang boss
9) Maaaring ikabit ang maliliit na silindrong insert sa plastik na katawan gamit ang isang gitnang butas o diamond knurling sa ibabaw. Ang mga uka ng knurl ay dapat na 1–2 mm ang lalim.
▲ Pag-secure ng maliliit na cylindrical insert
10) Maaaring ikabit ang mga insert na hugis plato o sheet gamit ang mga butas o bintana. Para sa manipis na mga insert (mas mababa sa 0.5 mm ang kapal), inirerekomenda ang mga bingaw o pagbaluktot.
▲ Pag-secure ng mga insert na hugis plato o sheet
11) Ang mga insert na hugis-baras ay maaaring ikabit sa pamamagitan ng pagpapatag, pagbibitak, pagbaluktot, o paghati sa dulo, o sa pamamagitan ng pagpapatag sa gitnang bahagi ng isang bilog na baras.
▲ Pag-secure ng mga insert na hugis baras (deformed na dulo)
▲ Pag-secure ng mga tubular insert (deformed na gitnang seksyon)
12) Para sa mga stamped tubular insert, maaaring bumuo ng nakataas na umbok habang tinatatak upang mapabuti ang pagkapit.
▲ Pag-secure ng mga stamped tubular insert (deformed na gitnang seksyon)
13) Sa mga konektor, ang pagtiyak na ang mga terminal insert ay mahigpit na nakakabit sa plastik ay isang mahalagang konsiderasyon para sa mga inhinyero sa disenyo ng produkto. Ang mga karaniwang pamamaraan upang lubos na mapabuti ang pagpapanatili ng terminal ay kinabibilangan ng:
- Pagbutas sa terminal na nakabaon sa plastik
- Pagbibigay sa terminal ng hindi regular na profile
- Pagbaluktot sa terminal
- Pagdaragdag ng pagkamagaspang ng ibabaw o mga nakataas/nakalubog na tampok sa terminal
- Pagpapataas ng kapal ng plastik na pader
▲ Mga terminal insert na may mga butas, hindi regular na profile, at mga kurba
5. Mga Patnubay sa Disenyo para sa mga Pagsingit ng Nut
Ang mga nut insert ay kabilang sa mga pinakakaraniwang uri ng insert. Ang nut insert at ang katumbas nitong plastic boss ay dapat na wastong dinisenyo; kung hindi, maaaring magkaroon ng mga problema sa kalidad tulad ng hindi sapat na puwersa ng paghila palabas o pagbibitak ng boss.
5.1 Tatlong Paraan ng Pag-install ng mga Nut
May tatlong paraan para sa paglalagay ng mga mani sa mga plastik na bahagi:
1) Mga mani na iniinitan
Ang heat staking ang pinakakaraniwang paraan ng pag-install at karaniwang isinasagawa gamit ang isang heat-staking machine o isang manu-manong pinapatakbong soldering iron.
2) Mga mani na hinulma gamit ang mga hulmahan
Ang pamamaraang ito ay nangangailangan ng napakahigpit na kontrol sa diyametro ng butas sa plastic boss, kadalasan ay nasa loob ng 0.05 mm. Ang nut ay hinahawakan sa lugar ng isang molding pin at nakaposisyon sa injection mold, kaya ang diyametro ng butas ay dapat kontrolin ayon sa laki ng pin sa injection molding machine.
3) Pagpasok ng ultrasoniko
Ang ultrasonic vibration ay lumilikha ng friction sa pagitan ng nut at ng workpiece, na nagpapataas ng temperatura sa interface. Kapag ang temperatura ay umabot sa lumalambot na temperatura ng workpiece, ang nut ay nakabaon sa plastik na bahagi. Kapag tumigil na ang vibration, ang workpiece ay lumalamig at tumigas sa ilalim ng presyon. Ang bawat pamamaraan ay may mga kalamangan at kahinaan; ang artikulong ito ay nakatuon sa mga insert-molded nuts.
5.2 Panlabas na Heometriya ng mga Insert Nut
Ang panlabas na heometriya ng mga insert nut ay partikular na ginawa upang lumikha ng matibay na mekanikal na pagkakakabit sa mga plastik na materyales. Karaniwang kabilang sa mga pangunahing katangian ang diamond o straight knurling upang ma-maximize ang anti-torque at pull-out resistance. Kadalasang idinaragdag ang mga longhitudinal grooves o undercuts upang maiwasan ang pag-ikot. Ang isang chamfered guide sa ibaba ay nagbibigay-daan para sa madali at tumpak na paglalagay sa molde o pre-molded hole. Bukod pa rito, ang isang top flange o collar ay naglilimita sa lalim ng pagpasok at nagbibigay ng axial support. Ang ilang disenyo ay nagtatampok ng sealing ring upang maiwasan ang pag-apaw ng tinunaw na plastik sa mga sinulid. Kapag pinagsama-sama, tinitiyak ng mga heometriyang katangiang ito ang isang lubos na maaasahan at matibay na koneksyon.
5.3 Mga Halimbawa ng mga Espesipikasyon ng Insert Nut
5.4 Disenyo ng Plastikong Boss at Pagpili ng Nut
1) Mga pangunahing sukat ng nut at plastic boss
- Ang dimensyon d ay ang base ng nut, na tinatawag ding guide/locating section. Bago ipasok, ito ay kakasya sa seksyon C ng plastic boss. Samakatuwid, ang dimensyon d sa ilalim ng nut ay dapat na mas maliit kaysa sa diameter ng panloob na butas na C ng plastic boss upang mapadali ang pagpoposisyon.
- Ang Dimensyon D ay ang panlabas na diyametro ng nut at tumutugma sa panloob na diyametro ng butas na C ng plastic boss. Para sa mga mobile-phone nut, ang diyametro ng plastik na butas ay karaniwang mas maliit ng humigit-kumulang 0.25–0.3 mm kaysa sa panlabas na diyametro ng nut.
- Ang Dimensyon L ay ang haba ng nut at tumutugma sa lalim ng butas Y sa plastic boss. Ang plastik na butas ay karaniwang idinisenyo nang 0.5–1.0 mm na mas malalim kaysa sa haba ng nut upang magbigay ng espasyo para sa sobrang plastik.
- Ang W ay ang kapal ng plastik na dingding sa paligid ng butas. Ang kapal ng dingding ng isang plastik na boss ay karaniwang hindi bababa sa 0.8–1.0 mm. Ang mas malalaking nut ay nangangailangan ng mas makapal na dingding. Tingnan ang talahanayan ng mga parameter sa ibaba.
| sinulid | Panlabas na Diyametro D | Haba L | Plastik na Butas ng Boss | Kapal ng Plastik na Pader W | |
| Diyametro C | Lalim Y | ||||
| M1.2 * 0.25 | 2.3 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.2 * 0.25 | 2.5 | 2.0 | 2.2 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.3 | 1.8 | 2.0 | 2.8 | 0.8 |
| 2.0 | 3.0 | ||||
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.35 | 2.0 | 2.1 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.5 | 2.0 | 2.2 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.7 | 2.0 | 2.3 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.6 * 0.35 | 2.5 | 1.8 | 2.2 | 2.8 | 1.0 |
| 2.0 | 3.0 | ||||
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.6 * 0.35 | 2.7 | 2.0 | 2.3 | 3.0 | 1.0 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.6 * 0.35 | 3.0 | 2.0 | 2.6 | 3.0 | 1.0 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.7 * 0.35 | 3.0 | 2.0 | 2.6 | 3.0 | 1.2 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.8 * 0.35 | 3.0 | 2.0 | 2.6 | 3.0 | 1.2 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
5.5 Mga Karaniwang Problema at Solusyon
1) Napakahalaga ang tamang sukat ng butas sa plastic boss. Kung masyadong malaki ang butas, hindi sapat na makakabit ang plastik sa nut pagkatapos maibaon, na magreresulta sa hindi sapat na torque at pull-out resistance. Kung masyadong maliit ang butas, maaaring magkaroon ng flash o bitak.
2) Kung tama ang mga sukat ng nut at plastik ngunit nagpapatuloy ang mga problema, isaalang-alang ang pagpapabuti ng disenyo.
Dahil mababaw ang plastic boss, ang paggamit ng double-oblique-knurl nut ay maaaring magresulta sa isang maikling knurled section pagkatapos na maiproporsyon ang mga dimensyon ng nut. Kapag nakapasok na, napakakaunting plastik ang sumasabit sa knurling, na humahantong sa hindi sapat na torque at pull-out resistance. Samakatuwid, karaniwang inirerekomenda na ang butas ng plastic boss ay hindi bababa sa 2.5 mm ang lalim at ang nut ay hindi bababa sa 2.0 mm ang haba.
Pagpapabuti: Kung mahirap baguhin ang molde, isaalang-alang ang pagpapalit ng nut knurl pattern sa single-oblique BS1 pattern, gaya ng ipinapakita sa kanan. Pinapataas nito ang taas ng knurl step at ang dami ng plastik na nakakabit sa knurling, sa gayon ay pinapabuti ang torque at pull-out resistance.
3) Pagkislap o pagbitak sa paligid ng butas sa plastik na boss
Kapag ginamit ang estilo ng nut na ipinapakita sa kaliwa, ang mga bahaging A1 at A2 ay lumalawak pagkatapos maipasok ang nut sa plastik, habang ang bahaging B ay mabilis na lumiliit. Dahil dito, nahihirapan ang plastik na dumaloy palayo, at maaaring mabuo ang mga kislap sa itaas at ibabang dulo ng nut, na lubhang nakakaapekto sa hitsura ng produkto.
Pagpapabuti: Gamitin ang seksyon C bilang gabay at tampok sa paglalagay ng mga buto upang ang nut ay mailagay nang maayos sa butas na plastik, na nagpapabuti sa kahusayan at kakayahang umubos. Ang seksyong gabay sa C ay nagpapahintulot sa ilang plastik na maalis mula sa lugar na A2 habang nag-iiwan ng sapat na plastik para sa lugar na A1. Bukod pa rito, ang mga seksyong A1 at A2 ay may mga pahilig na knurl na may 90° na anggulong kasama at 45° na mga slope. Ang kanilang interseksyon ay bumubuo ng isang malakas na node na lumalaban sa circumferential torque, na lubos na nagpapataas ng resistensya sa torque at pull-out.
