Услуги по вграждане чрез формоване за електронни и пластмасови детайли

Въведение

Една разхлабена резбова вложка или неправилно подравнен електрически контакт може да направи иначе добрия пластмасов корпус неизползваем. При електронните продукти връзката между метала и пластмасата често е толкова важна, колкото и самият корпус.

Услугите по формоване с вложки включват интегрирането на метални вложки, клеми, втулки или други предварително изработени детайли по време на инжекционното формоване. HingTung подкрепя този тип OEM производство чрез координирани дейности по DFM (дизайн за производство), разработване на матрици, инжекционно формоване и проверка, като помага за идентифицирането на проблеми при сглобяването и инструментариума преди началото на производството.

Къде леенето с вложки дава най-добри резултати в електрониката

При формоването с вложки метален компонент се позиционира вътре в матрицата, преди разтопената пластмаса да се влее около него. След като пластмасата се втвърди, вложката става част от готовия компонент.

Този подход може да елиминира отделна операция по вмъкване, но само когато геометрията на вложката, позиционирането в матрицата и потока на пластмасата са правилно контролирани.

Електронни компоненти	Типична вложка	Основни инженерни изисквания
Корпуси на оборудване	Вложки с резба от месинг	Момент на затягане и устойчивост на изваждане
Електрически съединители	Метални клеми	Изравняване на контактите и изолация
Конструкции за монтаж на печатни платки	Втулки с резба	Точност на размерите
Корпуси за сензори	Метални втулки или фитинги	Механично закрепване
Модули за управление	Вградени контакти или щифтове	Стабилно позициониране
Кабелни сглобки	Метални клеми	Закрепване и електрическа проводимост

За прост корпус, който рядко се отваря, може да е достатъчен формован пластмасов издатък с подходящ винт. При корпус, подлежащ на обслужване с многократни цикли на сглобяване, може да е по-подходяща метална вложка с резба.

Изборът трябва да се основава на механичните и електрическите изисквания, а не само на външния вид на компонента.

Къде се вписва HingTung в производството на формоване с вложки

Надежден производител на изделия чрез формоване с вложки трябва да контролира не само машината за инжектиране. Размерите на вложката, позиционирането на инструмента, потока на смолата, охлаждането и проверката – всичко това оказва влияние върху крайния продукт.

Производствените възможности на HingTung в областта на формоването с вложки се подкрепят от собственото разработване на матрици и операциите по инжектиране на пластмаса. Основана през 2011 г., компанията разполага с повече от 80 машини за инжектиране с капацитет на затваряне до 650 тона.

За OEM проекти в областта на електрониката практическата полза се състои в координацията между инженерите по инструментариума, техниците по формоване и персонала за контрол на качеството.

Инструментална екипировка и позициониране на вложките

Да вземем за пример пластмасов контролен шкаф с четири вградени месингови вложки.

Всяка вложка трябва да остане правилно позиционирана, докато матрицата се затваря и пластмасата запълва кухината. Недостатъчната опора може да доведе до изместване на вложката, докато неадекватният дизайн на затварянето може да позволи пластмасови излишъци да попаднат в отвора с резба.

Работният процес на HingTung за DFM и инструментариум позволява тези рискове да бъдат прегледани, преди производствената матрица да бъде финализирана.

Прегледът трябва да обхваща елементите за задържане на вложките, достъпа за зареждане, позицията на входа, дебелината на околните стени и метода за проверка на местоположението на вложките.

От изпитвания на матрицата до производство

Проба, излята с вложки, може да изглежда приемлива, но все пак да има недостатъчна якост на издърпване или неравномерно подреждане на вложките.

По време на изпитванията на матрицата производителите трябва да проверяват размерите и функционалните характеристики, а не само външния вид.

Обединяването на модификациите на матрицата, изпитванията на формоването и обратната връзка от проверките в един координиран работен процес може да намали ненужните прехвърляния между доставчиците. Това е особено полезно, когато няколко пластмасови и метални компонента трябва да се съчетаят в крайния продукт.

Формоване с вложки срещу термично закрепване срещу ултразвуково вмъкване

Не всяка вложка с резба трябва да бъде формована в пластмасата. За някои електронни корпуси вмъкването на металния компонент след формоването е по-просто и по-евтино.

Основните варианти се различават по изискванията към инструмента, производствената последователност и контрола на процеса.

Фактор	Вграждане чрез формоване	Термично закрепване	Вмъкване с ултразвук
Монтаж на вложки	По време на формоването	След формоването	След формоването
Сложност на инструмента	По-висока	Като цяло по-ниска	Като цяло по-ниска
Вторична операция по вмъкване	Не се изисква	Необходима	Необходима
Позициониране на вложката	Контролира се от характеристиките на матрицата	Контролира се от приспособлението за вмъкване	Контролира се от приспособлението за вмъкване
Съображения, свързани с производството	Зареждането на вложките влияе върху цикъла на матрицата	Допълнителен термичен процес	Допълнителен ултразвуков процес
Типично приложение	Стабилни, интегрирани конструкции от метал и пластмаса	Вложки с резба в термопласти	Вложки с резба в подходящи термопласти

Няма универсален победител. Услугите по формоване с вложки могат да бъдат привлекателни, когато производственият обем е стабилен и интегрирането на вложката елиминира значителна част от последващата сглобяваща работа.

Вмъкването след формоването може да е по-целесъобразно, когато местоположението на вложките може да се променя, инструментариумът трябва да остане прост или са необходими различни конфигурации на крепежни елементи.

Кога вградените впръсквания са по-целесъобразни

Бих проучил вградените в отливката вложки, когато е важно точното им интегриране по време на формоването, геометрията на вложката е стабилна, а очакваният обем на производството може да оправдае инструментарията и процеса на зареждане.

Добър пример за това е съединител с множество вградени електрически клеми. Монтирането на всяка клема след това може да доведе до допълнителни изисквания за манипулиране и центриране.

Въпреки това формоването с вложки не осигурява автоматично по-висока сила на задържане. Резултатът зависи от геометрията на вложката, свойствата на смолата, околната пластмаса и условията на обработка.

Кога вграждането след формоването е по-добро решение

За пластмасов корпус за електроника с само два крепежни елемента с резба термичното закрепване може да е напълно подходящо.

То също така позволява известна гъвкавост, ако спецификацията на вложката се промени по време на разработката на продукта.

Ключът е в сравняването на общите разходи за инсталиране, включително времето на цикъла на формоване, зареждането на вложката, вторичното оборудване, труда, брака и проверката.

Детайли в проектирането, които определят качеството на формоването с вложки

Повечето проблеми при формоването с вложки могат да бъдат проследени до малък брой решения, свързани с проектирането или процеса.

Геометрия на вложката и механично задържане

Металът и пластмасата обикновено разчитат на механично задържане, а не на силна химическа връзка.

Набраздявания, канали, фланци или подрязвания могат да помогнат за предотвратяване на изваждането и въртенето. Въпреки това агресивните елементи за задържане също оказват напрежение върху околната пластмаса.

Следователно резбовата вложка трябва да се избере в зависимост от очаквания монтажен въртящ момент, натоварването при издърпване, вибрациите и експлоатационните условия.

За корпус на електроника бих се уверил, че пластмасовият издатък има достатъчно материал около себе си и че натоварването на крепежния елемент не е концентрирано в близост до тънка стена.

Избор на материал и свиване

ABS, PC, PC/ABS, PA и PBT могат да се разглеждат като подходящи материали за метално-пластмасови сглобки, но те имат различно поведение при обработка и свиване.

Материал	Потенциално предимство	Конструктивни съображения
ABS	Лесно формоване и добър външен вид на корпуса	Локално напрежение около вложките
PC	Висока удароустойчивост	Условия за преработка и остатъчно напрежение
PC/ABS	Балансирани свойства на корпуса	Специфични за всеки клас граници на свиване и температура
PA6 / PA66	Механична якост	Промени в размерите, свързани с влажността
PBT	Електрически приложения и поведение на размерите	Свиване и избор на клас

Вложката също променя локалния модел на охлаждане. Разликите в термичното разширение между метала и пластмасата могат да създадат напрежение по време на охлаждане или температурни цикли.

Следователно избраният клас смола, геометрията на вложката и работната среда трябва да се разглеждат заедно.

Разположение на входа и поток на пластмасата

Неправилното разположение на входа може да доведе до появата на линии на заваряване или непълно запълване в близост до вложката.

Моделът на потока също може да окаже натиск върху вложката, особено когато металният компонент има голяма открита повърхност.

По време на DFM производителят трябва да оцени как пластмасата запълва пространството около металния елемент и дали позиционирането на вложката остава стабилно по време на инжектирането.

При сложни конфигурации анализът на потока в матрицата може да помогне за идентифициране на проблеми с запълването и налягането, преди да се пристъпи към изрязването на стоманата.

Чести дефекти в компонентите, формовани с вложки

Дори при добро оборудване, формоването с вложки изисква контрол на процеса. Малки промени в размерите на вложката, зареждането или условията на формоване могат да доведат до проблеми при сглобяването.

Дефект	Възможна причина	Какво да проверите
Движение на вложката	Недостатъчна опора по време на впръскването	Сърцевинни щифтове, приспособление, налягане при впръскване
Пластмасови излишъци по резбите	Лошо затваряне на матрицата	Размери на вложката и прилягане на инструмента
Напукана пластмаса около вложката	Остатъчно напрежение или недостатъчна дебелина на стената	Смола, дизайн на изпъкналостта, охлаждане
Слабо задържане на вложката	Неподходяща геометрия или непълно капсулиране	Дизайн на набраздяването и пластичното течение
Електрическо несъответствие	Движение или свиване на вложката	Допустими отклонения в позицията и проверка
Празнини около вложката	Проблеми с пълненето или уплътняването	Позиция на входа, вентилация, настройки на процеса

За HingTung и други производители на пластмасови изделия, изработени чрез инжектиране, ранното DFM и обратната връзка от пробните изливания са важни, тъй като дефект, свързан с вложката, може да включва както инструмента, така и параметрите на формоването.

Простото повишаване на налягането при инжектиране или увеличаването на дебелината на стената на пластмасата не винаги е правилното решение.

Какво да проверите, преди да изберете доставчик за формоване с вложки

Доставчикът трябва да може да обясни как контролира позиционирането на вложките, качеството на формоването и изискванията за крайния монтаж.

Преди да поискате оферта, бих подготвил:

1. 3D CAD и чертежи: Посочете позициите на вложките и критичните размери.
2. Спецификации на вложките: Определете материала, геометрията, размера на резбата и допуските.
3. Изисквания към смолата: Определете класа на материала и работните условия.
4. Механични натоварвания: Посочете въртящия момент, усилието на издърпване и други функционални изисквания.
5. Производствен обем: Включете очакваните количества на партидите и годишното търсене.
6. Критерии за проверка: Определете изискванията за приемане по отношение на размерите, функционалността и външния вид.

Една полезна оценка на доставчика трябва да включва проверка на проби и, където е уместно, изпитване на въртящ момент или издърпване.

Интегрираните възможности на HingTung за DFM, производство на матрици, инжекционно формоване и поддържащ монтаж са подходящи за OEM проекти, при които тези изисквания трябва да останат непроменени от изпитванията на инструмента до производството.

Често задавани въпроси

Може ли леенето с вложки да се използва с вложки от неръждаема стомана?

Да. Вложките от неръждаема стомана могат да бъдат формовани в подходящи пластмаси, при условие че геометрията, характеристиките на задържане, термичното поведение и условията на обработка са правилно оценени.

Могат ли да се вграждат няколко метални вложки в една пластмасова част?

Да. В една формована част могат да бъдат интегрирани няколко вложки. Трябва да се вземат предвид разстоянието между тях, позиционирането, достъпът до матрицата и устойчивостта им на движение по време на запълването.

Осигурява ли вграждането на вложки електрическа изолация?

Околната пластмаса може да осигури електрическа изолация, когато се използват подходящ материал и геометрия. Изолационните характеристики трябва да бъдат проверени спрямо електрическите и екологичните изисквания на приложението.

Може ли повредена вградена впластмаса вложка да бъде заменена?

Замяната обикновено е по-трудна, отколкото при вложки, монтирани след формоването. В зависимост от конструкцията, отстраняването на вградена вложка може да повреди околната пластмаса, затова възможността за ремонт трябва да се вземе предвид на ранен етап.

Заключение

Качествените услуги по формоване с вградени вложки зависят от много повече от простото поставяне на метал в пластмаса. Закрепването на вложката, изборът на материал, дизайнът на матрицата и функционалните тестове определят дали компонентът ще работи надеждно в готовия електронен модул.

HingTung съчетава DFM, собствено разработване на матрици, леене под налягане и поддръжка при проверката на OEM компоненти, като по този начин помага за свързването на ранните инженерни решения с повторяемото производство.