Vstřikování BMC vs kompresní vstřikování: Který proces je lepší?

Bulk Molding Compound , běžně známý jako BMC, je termosetový kompozit připravený k lisování používaný k výrobě pevných, rozměrově stálých, tepelně odolných a elektricky izolujících komponentů. Typický materiál BMC kombinuje nenasycenou polyesterovou nebo vinylesterovou pryskyřici, sekané skleněné vlákno, minerální plniva, pigmenty, separační prostředky a přísady specifické pro aplikaci.

Protože formovací hmota BMC nabízí vynikající tekutost a může vyplnit složité dutiny, lze ji zpracovat jak vstřikováním, tak lisováním. Tyto dva procesy se však značně liší vybavením, tokem materiálu, nástroji, efektivitou výroby, orientací vláken, geometrií dílu a konečným výkonem.

Volba mezi vstřikováním BMC a lisováním BMC proto není jen otázkou toho, který proces je pokročilejší. Správná volba závisí na konstrukci součásti, objemu výroby, mechanických požadavcích, rozměrových tolerancích, elektrických vlastnostech, kvalitě povrchu a výrobních nákladech.

Tato příručka porovnává vstřikování BMC a lisování a vysvětluje, jak mohou výrobci vybrat vhodný proces a směs BMC pro elektrické, automobilové, průmyslové a spotřebičové aplikace.

Co je materiál BMC?

BMC je těstovitá, vlákny vyztužená termosetová formovací hmota dodávaná v hromadné formě. Na rozdíl od Sheet Molding Compound neboli SMC, který se dodává jako list a běžně obsahuje delší skleněná vlákna, BMC obecně používá kratší nasekaná vlákna a nabízí vyšší tekutost.

Složení materiálu BMC lze upravit podle zamýšlené aplikace, procesu lisování a požadavků na výkon.

Typické složky lisovací hmoty BMC

Konvenční složení BMC ze skleněných vláken může zahrnovat:

·  Nenasycená polyesterová nebo vinylesterová pryskyřice

·  Sekaná výztuž ze skelných vláken

·  Uhličitan vápenatý, hydroxid hlinitý nebo jiná minerální plniva

·  Přísady s nízkou srážlivostí

·  Přísady zpomalující hoření

·  Pigmenty a barviva

·  Vnitřní separační prostředky

·  Katalyzátory, inhibitory a zpracovatelské přísady

Každá součást ovlivňuje chování formovací hmoty BMC při zpracování a vlastnosti hotového dílu.

Pryskyřičný systém ovlivňuje chemickou odolnost, tepelné vlastnosti, smršťování při formování a chování při vytvrzování. Sekané skleněné vlákno zlepšuje pevnost v tahu, pevnost v ohybu, odolnost proti nárazu a rozměrovou stálost. Minerální plniva pomáhají kontrolovat náklady, tekutost, vzhled povrchu, smršťování a nehořlavost.

JLON dodává přizpůsobitelné BMC směsi pro elektrickou izolaci, automobilové součástky, průmyslové kryty a další vstřikované nebo lisované výrobky. Typ pryskyřice, obsah skleněných vláken, barvu, zpomalení hoření, tekutost a mechanické vlastnosti lze upravit podle aplikace a podmínek tvarování zákazníka.

Co je vstřikování BMC?

Vstřikování BMC využívá specializovaný termosetový vstřikovací stroj. Směs BMC je přiváděna do stroje, přepravována přes sud s řízenou teplotou a vstřikována pod tlakem do vyhřívané uzavřené formy.

Teplota formy spouští vytvrzovací reakci. Poté, co materiál BMC vyplní dutinu a dostatečně vytvrdne, se forma otevře a hotová součást je vyhozena.

Jak funguje proces vstřikování BMC

Směs BMC se nejprve naplní do systému podávání materiálu. Šroub nebo plunžr pak pohybuje materiálem skrz válec a vstřikuje ho přes trysku, běžce a vtoky do vyhřívané dutiny formy.

Po vyplnění dutiny teplem a tlakem vytvrzujte termosetovou pryskyřici. Forma se poté otevře a vyhazovací kolíky uvolní lisovanou součást. Vrata, vodicí lišty a blesk jsou v případě potřeby odstraněny.

Na rozdíl od vstřikování termoplastů nelze vytvrzené BMC roztavit a znovu zpracovat. Kontrola teploty je proto kritická. Váleček musí zůstat dostatečně chladný, aby se zabránilo předčasnému vytvrzení, zatímco forma musí poskytovat dostatečné teplo k dokončení vytvrzovací reakce v požadované době cyklu.

Výhody vstřikování BMC

Vstřikování BMC je zvláště účinné pro relativně malé, složité a velkoobjemové součásti.

Vhodné pro komplexní geometrie

Vysokotlaké vstřikování umožňuje materiálu BMC vyplnit úzké dutiny, žebra, výstupky, otvory a další složité prvky. Do jednoho lisovaného dílu lze často integrovat více funkcí, což snižuje sekundární obrábění a montáž.

Díky tomu je vstřikování vhodné pro elektrické součástky, konektory, pouzdra svorek a automobilové díly s detailní geometrií.

Vysoká efektivita výroby

Jakmile jsou parametry stroje, formy a procesu správně nakonfigurovány, může vstřikování zajistit automatické podávání, opakovatelnou hmotnost výstřelu a relativně krátké výrobní cykly.

Proces je proto atraktivní pro velké zakázky, které vyžadují konzistentní výstup a nízkou pracovní sílu na komponent.

Dobrá opakovatelnost rozměrů

Automatizované podávání materiálu a řízené parametry vstřikování pomáhají udržovat stálou hmotnost a rozměry dílu. To je důležité pro přesné elektrické díly, součásti spotřebičů a průmyslové výrobky, které musí při montáži přesně lícovat.

Snížená ruční manipulace s materiálem

Operátoři obvykle nemusí vážit a umísťovat samostatnou náplň BMC pro každý cyklus. Automatizované podávání snižuje manuální práci a omezuje odchylky způsobené nekonzistentní hmotností nebo umístěním náplně.

Vhodné pro vkládání

Svorky, závitové vložky a další kovové součásti mohou být umístěny uvnitř formy před vstřikováním. Směs BMC obtéká vložky a tvoří integrovanou lisovanou součást.

Lisování vložek je široce používáno v elektrických a elektromechanických aplikacích.

Omezení vstřikování BMC

Vstřikování BMC také přináší několik technických problémů.

Směs BMC je vystavena značnému smyku, když prochází bubnem, tryskou, žlaby, vtoky a dutinou formy. Nadměrný střih může poškodit nasekaná skleněná vlákna a snížit jejich účinnou délku.

Dlouhé dráhy toku mohou také vytvářet orientaci vláken, svarové linie a nerovnoměrné mechanické vlastnosti. Tyto vlivy je třeba vzít v úvahu, pokud má součást požadavky na konstrukci nebo odolnost proti nárazu.

Vstřikovací formy a specializované termosetové vstřikovací stroje obecně vyžadují značné investice. Proces proto může být neekonomický pro prototypy nebo malosériovou výrobu.

Důležitý je také design žlabu a brány. Špatné umístění brány může způsobit zachycený vzduch, neúplné naplnění, stopy po spálení, svarové čáry, vystavení vláken a nerovnoměrnou kvalitu povrchu.

Třída BMC určená pro lisování nemusí automaticky poskytovat tekutost a stabilitu zpracování požadovanou pro vstřikování.

Co je kompresní lisování BMC?

BMC lisování umístí předem zvážené množství materiálu BMC přímo do otevřené, vyhřívané dutiny formy. Forma se uzavře a aplikuje tlak, což způsobí, že směs proteče dutinou.

Teplo aktivuje vytvrzovací systém. Jakmile je díl BMC dostatečně vytvrzený, forma se otevře a součást se odstraní.

Jak funguje proces lisování BMC

Před formováním se odváží a připraví požadované množství směsi BMC. Vsázka je umístěna na zvolené místo uvnitř vyhřívané formy.

Forma se pak řízenou rychlostí uzavře. Jak se tlak zvyšuje, náplň BMC proudí ven a vyplňuje dutinu, včetně žeber, výstupků a dalších lisovaných prvků.

Teplo a tlak jsou udržovány až do vytvrzení materiálu. Forma se otevře, součást se vysune a případný záblesk se odstraní.

Velikost, tvar a umístění náboje ovlivňují vzdálenost, kterou musí materiál urazit. Správný design náplně pomáhá snížit orientaci vláken, zachycení vzduchu, svarové linie a neúplné plnění.

Výhody kompresního lisování BMC

Lisování je široce používáno pro středně velké a relativně silné BMC komponenty, které vyžadují stabilní mechanický a elektrický výkon.

Snížený smyk materiálu

Vzhledem k tomu, že náplň BMC je umístěna přímo uvnitř formy, nemusí procházet systémem hlavně, trysky, žlabu a brány.

Nižší smyk může pomoci zachovat větší část původní délky nasekaných skleněných vláken a snížit poškození výztuže zpracováním.

Lepší zadržování délky vlákna

Zachování délky vlákna může zlepšit účinnost vyztužení materiálu BMC. U některých dílů to může poskytnout lepší mechanický výkon než proces vstřikování, který vystavuje směs vysokému střihu.

Skutečný výkon stále závisí na složení BMC, vzoru náplně, vzdálenosti toku, designu formy a podmínkách zpracování.

Jednodušší materiálový tok

Přímé plnění vytváří kratší a jednodušší dráhu toku mezi surovou směsí BMC a konečnou dutinou formy.

To může usnadnit zpracování materiálů s vyšším obsahem skleněných vláken, nižší tekutostí nebo speciálními elektrickými a nehořlavými formulacemi.

Odpad spodního běžce

Lisování obvykle nevyžaduje stejný systém žlabů jako vstřikování. Tím se snižuje odpad vytvrzených žlabů a může se zlepšit využití materiálu.

Protože vytvrzené termosetové BMC nelze přetavit, snížení odpadu může mít významný vliv na celkové výrobní náklady.

Flexibilní výrobní množství

Lisování může být ekonomické pro malé až střední objemy výroby, kde investice do automatizovaného vstřikovacího systému BMC nelze ospravedlnit.

Proces může také podporovat vysoké objemy výroby, když se používají automatizované systémy přípravy a manipulace s náplní.

Vhodné pro větší nebo silnější díly

Lisování se často volí pro kryty, pouzdra, izolační podpěry a průmyslové součásti, které jsou větší nebo tlustší než typické díly vyrobené vstřikováním.

Omezení kompresního lisování BMC

Lisování obvykle vyžaduje větší přípravu materiálu a manipulaci. Náplň BMC musí být zvážena a umístěna konzistentně.

Nesprávná hmotnost nebo umístění náplně může vést k neúplnému naplnění, nadměrnému vzplanutí, orientaci vláken, zachycenému vzduchu a kolísání hmotnosti součásti.

Proces může být také méně vhodný pro extrémně složité díly s velmi tenkými stěnami, úzkými průtokovými kanály nebo četnými detaily.

Přestože lisování může být automatizováno, ruční plnění má za normálních okolností nižší produktivitu než plně automatizovaná vstřikovací linka BMC.

Vstřikování BMC vs. kompresní vstřikování: Klíčové rozdíly

Následující srovnání ukazuje nejdůležitější rozdíly mezi dvěma metodami zpracování BMC.

Mechanické vlastnosti a orientace vláken

Vlastnosti hotového dílu BMC závisí nejen na složení materiálu, ale také na tom, jak směs teče během lisování.

Poškození vláken při vstřikování BMC

Během vstřikování mohou nasekaná skleněná vlákna docházet ke smyku v podávacím šneku, bubnu, trysce, žlabu a vtoku.

Agresivní podmínky vstřikování mohou zkrátit vlákna a snížit účinnost vyztužení. Malé vtoky, vysoké rychlosti vstřikování a systémy s dlouhými kanály mohou tento efekt zvýšit.

To neznamená, že vstřikované díly BMC jsou ze své podstaty slabé. Správně navržený BMC vstřikovací kvality, vhodný systém vstřikování a řízená rychlost vstřikování mohou stále poskytovat vynikající mechanické vlastnosti.

Vliv zpracování na délku vlákna by však měl být vyhodnocen, když je důležitá strukturální pevnost a rázová odolnost.

Orientace vláken v lisování BMC

Lisování obvykle vystavuje směs BMC méně silnému smyku. Dlouhé tokové vzdálenosti však mohou stále vyrovnat vlákna ve směru toku materiálu.

Tato orientace může vytvářet různé mechanické vlastnosti v různých směrech. Komponenta může být silnější ve směru toku a slabší napříč.

Správně navržený vzor náplně by měl snížit zbytečný tok a zároveň umožnit materiálu vyplnit celou dutinu formy.

Faktory ovlivňující konečnou BMC sílu

Mezi důležité faktory patří:

·  Původní délka nasekaných skleněných vláken

·  Obsah skelných vláken

·  Smáčení a disperze vláken

·  Pryskyřičný a výplňový systém

·  Rychlost vstřikování

·  Rychlost zavírání formy

·  Lisovací tlak

·  Teplota formy

·  Konstrukce brány

·  Umístění náboje

·  Vzdálenost toku materiálu

·  Stupeň vytvrzení

U kritických součástí poskytují zkušební vzorky lisované za skutečných výrobních podmínek spolehlivější informace než samotná generická data o surovinách.

Který proces je lepší pro složité díly?

Vstřikování BMC je obecně lepší pro malé součásti s komplikovanými tvary, tenkými profily, detailními žebry, integrovanými konektory nebo úzkými rozměrovými tolerancemi.

Mezi typické aplikace patří:

·  Součásti elektrických spínačů

·  Části vypínače

·  Součásti motoru a cívky

·  Držáky kartáčů

·  Součásti zařízení

·  Konektory

·  Pouzdra svorek

·  Malé automobilové elektrické díly

Vstřikovací tlak pomáhá směsi BMC vyplnit složité oblasti, které může být obtížné vyplnit lisováním.

Složitost je však nutné hodnotit společně s tokem materiálu, polohou vtoku a odvzdušněním formy. Extrémně tenké části nebo špatně umístěné svarové linie mohou stále vytvářet vady.

Který proces je lepší pro větší díly?

Lisování BMC je obecně vhodnější pro středně velké nebo větší součásti, zejména pokud má součást značnou tloušťku stěny a nevyžaduje extrémně složité detaily.

Mezi typické aplikace patří:

·  Kryty elektrického zařízení

·  Izolační podpěry

·  Průmyslové kryty

·  Komponenty čerpadla

·  Koncové kryty motoru

·  Konstrukční držáky

·  Středně velké automobilové díly

·  Součásti zařízení odolné proti korozi

Pro velmi velké panelové nebo konstrukční díly může být SMC vhodnější než BMC. SMC normálně obsahuje delší skleněná vlákna a může poskytnout lepší konstrukční výkon pro velké součásti.

Kvalita povrchu a rozměrová přesnost

Oba procesy mohou vyrábět hladké, rozměrově stálé produkty, když jsou BMC formulace a podmínky zpracování správně sladěny.

Kvalita povrchu vstřikovaného BMC

Vstřikování může reprodukovat jemné detaily formy a poskytnout konzistentní povrchy. Vysoký střih a složitý tok materiálu však mohou způsobit:

·  Expozice vláknům

·  Svarové linie

·  Značky brány

·  Popáleniny

·  Značky průtoku

·  Pórovitost povrchu

Formulace BMC může vyžadovat aditiva s nízkou srážlivostí, optimalizovanou distribuci plniva a vhodný pigmentový systém k dosažení požadovaného vzhledu.

Kvalita povrchu v BMC lisovaném lisováním

Lisování může zajistit dobrou kvalitu povrchu bez viditelných stop po bráně. Nesprávné umístění náboje nebo nadměrný průtok však mohou způsobit:

·  Pletené linky

·  Zachycení vzduchu

·  Nerovnoměrná barva

·  Značky propadu

·  Zvlnění povrchu

·  Nadměrný záblesk

Ani jeden proces nezaručuje lepší kvalitu povrchu za všech podmínek. Rovnoměrnost teploty formy, odvětrávání formy, smršťování materiálu, chování při vytvrzování a design vsázky nebo uzávěru jsou důležité.

Srovnání výrobních nákladů

Nejúspornější proces formování BMC závisí spíše na kompletním výrobním programu než na samotné ceně surového materiálu BMC.

Nákladové faktory vstřikování BMC

Vstřikování BMC může zahrnovat:

·  Vyšší investice do stroje

·  Složitější konstrukce formy a žlabu

·  Automatizované zařízení pro podávání materiálu

·  Vyšší náklady na vývoj

·  Odpad žlabu a brány

·  Nižší mzdové náklady na díl

·  Vyšší výrobní výkon u velkých zakázek

Vyšší počáteční investice může být kompenzována automatizací a rychlejší výrobou, když je roční množství objednávky dostatečně velké.

Nákladové faktory při lisování BMC

Lisování BMC může zahrnovat:

·  Nižší nebo střední investice do nástrojů

·  Ruční nebo automatická příprava nabíjení

·  Vyšší nároky na pracovní sílu

·  Snižte odpad žlabu

·  Flexibilní výrobní množství

·  Snazší změny materiálu a barev

·  Nižší ekonomický vstupní bod pro středněobjemové projekty

Správné srovnání by mělo vycházet z celkových nákladů na přijatý díl. To zahrnuje suroviny, práci, šrot, ořezávání, strojní čas, amortizaci nástrojů, kontrolu a vyřazené součásti.

Jak vybrat správný proces lisování BMC

Před výběrem vstřikování nebo lisování BMC by měli výrobci vyhodnotit konstrukci součásti, požadované vlastnosti, množství výroby a dostupné vybavení.

Úvahy o návrhu součásti

Mezi důležité otázky patří:

·  Jaké jsou celkové rozměry součásti?

·  Je díl tenký, tlustý nebo má proměnnou tloušťku?

·  Obsahuje hluboká žebra nebo úzké kanály?

·  Jsou vyžadovány komplexní šéfové nebo integrované funkce?

·  Budou kovové vložky lisovány do součásti?

·  Kde mohou být umístěny brány, průduchy nebo náplně?

·  Jak daleko musí materiál BMC proudit?

Požadavky na výkon

Požadované vlastnosti by měly být jasně definovány, včetně:

·  Pevnost v tahu

·  Pevnost v ohybu

·  Odolnost proti nárazu

·  Rozměrová stabilita

·  Elektrická izolace

·  Dielektrická pevnost

·  Srovnávací index sledování

·  Odolnost proti oblouku

·  Absorpce vody

·  Hodnocení zpomalující hoření

·  Tepelná odolnost

·  Chemická odolnost

·  Odolnost vůči povětrnostním vlivům

Výrobní požadavky

Výrobní plán by měl vzít v úvahu:

·  Očekávané roční množství

·  Cílový výrobní cyklus

·  Požadovaná úroveň automatizace

·  Dostupné lisovací nebo vstřikovací zařízení

·  Investice do forem

·  Mzdové náklady

·  Přijatelná míra zmetkovitosti

·  Rozměrové tolerance

·  Požadavky na vzhled povrchu

Požadavky na materiál BMC

Složení BMC by mělo být vybráno podle:

·  Vstřikování nebo lisování

·  Požadovaná tekutost

·  Obsah skelných vláken

·  Pryskyřičný systém

·  Smrštění výlisku

·  Požadavky na zpomalující hoření

·  Elektrický výkon

·  Tepelná odolnost

·  Chemická odolnost

·  Barva a kvalita povrchu

Proces formování a formulace BMC by měly být vyvíjeny společně. Výběr standardní směsi BMC před kontrolou formy a zařízení může vést ke špatnému plnění, nadměrnému ošlehání, povrchovým defektům nebo nekonzistentnímu výkonu.

Společné aplikace JLON BMC Compound

JLON poskytuje aplikačně specifickou směs pro hromadné formování pro elektrické, automobilové, průmyslové a spotřebičové komponenty.

Elektrické a elektronické aplikace

BMC je široce používán v elektrických součástech, protože může poskytnout:

·  Vysoká dielektrická pevnost

·  Vynikající odolnost proti sledování

·  Dobrá odolnost proti oblouku

·  Nízká nasákavost

·  Nehořlavý výkon

·  Rozměrová stabilita

·  Tepelná odolnost

Mezi typické produkty patří součásti rozvaděčů, pouzdra vypínačů, izolátory, části motorů, svorkovnice, držáky kartáčů a součásti cívek.

Automobilové aplikace

BMC automobilové třídy lze vyvinout pro:

·  Světelné komponenty

·  Skříně motoru

·  Pouzdra snímačů

·  Elektrické díly pod kapotou

·  Tepelně odolné komponenty

·  Tělesa čerpadel

·  Konstrukční podpěry

Průmyslové a domácí aplikace

Mezi další aplikace BMC patří:

·  Komponenty čerpadla a ventilu

·  Kryty elektrického nářadí

·  Části spotřebiče

·  Součásti průmyslových strojů

·  Kryty odolné proti korozi

·  Vysokoteplotní lisované díly

Proč zvolit materiál JLON BMC?

JLON dodává přizpůsobitelné formovací směsi BMC podle aplikace zákazníka, procesu formování a požadavků na výkon.

Dostupné přizpůsobení může zahrnovat:

·  Pryskyřičný systém

·  Obsah skelných vláken

·  Tekutost materiálu

·  Mechanická pevnost

·  Elektrická izolace

·  Nehořlavost

·  Tepelná odolnost

·  Chemická odolnost

·  Smrštění výlisku

·  Barva produktu

·  Chování při vstřikování

·  Chování při lisování

Pro doporučení vhodné třídy JLON BMC by zákazníci měli poskytnout výkres součásti, zamýšlenou aplikaci, provozní prostředí, požadované normy, cílové vlastnosti, návrh formy a zařízení pro zpracování.

Před hromadnou výrobou se doporučuje testování vzorků za skutečných podmínek lisování.

Závěr: BMC vstřikování nebo lisování?

Ani vstřikování BMC, ani lisování BMC nejsou univerzálně lepší.

Vstřikování BMC je obecně preferováno pro malé, složité a velkoobjemové součásti vyžadující automatizovanou výrobu, detailní geometrii a konzistentní doby cyklu.

Lisování BMC je často vhodnější pro středně velké nebo tlustší díly, malé až střední objemy výroby a aplikace, kde je důležité snížené poškození vláken, nižší odpad žlabu a jednodušší tok materiálu.

Nejlepší výsledek pochází ze shody:

·  Složení BMC

·  Konstrukce součásti a formy

·  Zvolený proces formování

JLON poskytuje přizpůsobitelnou směs pro hromadné formování pro elektrické, automobilové, průmyslové a spotřebičové aplikace. Kontaktujte společnost JLON s vašimi výkresy, požadavky na výkon a podmínkami lisování. Náš tým může pomoci vyhodnotit, zda je pro váš projekt vhodnější BMC vstřikovací nebo kompresní kvality.