טקסטורות פני השטח עבור הזרקת פלסטיק

מרקם פני השטח של חלק פלסטיק משפיע הרבה יותר על איך שהוא נראה ומרגיש.

משטחים יכולים להשפיע על ביצועים מכניים, אינטראקציות כימיות, התנגדות חשמלית או מוליכות, חיכוך, עמידות בפני קורוזיה וגורמים רבים אחרים. כיצד נוצרים המרקמים הללו, ולמה זה חשוב למטרות פיתוח הפרויקט שלך?

טקסטורות פני השטח מוענקות ליצירה על ידי כלי תבנית הזרקת פלסטיק המשמשים ליצירתם. נבחן כיצד טקסטורות אלו מיושמות על כלי עובש, וכיצד זה משפיע על קו הזמן לפיתוח המוצר, יעילות הייצור והעלות.

הבנת סיווגי חספוס פני השטח

לפני שנוכל לדון בטקסטורות העובש הספציפיות, עלינו להבין תחילה כיצד לתאר ולסווג גימורים משטחים באופן כללי. ואחת הדרכים הנפוצות ביותר לעשות זאת היא באמצעות המינוח הסטנדרטי שנוצר על ידי איגוד תעשיית הפלסטיק. ארגון זה נקרא בעבר האגודה לתעשיית הפלסטיק, או SPI. קטגוריות החספוס של פני השטח שלהם הפכו להיות כל כך נפוצות עד שהן עדיין מכונה בדרך כלל מדי SPI.

מהן קטגוריות גימור משטחי הזרקה?

---

במערכת הסיווג PIA של גימורים משטחים לכלי תבניות, קיימות ארבע דרגות עיקריות: A, B, C ו-D. גימורים מקבוצה A נעשים עם ליטוש יהלום, B עם נייר זכוכית גרוס, C עם אבני שיוף גריט, ו-D עם התזת לחץ באמצעות חרוזי זכוכית או גרגרי תחמוצת אלומיניום.

כיצד גימורי משטח שונים בכלי עובש משפיעים על עלות המוצר?

ככל שעולים יותר במערכת הסיווג של גימורי משטח לכלי תבניות, כך נדרש יותר זמן ומאמץ לייצר את הגימור. למעשה, כל שלב של חידוד מחייב השלמת השלב שקדם לו. אין כאן קיצורי דרך ולכן עלויות הייצור מתוספות.

בואו נראה איך כל גימור נעשה.

גימורים שנוצרו על ידי ליטוש

קטגוריה A מיוצרת עם ליטוש יהלומים ונחשבת לדרגת התקן הגבוהה ביותר, מה שאנשים מחשיבים כמבריק או מבריק ביותר.

חלק מכך נובע מהגרגר העדין של משחת ליטוש היהלומים, אך גם חלקם נובע מהאופן בו היא מיושמת. משטח "A" על כלי התבנית יוצר חלק מוגמר מבריק מאוד, והם משמשים גם לפלסטיק שקוף אופטית.

כלי סיבובי משמש לליטוש המשטח בתבנית אקראית, לא ליניארית. זה נוטה לפזר או להחזיר אור מבלי להצביע על מרקם ברור. אין "כיוון" לגלי של פני השטח, כך שהוא נראה אותו הדבר לא משנה זווית הצפייה או זווית האור.

בקטגוריה A ישנן שלוש רמות, כל אחת מייצגת דרגת עידון שונה. ועבור כל רמה, PIA נותן ערך Ra סטנדרטי כהתייחסות.

לדוגמה, A-3 מתאים ל-Ra 2~3. שטוחות פני השטח היא נושא בפני עצמו, אבל זה בעצם אומר שהיא שטוחה מאוד.

גימורים עשויים עם נייר זכוכית

עכשיו השווה את זה לקטגוריה B, עשויה עם נייר זכוכית.

סוג זה של גימור פני השטח מוחל בתנועה קדימה ואחורה, כך שהוא משאיר מאחוריו שריטות ליניאריות אופייניות המייצרות דפוס ברור מאוד. מסיבה זו, אפשר לקבל גימור משטח SPI עבור B-1 המודד גם את השטיחות של Ra 2~3, שווה לגימור A3.

אבל הגימור הזה לא נראה זהה ל-A3, וגם חלק הפלסטיק לא יהיה עשוי מכלי כזה. ברור, שטיחות פני השטח היא רק היבט אחד של מרקם פני השטח הכולל.

גימור משטח בדרגה B נחשב חצי מבריק. זה בסדר דיו כדי להסתיר פגמי עובש וסימני עיבוד ועיבוד בזמן שהוא פחות יקר לייצור מ-A-Grade. גימורים אלו מיושמים עם גריסת שיוף החל מ-600 גריט עבור B-1, 400 עבור B-2, ו-320 עבור B-3.

גימורים שנעשו עם אבן החרס

הגימורים C-Grade עשויים עם אבני שיוף גריז.

כמו בגימורים בדרגה B, גם הגרגירים של האבנים נעים בין 600 ל-320, אם כי הם משאירים מאחוריהם משטח מחוספס ופחות שטוח מכיוון שהאבנים אגרסיביות יותר בפעולת החיתוך שלהן. תהליך כזה משמש כדי למחוק במהירות סימני כלי עבודה ועובש וישאיר מאחוריו גימור משטח מט על חלקי פלסטיק.

גימורים נעשים בפיצוץ

גימורים מחוספסים יותר נעשים על ידי פיצוץ שוחק עם חול או חרוזי זכוכית.

אלה תואמים לדרגת PIA D. בגלל האופי האקראי של הריסוס, גימור פני השטח המתקבל אחיד ולא כיווני. סיווג זה משמש לייצור גימורים עמומים או שטוחים על חלקי פלסטיק.

גימורים שנעשו עם החריטה הכימית

ניתן ליישם טקסטורות פני השטח על כלי תבנית באמצעות טכניקות צילום מיוחדות. MoldTech היא דוגמה למומחה ידוע לסוג זה של שירות טקסטורה.

זה כרוך בשימוש במסכות ליצירת דפוס על קיר הכלי, חשיפת אזורים מסוימים תוך הגנה על אחרים. לאחר מכן, מיושם כימיקל המגיב עם המתכת החשופה, חורט אותה באופן סלקטיבי בצורה מבוקרת כדי לייצר מספר עצום של אפקטים מעוצבים.

דפוסים אלה עשויים לשחזר לא רק עיצובים גיאומטריים מופשטים אלא גם כדי לדמות את המראה של אבן טבעית, עור או גרגירי עץ. יש לשים לב שבכל פעם שמכינים משטח בעל גזרה גבוהה בכלי תבנית, הדבר מצריך בדרך כלל הגדלת זווית הטיוטה של קיר הכלי.

הסיבה לכך היא שמרקמים כבדים יוצרים יותר אחיזה או חיכוך שיש לנטרל אותם עם יותר טיוטות כדי לאפשר שחרור חלק.

טיפולי שטח עבור כלי ייצור

בנוסף לשימוש בשפשוף מכאני או ליטוש להכנת משטח תבנית, ישנם גם מספר סוגים של ציפוי משטח שניתן ליישם על הכלי. טיפולים אלו מקנים מרקם עדין לדפנות הכלי, תוך שהם משנים את התכונות המכניות והכימיות של הכלי בדרכים חשובות. כדי להבין מדוע זה חשוב, בואו נסתכל בקצרה על מדע הטריבולוגיה.

מהי טריבולוגיה?

טריבולוגיה היא חקר החיכוך והאינטראקציה של משטחים בתנועה יחסית.

מחקר טריבולוגיה משמש כדי לגלות דרכים חדשות וטובות יותר למשטחים לקיים אינטראקציה מבלי להיהרס בתהליך. אבל אין פתרון אחד המתאים לכולם. הכל תלוי ביישום הספציפי שלך.

אנשים רבים לא מבינים שכלי עובש נתונים לחיכוך עצום, מכיוון שהשרף החם מוזרק מהר מאוד בלחץ גדול. הבנה ושליטה על הנזק הפוטנציאלי שנוצר מחיכוך זה הוא אחד האתגרים הגדולים ביותר של מהנדס הכלים.

כמות הבלאי שחווית תבנית תלויה בגורמים רבים כולל המתכת הבסיסית, נפח הייצור, מעגלי הקירור, סוג השרף, מורכבות העיצוב, מרקם פני השטח ועוד רבים.

מכיוון שיש כל כך הרבה משתנים, ישנם פתרונות טיפול שונים שיסייעו לעמוד בחום, להגביר את הקשיות, להתנגד לקורוזיה ולהפחית חיכוך לשחרור חלק טוב יותר.

להלן מבט מקרוב על שלושת הסוגים הכלליים המובילים של כלי ייצור.

ציפוי

אחת הצורות המוקדמות ביותר של טיפול בעובש היא ציפוי כרום. זה מגדיל את קשיות הכלים כדי להתנגד לשחיקה בעת שימוש בשרף מלא בזכוכית. כרום עוזר למנוע חלודה אך אינו עמיד בפני גז כימי בעת שימוש בשרף קורוזיבי כמו PVC.

כמו כן, ציפוי כרום דורש שימוש באנודה נפרדת. האנודה מוסיפה הוצאות למבנה, ובגלל גודלה וצורתה, היא לא יכולה להגיע לחללים עמוקים או לתכונות דקות בתבנית.

ציפוי ניקל ללא אלקטרו אינו זקוק לאנודה כך שניתן להשתמש בו כדי לצפות את כל המאפיינים בתוך התבנית בצורה אחידה. זה עוזר לעובש להתנגד להתקפה הכימית אבל זה לא כל כך טוב בטיפול בסיבים שוחקים.

ניקל-בורון ניטריד, ציפוי נפוץ נוסף, משפר גם הוא עמידות בפני שחיקה וקורוזיה מבלי להשפיע לרעה על תכונות העברת החום. אבל היתרון העיקרי שלו הוא שהוא מפחית מאוד את החיכוך עבור מחוונים ניתנים להזזה, ליבות ואזורי שחיקה אחרים בכלי.

כל המשטחים המצופים נוטים להיות בעלי גימור מבריק או חצי מבריק, שווה לדרגה A או B.

שקיעת אדים פיזית

PVD משתמש במקור כגון קרמיקה או מתכת אשר לאחר מכן נפגע באמצעות אלומת יונים עתירת אנרגיה כדי לגרום לה לקרטט לתוך פלזמה. פלזמה זו נקשרת לקיר הכלי בשכבות דקות מאוד עם חוזק הדבקה רב.

כמה דקות השכבות האלה? חלקם ננומטרים או פחות ממיקרון אחד, אז לא מספיק כדי להשפיע על מידות החלק הסופי ברוב המקרים.

אחד היישומים הנפוצים ביותר הוא טיטניום ניטריד (TiN). זה עמיד במיוחד ומגביר את הקשיות מאוד תוך שהוא מציע עמידות בפני קורוזיה טובה יותר מכרום. זה יכול לעמוד במתקפה הכימית של שרפי PVC תוך שיפור הסיכה. חסרון פוטנציאלי אחד הוא שהוא מיושם בטמפרטורות של 800 מעלות צלזיוס, כך שזה עשוי להשפיע על טיפול החום של הכלי. מגבלה נוספת היא שמדובר באפליקציית קו ראייה ולכן לא ניתן להחיל אותה על אזורים נסתרים.

מכיוון שציפויים PVD כל כך דקים, הם יכולים להיצמד לשריטות עדינות מאוד על פני הכלי, כלומר ניתן ליישם אותם אפילו על גימורי Class C או Class D מחוספסים למדי.

שקיעת אדים כימית

שלא כמו PVD, שקיעת אדים כימית משתמשת בתגובה כימית לייצור סרט דק גזי.

ציפויים CVD עבים יותר מ-PVD והם מיושמים בטמפרטורות גבוהות אף יותר. היתרון הוא שניתן ליישם ציפוי יהלום, המציע את עמידות הבלאי הגבוהה ביותר האפשרית וקשיות הכלים מוגברת לחיי הכלי ארוכים במיוחד. ציפוי CVD גם לא צריך להיות מיושם בקו ראייה, כך שניתן לטפל בכלי כולו.

חיסרון אחד של CVD הוא שבגלל טמפרטורות היישום הגבוהות, כלי עובש חייבים לעבור טיפול בחום פעם שנייה לאחר הציפוי.

איך לבטא את הברק של החלק היצוק הפלסטיק שלך עם מבריק

כפי שראינו, גימורי פני השטח יכולים להיראות שונים גם אם ערכי Ra דומים.

כדי לציין עוד יותר את המראה שאתה רוצה על החלקים המוזרקים שלך, אתה צריך לדעת על ברק. ברק מוגדר כהחזרה של משטח בהשוואה לתקן זכוכית שחורה מלוטשת.

אנו משתמשים במכשיר מדידה פשוט הנקרא מד ברק. הוא מקפיץ אור מעל פני השטח של דגימה, בזוויות שונות בהתאם לערך Ra הנבדק. ערכי המדידה נקראים יחידות ברק או GU. תקן הזכוכית השחורה מדורג כ-100, ולכן יחידות ברק שנמדדו מחלק יעד מושוות לקריאה זו.

מקריאות מבריק אלה, ניתן לאחר מכן לתאר משטח כמבריק, חצי מבריק, מט או שטוח. יחד עם מספר משטח תבנית PIA, זהו המידע שאנו צריכים כדי ליצור מרקם של כלי התבנית שלך כך שתקבל את החלקים המוגמרים בהזרקה שאתה רוצה.

למידע נוסף על כלי ייצור, הירשם לניוזלטר שלנו כדי לקבל מידע הקשור לתעשייה על פיתוח מוצרים, ייצור ועוד.