Стык металла и пластика: расчёт на вырывание
Резьба в пластиковом корпусе почти всегда выходит из строя не от перетяжки, а от того, что втулку просто запрессовали после литья: самонарез срывается при 7 Н·м, а заформованная латунная втулка держит 18 Н·м и не теряет усилие после разборок. При литье пластмасс под давлением металлическую арматуру, резьбовые втулки, штифты, гайки, контакты или силовые шины, ставят в форму до впрыска, и расплав PA66, POM, ABS, PC либо PEEK обжимает её намертво. Удержание дают не усадка, а накатка, канавки и подрезы, спроектированные под момент, поэтому вставка не провернётся и не вырвется. Второй враг такого узла, разница температурного расширения: металл и полимер остывают по-разному, и на стыке остаются напряжения, которые мы гасим ровной стенкой бобышки, радиусами и термоциклами, а не оставляем на совести сборщика. На заводе в Китае ведём и заформовку, и совмещённое литьё мягким TPE или TPU по готовой основе, положение каждой вставки проверяем каждый цикл, а партию закрываем образцами T1, отчётом FAI и замерами положения арматуры на КММ. Пришлите STEP со спецификацией вставки: за сутки вернём расчёт и DFM-заключение по бобышкам, впускам и уплотнению торцов. Отгрузку ведём на условиях DAP и DDP, готовим таможенные бумаги и подтверждение происхождения, право собственности на оснастку и порядок оплаты фиксируем договором, а партию металла сопровождаем сертификатом EN 10204 3.1.
Бесплатная консультация24 ч
Расчёт
±0,02 мм
Допуск
Китай
Площадка
100 шт.
MOQ
Материалы
| Марка | Свойства | Типичные области применения |
|---|---|---|
| PA66 (нейлон 66) | Прочность 80–90 МПа при плотности 1,14 г/см³, высокая механика, износостойкость и низкое трение, с 30 % стеклонаполнения выходит на 190 МПа | Шестерни, подшипники, силовые элементы, подкапотное пространство, корпуса разъёмов |
| POM (ацеталь) | Прочность 60–70 МПа, плотность 1,41 г/см³, жёсткость и размерная стабильность при низком трении и ползучести | Шестерни, втулки, точная механика, детали насосов, зажимы |
| ABS | Прочность 40–48 МПа, плотность 1,04–1,07 г/см³, ударопрочен, стабилен по размеру, легко красится и гальванизируется | Корпуса приборов, кожухи, элементы салона, потребительские изделия |
| PC (поликарбонат) | Прочность 55–70 МПа, плотность 1,20 г/см³, ударопрочен и прозрачен, держит нагрев | Прозрачные корпуса, электротехнические кожухи, медицинские и защитные детали |
| PEEK | Прочность 90–100 МПа, плотность 1,32 г/см³, рабочая температура до 260 °C, стоек к химии и истиранию | Авиация, медицина, полупроводники и нагруженные ответственные узлы |
Параметры процесса
| Параметр | Стандартный диапазон |
|---|---|
| Давление впрыска | до 220 МПа в зависимости от смолы |
| Допуск на критичных размерах | ±0,02 мм после DFM-разбора |
| Допуск рядовой | ±0,10 мм по общим нормам |
| Толщина стенки | 0,8–4,0 мм типовая, 0,5 мм на высокотекучих смолах |
| Уклон для извлечения | 0,5–2° в зависимости от текстуры |
| Шероховатость полости формы | от SPI A2 (Ra 0,05 мкм) до SPI C3 (Ra 3,2 мкм) |
| Наибольший габарит | 800 × 600 × 400 мм, масса впрыска до 2 000 г |
| Сталь формы | P20, 718H, S136, NAK80, H13 с закалкой до HRC 48–52 |
| Число гнёзд | 1, 2, 4, 8, 16 или 32 |
| Ресурс формы | от 100 тыс. до 1 млн и более впрысков по стали и смоле |
Отделка поверхности
SPI A1/A2, зеркальная полировка
Глянцевая полированная полость Ra 0,012–0,05 мкм под оптические линзы и премиальный внешний вид.
SPI B1/B2, тонкая шлифовка
Мелкошлифованная полость Ra 0,05–0,1 мкм, стандарт для большинства лицевых деталей.
SPI C1/C3, притирка
Полуглянцевая притирка Ra 0,35–3,2 мкм для функциональных поверхностей общего назначения.
SPI D1/D3, сухая обдувка
Матовая текстура Ra 3,2–18 мкм скрывает следы течения и даёт нескользящий хват.
Текстурирование травлением
Рисунок под кожу, дерево или геометрию наносится в форму, серия MT-11000 и индивидуальные шаблоны.
Тампонная и трафаретная печать
Многоцветные логотипы, символы и маркировка по плоским и пологим поверхностям.
Окраска эмалями 2K и УФ
Автомобильные эмали с заказным цветом, софт-тач, матом или глянцем.
Проектирование с учётом технологичности (DFM)
- Передайте STEP и описание вставки: за 24 часа бесплатно разберём посадку, удержание и впуск
- Выбирайте тип арматуры осознанно: латунные резьбовые втулки, точёные штифты, штампованные шины и гайки требуют разных элементов удержания
- Задавайте на вставке накатку, канавки, лыски или подрезы, чтобы момент затяжки не провернул её в пластике
- Закладывайте разницу температурного расширения: металл и полимер остывают неодинаково, нужен зазор и радиусы без острых углов
- Ставьте вставку так, чтобы её можно было подать автоматически и форма сомкнулась без грата по линии разъёма
- Выравнивайте стенку вокруг вставки, иначе усадка даст утяжину и поводку
- Впуск располагайте так, чтобы поток расплава не сдвинул и не перегрузил арматуру
- Держите уклон и текстуру одинаковыми, чтобы деталь снималась с формы вокруг залитого металла
Оснастка и производственные мощности
| Тип | Срок поставки | Подходит для |
|---|---|---|
| Прототипная форма, мягкая оснастка | 2–3 недели | 25–500 шт., проверка посадки вставки и предсерийная партия |
| Серийная форма P20 или 718H | 4–6 недель | 100–500 тыс. впрысков, рядовой тираж |
| Серийная форма S136 или NAK80 | 5–7 недель | 500 тыс.–1 млн и более впрысков, агрессивные и абразивные смолы |
| Многогнёздная с горячим литником | 6–8 недель | крупная серия, 2–32 гнезда для снижения цены детали |
Обеспечение качества
- Смолу и металлическую арматуру принимаем по сертификатам на входящую партию
- Отчёт FAI по первой детали готовим на КММ с привязкой координат вставки
- Наличие, положение и ориентацию вставки проверяем до и после каждого впрыска
- Промежуточные проверки на литье и обрезке ловят недолив и утяжину на ранней операции
- Ответственные размеры и координаты арматуры контролируем калибрами и КММ
- Лицевую поверхность осматриваем на грат у торца вставки, недоливы и утяжины
- Усилие вырывания и момент затяжки проверяем на удерживаемых вставках по требованию чертежа
- Номер партии смолы, сертификат на металл и ведомость контроля храним по каждому тиражу
Применение
- Резьбовые втулки и гайки в корпусах приборов под многократную сборку без срыва резьбы
- Разъёмы с заформованными контактами и клеммами под ток и сигнал
- Силовые шины и токопроводящие тракты, закрытые изоляцией для распределения питания
- Корпуса датчиков с металлическим сердечником и экранированием
- Автомобильный крепёж и кронштейны, где пластиковое тело несёт металлическую функцию
- Медицинские компоненты с металлическим сердечником под прочность или проводимость
- Силовые кронштейны, соединяющие полимерный и металлический узлы в одной детали
- Экраны ВЧ-излучений, отлитые вокруг металлической сетки или рамки
Почему выбирают FHY Precision
Одна деталь вместо узла: металлическая функция и полимерное тело объединяются прямо в форме
Накатка, канавки и подрезы держат вставку на вырывание и крутящий момент, а не на усадку
Отпадают запрессовка, вклейка и ультразвуковая сварка после литья, а вместе с ними и операция сборки
Работаем с PA66, POM, ABS, PC и PEEK, арматура из латуни, стали, нержавейки или меди
±0,02 мм на ответственных размерах и контроль координат вставки на каждом цикле
За сутки бесплатно укажем риски по бобышкам, впускам и смыканию торцов
Прототипная форма за 2–3 недели, образцы T1 за 3–5 дней до запуска серийной оснастки
Литьё, текстурирование, печать, покраска и приёмка сведены под одним планом контроля в Китае
Часто задаваемые вопросы
1. Что такое заформовка вставок и когда её выбирают?
При литье пластмасс под давлением металлическую деталь, резьбовую втулку, штифт, гайку, контакт или шину, ставят в форму до впрыска, и расплав обжимает её намертво. Так получают многоразовую металлическую резьбу, проводник или жёсткий сердечник внутри полимерного корпуса без отдельной сборки. Если металл закрыт лишь частично или второй материал наносят поверх готовой основы, это уже совмещённое литьё, его мы тоже ведём.
2. Какую металлическую арматуру удаётся залить?
Чаще всего это латунные резьбовые втулки, точёные стальные штифты и валы, штампованные шины и контакты, гайки, стойки, медные или стальные сердечники. Каждой нужны свои элементы удержания, накатка, канавки или лыски, иначе момент затяжки провернёт втулку. Пришлите образец или чертёж, подскажем геометрию удержания.
3. Делаете ли и совмещённое литьё, и заформовку?
Да, это разные схемы. Заформовка закрывает заранее установленную металлическую деталь, а совмещённое литьё добавляет второй слой поверх основы, например мягкий TPE или TPU по жёсткому полимеру. Оба приёма объединяют материалы в одной детали, а бесплатный DFM-разбор помогает выбрать подходящий под вашу конструкцию.
4. Какие допуски держите на такой детали?
Рядовой допуск литья ±0,10 мм, на ответственных размерах держим ±0,02 мм, включая координаты заформованной вставки, которые проверяем каждый цикл. План допусков согласуем в DFM-заключении до резки стали.
5. Почему вокруг вставки появляется грат и как вы его убираете?
Грат у линии разъёма вставки возникает от плохого смыкания или смещения арматуры. Проектируем посадочные гнёзда с надёжным уплотнением, фиксируем вставку в форме и подбираем впуск так, чтобы поток её не сдвинул. Межоперационный и финальный контроль ловят недоливы, утяжины и облой до отгрузки.
6. Какой минимальный тираж?
Базовый MOQ 100 шт., поскольку без формы не обойтись, а на мягкой оснастке для ранней проверки стартуем с 25 шт. Наиболее выгодный входной объём подскажем в смете.
7. Сколько занимают форма и серия?
Прототипная форма 2–3 недели, образцы T1 через 3–5 дней после неё, серийная форма 4–6 недель, повторные партии по 1–3 недели в зависимости от тиража. Сроки прописываем в договоре и подтверждаем письменно.
8. Формуете ли PEEK и другие термостойкие смолы?
Да. Формуем PEEK и другие инженерные, в том числе высокотемпературные смолы для авиации, медицины и полупроводников, с оснасткой под повышенную температуру расплава и соответствующим контролем процесса.
9. Подписываете ли NDA до передачи файлов?
Да, соглашение подписываем прежде, чем открываем какие-либо файлы. Чертежи доступны только проектной команде, изделия не показываем без письменного разрешения. Принимаем ваш шаблон соглашения или предлагаем свой.
10. Как организована доставка за рубеж?
Мелкие партии отправляем курьером, срок 3–7 рабочих суток, серию везём морем или самолётом за 2–6 недель. Готовим коммерческий инвойс, упаковочный лист и подтверждение происхождения, резьбовые торцы закрываем заглушками, а вставки защищаем от коррозии в пути.
11. С чего начать расчёт?
Для старта нужны объёмная модель и чертёж вставки с указанием резьбы, материала и допуска посадки. По ним за сутки готовим бесплатное заключение по удержанию и бобышкам и смету с отдельной строкой на оснастку. Как только конструкция утверждена, запускаем форму и через 2–3 недели высылаем T1.
12. Насколько заформованная втулка прочнее самонареза?
Стабильно в несколько раз. На вырывание заформованные латунные втулки дают 100–400 Н против 50–250 Н у самонарезов, причём у винта показатель падает с каждой разборкой. Показателен корпус насоса: самонарезы срывались при 7 Н·м, на 40 % ниже нормы 12 Н·м, а с заформованными латунными втулками M6 узел держал 18 Н·м с запасом 50 %. Если изделие будут многократно собирать и разбирать, заформовка, инженерное решение.
13. Как проектировать бобышку под заформованную вставку?
Наружный диаметр бобышки берите в 2,5–3,0 раза больше наружного диаметра вставки: втулка M6 с диаметром 8–9 мм требует бобышки около 20–27 мм. Тонкая стенка трескается при затяжке. Стенку бобышки держите близкой к стенке детали с небольшим радиусом у основания, иначе на обратной стороне просядет утяжина, хотя в CAD всё выглядит ровно. Уклон для таких бобышек обычно 0–0,5°.
14. Как компенсируете разницу теплового расширения металла и пластика?
Металл и полимер усаживаются по-разному, поэтому стык неизбежно несёт остаточные напряжения, задача управлять ими, а не обнулить. Держим стенку бобышки равномерной, убираем острые углы, нагрузку передаём через накатку, канавки и подрезы, а не только через обжатие усадкой, и при необходимости подтверждаем узел термоциклами. Грамотно спроектированное соединение сохраняет около 96 % начального усилия вырывания после 10 000 циклов от -40 до +85 °C.
15. Из какого металла делаете вставки?
Латунь C36000 идёт по умолчанию на резьбовые втулки: легко обрабатывается, не корродирует и принимает накатку, которая вгрызается в полимер. Сталь 12L14 берём под высокопрочные силовые узлы, нержавейку 303/304 под медицину, пищу и море, алюминий 6061-T6 там, где считают массу. Контакты формуем из латуни или фосфористой бронзы. Со стороны смолы, когда важны и размерная стабильность, и удержание, обычно советуем PA6-GF30 или PPS.
16. Как не допустить смещения вставки и грата на резьбе?
Два отказа, два приёма. Смещение при впрыске лечится жёсткой фиксацией арматуры в форме, чтобы расплав её не стронул, плюс проверкой координат на первой годной детали до продолжения тиража. Грат на торце резьбы убираем надёжным смыканием по каждому торцу вставки, чтобы отверстие осталось чистым. Оба параметра смотрим на FAI, потому что забитая резьба, найденная на сборке, это переработка всей партии, а не правка одной детали.