Formsprutning
Formsprutning
Formsprutning som tillverkningsmetod blir ofta intressant ur kostnadssynpunkt vid stora serier där omfattande eller komplicerad skärande bearbetning kan elimineras. Vid formsprutning av plaster skruvas plastgranulat genom en cylinder. Värmeband runt cylindern och de skjuvkrafter som uppstår smälter granulatet. Smältan ansamlas framför den återgående skruven och injiceras under högt tryck in i ett stängt formverktyg. Efter viss tid och eventuell kylning öppnar verktyget och produkten stöts ut. Förloppet är cykliskt, med cykeltider från ett fåtal sekunder till flera minuter.
Vid övergång från mekanisk bearbetning av halvfabrikat till formsprutning finns vissa aspekter att beakta. Formverktygen är i regel kostsamma att ta fram och faktorer som val av verktygsmaterial, slitage och underhåll påverkar livslängden. I regel innebär verktygsanskaffningen något eller några provsteg för utvärdering av prototypen, och total anskaffningstid är i regel tämligen lång. Svårigheter ligger t ex i optimering för toleranser och kylkanaler för maximal dimensionsstabilitet, med hänsyn taget till krymp och speciella geometrier för produkthållfastheten. Ofta används mjukvara för simulering av formfyllnaden. Formsprutning kan vidare bli problematiskt då tjocka gods eller stora skillnader i väggtjocklek föreligger. Ej sällan formpressas då istället formspecifika ämnen vilka sedan slutbearbetas skärande.
En viktig aspekt avseende materialval och produktspecifikationer är att materialkvaliteter avsedda för formsprutning lämpar sig ej alltid för framställning av halvfabrikat genom extrusion och vice versa. Antalet kvaliteter avsedda för formsprutning är i regel mycket större än för extrusion, och bredden av egenskaper även mer varierande, t ex avseende specialmodifieringar och tillsatser. En mängd faktorer inverkar på processbarheten, t ex smältviskositet, smältstyrka, kristallinitet, termisk-oxidativ stabilitet m.m. Följaktligen skiljer sig ofta, men ej alltid, formsprutnings- och extrusionskvaliteter åt. Härur följer att en ogenomtänkt materialspecifikation kan medföra konsekvenser för tillverkningen av produkten längre fram.
Detta förhållande är desto viktigare att beakta i det att en och samma produkt, av en och samma kvalitet kan ha olika egenskaper beroende på om den är formsprutad eller bearbetad ur ett extruderat halvfabrikat. Här inverkar en mängd faktorer, i olika utsträckning för olika materialtyper, primärt av morfologisk karaktär. I princip gäller att materialen ej kan anses vara helt homogena och isotropa, då yta och kärna har olika egenskaper. Detta uppstår vid tillverkningen, genom de termiska betingelser och yteffekter som föreligger, och ger upphov till gradienter genom tjockleken avseende morfologi (kristallinitet) och relaxation (graden av infrusna mekaniska spänningar). Dessa påverkas vidare av tillförd värme vid bearbetning eller i omgivande miljö (värme, vatten och kemikalier, strålning etc) och kan försämra funktion, dimensionsstabilitet, värme- och kemikaliebeständighet mm. Att fullständigt eliminera dessa effekter och optimera relaxation etc redan vid tillverkning är antingen tekniskt ogörligt eller annars orealistiskt processekonomiskt. Att använda anlöpta extrudat eller formpressade halvfabrikat, liksom att temperera vissa material vid skärande bearbetning samt att hålla formverktyg vid höga temperaturer kan ibland vara påkallat.