Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Многие из тех, кто печатает на 3D-принтере сталкиваются или с необходимостью получить партию моделей в короткие сроки, или скопировать удачно получившуюся деталь, или получить изделия с прочностными характеристиками, превосходящими таковые у пластиков для домашней 3d-печати.

3D-принтер далеко не всегда способен выполнить такие задачи, но отлично подойдет для создания единственного образца, или мастер-модели.

А дальше на помощь нам приходят материалы производства компании Smooth-On, наверное, самого популярного производителя материалов холодного отверждения.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением В этом обзоре мы сравним самые основные и популярные силиконы, полиуретаны и добавки к ним, кратко посмотрим на основные способы создания форм и изделий, подумаем, где это может найти применение и, наконец, создадим свою силиконовую форму и модель.

Перед написанием этого поста мы прошли трехдневный тренинг у официального дилера Smooth-On в России, чтобы разобраться во всех тонкостях литья в силикон.

Обзор процесса

Процесс создания изделий методом литья практически всегда одинаков: создаем модель, с её помощью создаем силиконовую форму, заливаем в нее материал, получаем изделие. Но в зависимости от модели, необходимых свойств, количества отливок, каждый этап может кардинально меняться. Существует несколько способов как создания формы, так и готового изделия.

Пару слов о подготовке моделей, напечатанных на 3D-принтере. Компания Smooth-On обратила своё внимание на эту технологию и выпустила специальный лак под названием XTC-3D. Он прекрасно сглаживает характерные для напечатанных моделей огрехи, видимые слои, которые обязательно перейдут на силиконовую форму, и придает поверхности гладкость и глянцевый вид.

Подробный обзор XTC 3D Вы можете прочитать здесь.

Методы создания форм

• Сплошная заливка Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением Самый простой способ: модель помещается в опалубку (специальную герметичную емкость из обычного оргстекла, пластика или другого материала), фиксируется в ней и заливается силиконом. Хорошо подходит для простых двухмерных моделей, рельефов, сувенирной и брендинговой продукции. • Разрезная форма Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением Аналогичен предыдущему, только модель размещается с учетом того, что форма будет разрезаться полностью или частично для облегчения съема. Модель может быть подвешена с помощью проволоки или размещена на тонкой опоре. Способ предназначен для более сложной геометрии, технических изделий, сложных фигур. • Двухсоставная форма Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением Это один из самых сложных способов. Заключается в помещении модели на глиняную или пластилиновую основу, которая делит силиконовую форму пополам. На основе размещаются специальные замки, которые будут обеспечивать точное совмещение двух форм и отсутствие смещений. Вокруг основы собирается опалубка, герметизируется горячим клеем или пластилином, и в неё заливается первая половина формы. Затем, после отверждения силикона, форма переворачивается, глина или пластилин счищаются, силикон покрывается разделительным составом, и заливается вторая половина формы. • Метод «в намазку» Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением Этим методом создаются так называемые «чулочные» формы, когда силикон точно повторяет форму объекта и имеет толщину от 3 мм до нескольких сантиметров. Для создания формы «в намазку» необходим достаточно вязкий силикон, который бы не стекал с модели. Можно использовать как специально предназначенные для этого силиконы, называемые тиксотропными, так и обычные, но модифицированные с помощью загустителей. Силикон наносится кисточкой или шпателем в несколько слоёв, в которых чередуется вязкость и скорость отвердевания, чтобы форма была максимально детализированной и прочной. После того, как все слои готовы, с помощью специального состава создается жесткая внешняя оболочка, которая будет держать форму.

Методы заливки пластиков

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением Самый простой метод заключается в обычной заливке пластика в форму, он подходит для домашнего использования и позволяет достичь приемлемого качества. Но, по необходимости, для более качественного результата возможно использование установок высокого давления, что позволит практически полностью убрать пузырьки воздуха. Для этого форма вместе с залитым пластиком помещается в камеру, в которой создается повышенное до 4 атмосфер давление. Форма должна оставаться в камере все время отвердевания полиуретана. При таком давлении пузыри уменьшаются до почти невидимых глазу размеров, что значительно повышает качество изделия. Еще один метод, так называемая заливка «в обкатку», используется для создания полых изделий. В форму заливается небольшое количество пластика, около 10% от общего объема, отверстие для заливки закрывается, и начинается вращение формы по всех плоскостях, вручную или на специальной ротационной машине. При этом пластик отвердевает на стенках формы, создавая полую модель, что позволяет существенно снизить вес изделия и экономить материал.

Обзор силиконов

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

  • • Серия Mold Star 15, 16, 30
  • • Серия Rebound 25, 40
  • • Серия SortaClear 18, 37, 40

Силиконы для создания форм на основе платины. Застывают при комнатной температуре, образуют прочную, гибкую и очень детализированную форму. Предназначены для литья силикона, полиуретана, смол, полиэстера, воска и других материалов. Химически чувствительны и не способны работать с латексом, серой и некоторыми другими соединениями. Самые базовые и основные силиконы, способные решать большинство задач. Цифра в названии отражает твердость по шкале Шор А. Обладает низкой вязкостью, что позволяет в большинстве случаев работать без оборудования для дегазации. Материал двухкомпонентный, части смешиваются в удобном соотношении 1:1 по объему. В основном предназначены для создания форм методом сплошной заливки. Серия силиконов для создания форм методом «в намазку», который состоит в том, чтобы наносить силикон кистью или шпателем на поверхность модели. Обладает высокой вязкостью, возможностью модификации свойств с помощью загустителей и ускорителей для создания качественной многослойной формы. Двухкомпонентный, смешивается в соотношении 1:1 по объему. • Серия Equinox 35, 38, 40 Силиконовые пасты с временем жизни 1, 4 и 30 минут. Предназначены для ручного смешивания, по консистенции напоминают густое тесто. Цифры соответствуют твердости по Шору А. Обладает крайне высокой прочностью на разрыв и долговечностью. В отвержденном состоянии является безопасным для заливки шоколада, карамели и других ингридиентов. Серия полупрозрачных силиконов. Такая особенность, как оптическая прозрачность, используется для создания сложных разрезных форм — изделие прекрасно просматривается, что позволяет сделать точный разрез. Как и серия Equinox, является безопасным при контакте с пищевыми продуктами.

Также к силиконам существует большое количество добавок, обладающих самыми разными эффектами. Accel-T и Plat-Cat являются ускорителями отверждения, Slo-jo — увеличивает время жизни силикона, Thi-Vex увеличивает вязкость силикона и позволяет намазывать его кистью или шпателем на модель, Silc-Pig — это концентрированные пигменты для окрашивания.

Обзор полиуретанов

• Серия Smooth-Cast

Самая основная и популярная серия полиуретанов для создания конечных изделий. Линейка включает в себя более 10 наименований различных пластиков с самыми разными свойствами, позволяющими подобрать материал именно для Вашего проекта. Например, Smooth-Cast 300 обладает коротким временем жизни в 3 минуты и временем отверждения в 10 минут, что позволяет быстро воспроизводить большие партии деталей. Smooth-Cast 305 аналогичен предыдущему, но «живет» уже 7 минут, что позволяет провести дегазацию смешанных компонентов и получить еще более качественное изделие. ONYX обладает глубоким черным цветом, которого не достичь с помощью красителей, 65D ROTO предназначен для создания полых моделей с помощью метода «в обкатку», 325 незаменим для точного воспроизведения цвета, 385 отверждается практически без усадки и максимально точно копирует изделие.

  1. • Серия TASK
  2. Smooth-Sil 940, серия Sorta Clear, серия Equinox, TASK 11.
  3. Серия VytaFlex, серия Brush-On, серия Ez-Spray, серия PMC.

Серия полиуретанов специального назначения. Разработана для промышленного применения и обладает специфическими свойствами для конкретных задач. Для Вашего удобства мы сформировали специальные фильтры по сферам применения: • Пищевые: • Архитектурные, заливка бетона и других абразивных материалов: • Медицинские: симуляция тканей и органов Серия Dragon Skin, добавки Slacker, Ecoflex 0030, Ecoflex Gel, Body Double. • Прототипирование:

Практически любые полиуретаны и силиконы, в зависимости от задач и требований. Серии Mold Max, Mold Star, Smooth-Cast, TASK.

• Спецэффекты и грим: Skin Tite, Body Double, Dragon Skin, Alja-Safe, Ecoflex, Soma Foama, Rubber Glass, Encapso K. Стоит отметить, что это деление все же условное, и дано, чтобы примерно представить возможности широкого ассортимента компании Smooth-On.

Обзор процесса

Мы будем использовать только те материалы и оборудование, которые можно применить в домашних условиях. Мы попробуем создать самую сложную в изготовлении двухсоставную форму. Нам понадобятся:

• Платиновый силикон Mold Star 30

• Заливочный полиуретан Smooth-Cast 300 • Лак для 3D-моделей XTC-3D • Упаковка виниловых перчаток • Несколько одноразовых пластиковых стаканчиков • Емкости для смешивания • Термоклеевой пистолет • Материал для опалубки (пластиковые панели) • Скульптурная глина • Несколько малярных кистей

В роли мастер-модели выступит модель довольно популярного среди печатников тестового болта. Мы распечатали его черным PLA пластиком на Picaso 3D Designer с толщиной слоя 100 микрон. Сделали мы это специально для того, чтобы продемонстрировать эффект XTC 3D, поскольку далеко не каждый 3D принтер может печатать с качеством 50 микрон.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Далее — обработка, чтобы отлитая модель не переняла слоистость напечатанного объекта. Обрабатываем болт лаком XTC-3D (подробнее об этом процесс можно прочитать тут), а затем шкурим, чтобы получить гладкую матовую поверхность.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением Теперь модель готова к заливке силиконом. Помещаем её на глиняную основу, с помощью которой мы создадим силиконовую форму из двух частей. Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением Модель должна быть погружена в глину ровно наполовину, так что начинаем процесс выравнивания глины. Края должны быть максимально ровными и полностью прилегать к модели, от этого зависит качество разделения силиконовых половинок. Убираем лишнюю глину и заключаем модель в пластиковую опалубку.

  • Заключение
  • Хочется отметить, что поистине огромные возможности использование материалов Smooth-On открывает в совокупности с 3D-печатью.

Все стыки пластика обрабатываем термоклеевым пистолетом и закрываем опалубку, окончательно обрабатываем глиняную основу, делаем в ней выемки для замков. Все готово к заливке силикона. Поскольку двухкомпонентные силиконы и полиуретаны склонны к разделению на фракции, перед каждым использованием их необходимо тщательно перемешивать в емкости. После перемешивания отмеряем равное количество двух компонентов по объему и приступаем к смешиванию. Для данной марки силикона дегазация в вакуумной камере необязательна, что очень удобно: исключены появления пузырьков, которые могут испортить нашу форму. Медленно заливаем силикон в опалубку, в самую нижнюю её точку. И оставляем застывать. Время застывания для этой марки силикона составляет 6 часов. По истечении этого времени освобождаем модель от опалубки. Затем убираем глину, тщательно очищаем модель от её остатков, смазываем силикон разделительным составом. В случае его отсутствия, можно использовать и обычный вазелин, но качество будет немного хуже. И дальше полностью повторяем процесс, заливая вторую половину силиконовой формы. Спустя еще 6 часов силиконовая форма готова. С помощью лезвия аккуратно разъединяем половинки, вынимаем деталь и оцениваем, что у нас получилось. Хорошо видны замки, закладывавшиеся в глиняной основе, хорошая детализация, несмотря на то, что разделительная линия проходила по довольно сложным местам, вроде вдавленных букв. На самом деле, для данной модели это не самый оптимальный способ создания формы. Но нам было интересно протестировать именно этот метод, несмотря на сложности. Итак, все готово к заливке полиуретана. Соединяем две половинки формы, используя элементы опалубки для жесткости, скрепляем с помощью резинок, скотча или другим способом, и приступаем к подготовке полиуретана. Хорошо перемешиваем оба компонента, встряхивая их в течение 5-10 минут. После этого даем немного отстояться, чтобы вышли образовавшиеся пузыри. Все остальное точно так же, как и с силиконом: отмеряем равное количество по объему и смешиваем их. А дальше действовать нужно быстро: время жизни этого полиуретана составляет всего 3 минуты, а время начинает идти сразу, как вы смешали два компонента вместе. Так что мешаем быстро, но аккуратно, чтобы не создавать лишних пузырьков, и сразу заливаем в форму. Примерно через 3 минуты, в зависимости от объема материала, произойдет быстрое схватывание пластика, а через 10 минут деталь готова к извлечению. Модель готова. Переданы абсолютно все детали оригинала. Теперь Вы можете получать изделия из огромного количества материалов с самыми различными свойствами, а не ограничиваться лишь классическими PLA и ABS. К тому же, доступным станет мелкосерийное производство: распечатав всего один экземпляр и должным образом его обработав, Вы сможете в довольно короткие сроки создать необходимое Вам количество копий в домашних условиях. Для достижения приемлемого результата вовсе не обязательно использование дорогостоящего оборудования.

Читайте также:  Ведомость покупных изделий: гост, пример заполнения, скачать

В случае если Вам необходимы услуги мелкосерийного производства Top 3D Shop к вашим услугам.

Источник: https://habr.com/post/380485/

Особенности литья пластиковых изделий

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлениемСегодня в мире более двух третей штучных и серийных изделий изготавливают из различных пластмасс. Вес деталей может быть от десятых долей грамма до нескольких тонн. Ассортимент еще более обширный – от элементов, используемых в микропроцессорной технике, до монолитных конструкций и частей сооружений.

Литье пластиков под давлением является наиболее распространенной и самой эффективной технологией, которая широко применяется в наше время.

Описание технологии и суть литья под давлением

  • Литье пластиковых изделий под давлением – технология, позволяющая добиться высокой точности получаемых элементов вне зависимости от сложности конфигурации и других конструктивных параметров.
  • Технологический процесс представляет собой отдельный вид переработки исходного сырья, которое расплавляется до необходимой консистенции и впрыскивается под определенным давлением в специальную пресс-форму, где затем происходит охлаждение состава.
  • Как происходит сам процесс? Если применить условную схему этапов технологии, то они выглядят примерно так:
  • подготовительная стадия. На этом этапе разрабатывается рецептура будущего состава, рассчитываются пропорции материалов, которые будут составлять исходное сырье. В зависимости от свойств, которыми должно будет обладать конечное вещество, состав и массовые доли компонентов будут различаться. На этой стадии происходит добавление красителей, сушка и смешивание всех ингредиентов будущего сырья;
  • наладка оборудования. Специальные автоматы для литья пластика настраиваются операторами, в них вводятся программы литья и происходит закрепление пресс-форм;
  • этап загрузки. В это время происходит загрузка в бункеры заранее подготовленного сырья в необходимом объеме для осуществления литья;
  • процесс отливки. Прежде, чем сырье сможет поступать в пресс-форму по специальным каналам (литниках), его необходимо нагреть до необходимой температуры. После этого, методом прямого впрыска под давлением масса попадает в форму и быстро ее заполняет;
  • завершающий этап. После заполнения формы, пластик начинает остывать. Сначала температура массы снижается в области стенок, а затем и по всему объему. Происходит кристаллизация. Затем готовое изделие извлекается из автомата и проходит дальнейшую механическую обработку, где освобождается от остаточных элементов литья.

Приведенные стадии далеко не полностью описывают подробности, а лишь дают поверхностное представление о том, что такое литье пластиков.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Разновидности литья

На сегодняшний день существует несколько основных методов, в основе которых лежит технология литья под давлением. Каждый из способов отличается конструктивными особенностями оборудования, масштабами и некоторыми технологическими нюансами.

Наиболее распространенными методами с использованием давления являются:

  • инжекционный способ. Суть процесса заключается в подаче определенной массы вещества под давлением в 100-200 МПа в специальную форму. Сам процесс занимает считанные секунды. Неоспоримым преимуществом такого способа является возможность получения готовых изделий различной конфигурации с любой толщиной стенок. Метод считается наиболее массовой для мелкосерийного литья и крупных промышленных объемов;
  • интрузионный способ. Основное отличие от предыдущего варианта – более низкое давление вещества. Разогретая масса поступает на специальный червячный механизм, при помощи которого попадает в форму. Сам червяк останавливается при полном заполнении необходимого объема, а затем время от времени добавляет массу, компенсируя естественную усадку пластика. Такой способ применяется для отливки изделий с толстыми стенками, благодаря постепенному заполнению формы. Конфигурация итоговых деталей или узлов должна быть максимально простой;
  • инжекционно-газовый способ. Довольно новый метод, который еще полностью не изучен. Суть процесса состоит в том, что, как и при стандартом инжектировании под давлением, расплав попадает в форму. Только в данном случае она заполняется на 75-80%. Затем через специальные сопла внутрь попадает смесь газов (углекислый газ и азот). Подача может совершаться один раз или несколько, в зависимости от конкретного процесса и сложности получаемой детали. Благодаря воздействию смеси газов, разогретая пластическая масса более тщательно заполняет все конструктивные углубления в пресс-форме. После этого, газ удаляется через специальные каналы, а на место образовавшихся пустот впрыскивается дополнительная доза вещества. Преимуществами этого метода является снижение брака и существенных дефектов почти на 30%. Из недостатков стоит отметить очень сложное и дорогостоящее оборудование, точные расчеты всех процессов и тщательный контроль над всей процедурой;
  • комбинированный способ. Его еще называют методом многокомпонентного литья. Несмотря на сложность и дороговизну, это единственный метод, при помощи которого можно получить детали с разделением по цветовой гамме или конструкции, изготовленные из различных полимеров – сердцевина детали будет из одного материала, а оболочка (периферийная часть) из другого.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Существуют и другие способы отливки пластиков при помощи давления, которые считают гибридными вариантами, полученные благодаря совмещению основных технологий.

Сегодня процессы литья могут быть полностью автоматизированы, но нередко встречаются линии с дополнительным использованием ручного труда – добавление в бункеры сырья, контроль над технологическим процессом отливки, извлечение готовых деталей из форм и их последующая обработка. Как правило, все крупные компании, выпускающие несколько однотипных деталей большими тиражами, имеют полностью автоматизированные линии производства с минимальным вмешательством человека.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Краткие итоги

Литье пластиковых изделий (оборудование и технология зависит от конкретного метода) считается наиболее экономически выгодным и максимально эффективным способом.

Благодаря точным технологическим процессам и современным автоматическим машинам, можно наладить серийное изготовление изделий из пластика практически в неограниченном объеме.

Выбор способа литья также сильно зависит от желаемого качества и конфигурации итогового образца.

Источник: https://polimerinfo.com/kompozitnye-materialy/lite-plastikovyh-izdelij.html

Виды литья

О данном методе переработки полимеров

Литье пластмасс под давлением (ЛпД) наряду с экструзией является наиболее распространенным и изученным методом переработки пластмассы в готовые продукты или полуфабрикаты. В отличие от экструзии, данный метод позволяет сразу получить деталь заданных размеров и практически любой геометрии (с некоторыми ограничениями – см. ниже).

Литью находят применение главным образом при производстве изделий из термопластов, однако и для реактопластов этот способ переработки время от времени встречается. Если оборудование для переработки термопластов называется термопластавтомат (ТПА), то реактопласты перерабатывает на реактопластавтоматах, которые конструктивно отличаются от ТПА.

В общем виде оборудование для этого способа производства часто называют просто «литьевая машина».

Давление литья, развиваемое термопластавтоматами, находится в диапазоне 80-140 МПа (800-1400 бар), однако ведущие компании и специалисты по изготовлению оснастки (форм) не рекомендуют нагружать прессформы давлением существенно выше 100 МПа.

Переработка пластика литьем под давлением осуществляется на термопластавтоматах поршневого или винтового (шнекового) типа, причем первый тип ТПА до недавнего времени считался устаревшим и вышедшим из употребления.

Однако после 2010 года у производителей термопластавтоматов вернулся интерес к поршневому впрыску пластмассы, как наиболее точному процессу.

Однако, как правило, современное оборудование является шнековым, а узел впрыска ТПА состоит из пары шнек-материальный цилиндр.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Рисунок 1. Современный термопластавтомат

Области применения литья под давлением

Литье пластмасс применяется более полувека и позволяет осуществлять массовое производство пластиковых деталей весом от сотых долей грамма до десятков килограммов.

Самыми малыми продуктами могут быть, например, микроскопические линзы, компоненты небольших механизмов и т.п.

Самыми крупными – различные емкости, в том числе баки и ящики объемом в несколько кубометров, пластиковые поддоны, элементы конструкций и т.п.

Изделия, получаемые описываемым способом переработки, помимо своих очевидных явных достоинств, имеют несколько ограничений. Помимо очевидного лимита по габаритным геометрическим размером, обусловленным ограниченными размерами пресс-формы, существует и несколько менее заметных.

Например, толщина стенки любого продукта как правило не превышает нескольких миллиметров. Это важно для экономики процесса, т.к. увеличение толщины стенки приводит к резкому удлинению производственного цикла и соответствующему росту себестоимости и снижению производительности.

Данное ограничение снимается при использовании специального метода – литья с газом (см. ниже). С другой стороны – давления литьевого оборудования может не хватить для выпуска слишком тонкостенных, либо очень протяженных деталей. Кроме того, изделие должно быть технологичным, то есть соответствовать описываемому методу.

Конструкция его должна предполагать более или менее равнотолщинную структуру, равномерное заполнение расплавом полимера и несложное, в большинстве случаев автоматическое извлечение из полости прессформы.

Принцип работы термопластавтомата

Литьевая машина осуществляют загрузку гранулированного (гораздо реже порошкобразного) полимера из загрузочного бункера сырья в зону загрузки материального цилиндра.

Затем путем нагрева и пластикации (перемешивания) расплавленной массы шнеком осуществляется его переход в вязкотекучее (близкое к жидкому) состояние.

После набора необходимой дозы полимера термопластавтомат при помощи создаваемого гидроцилиндром усилия производит инжекцию (впрыск) расплавленного пластика в прессформу. Затем в ее полости происходит выдержка отливки под давлением и стадия охлаждения (для реактопластов – отверждения).

В ходе последнего этапа производственного цикла машина размыкает форму и выталкивает готовый продукт, реже изделия вынимаются оператором (полуавтоматический режим).

Современные производственные единицы включают кроме термопластавтомата так же различные средства автоматации, обычно называемые «роботами».

Современные роботы участвуют в съеме отливки из области прессформы, также они могут закладывать в полость оснастки этикетки, закладные детали, а, кроме того, участвовать в «дальнейшей судьбе» отформованной детали, например в ее постобработке, укладке и упаковке.

Читайте также:  Бериллиевая бронза: состав, свойства, марки и применение сплава

Особенности работы с литьевой оснасткой

При переработке термопластов температура прессформы не должна быть выше температуры стеклования полимера или температуры его кристаллизации, поэтому обязательно применяют охлаждение прессформы или ее термостатирование. При переработке реактопластов, напротив, форму нагревают при помощи различных способов до температуры, выше точки отверждения термореактивного пластика.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Рисунок 2. Форма установленная на ТПА

При изготовлении пресс-форм важно помнить о необходимости организации вентиляционных каналов (выпаров), через которые расплавленная масса своим давлением должна вытеснять воздух из полости техоснастки. Отсутствие выпаров приводит к многочисленным трудно устранимым дефектам готовых пластиковых изделий.

Прессформы для литья пластмасс могут быть горячеканальные и холодноканальные.

Горячеканальные прессформы – более современны, характеризуются отсутствием или минимальным количеством отходов (литников), более быстрым временем производственного цикла, стабильным технологическим процессом и меньшим количеством брака.

Горячеканальная система передает давление впрыска в область прессформы с минимальными потерями. При этом горячеканальные прессформы не рекомендуется применять для переработки некоторых нетермостойких пластиков, например жестких композиций ПВХ.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Рисунок 3. Прибор управления горячим каналом

Параметры впрыска полимерного материала при ЛпД

Давление, развиваемое при впрыске ТПА, зависит от нескольких параметров:

  • вязкости расплавленного полимера,
  • особенностей литниковой системы, в частности наличия холодного или горячего канала,
  • конструкции прессформы,
  • конструкции пластикового изделия и места впуска расплава.

Давление в прессформе при впрыске расплавленной полимерной массы растет по мере заполнения формообразующей полости и дальнейшей выдержки отливки.

При этом, как правило, величина заданного давления выдержки достигает 30-50 процентов от заданной величины параметра.

Эти параметры на современных термопластавтоматах задаются в системе управления и реализуется при помощи гидравлической (реже самой современной – электрической) системы литьевой машины.

Особенности выбора термопластавтомата

При выборе ТПА для литья пластмасс под давлением прежде всего учитывают объем дозы, то есть количество расплава полимера, необходимого для выпуска каждого конкретного изделия. Также важно усилие смыкания ТПА, сила сжатия необходимая для фиксации пресс-формы во время стадии впрыска и выдержки.

При неправильном выборе усилия смыкания форма будет приоткрываться. Третьим важнейшим параметром является геометрия области закрепления оснастки на ТПА, а именно размер плит машины и расстояние между колоннами, а также «высоту прессформы».

Эти величины определяют максимальный и минимальный размер литьевой формы для установки на конкретный термопластавтомат.

Кроме указанных важнейших основных параметров по выбору ТПА используют несколько более специальных, которые подробно описаны в специальной отраслевой литературе. Например, величина максимальной скорости инжекции, грузоподъемность плит ТПА (прежде всего подвижной плиты), соотношение длины шнека к его диаметру L/D, наличие режима интрузии и т.п.

Также важно оснащение термопластавтомата различными узлами и опциями. Для высокоскоростных машин применяются гидроаккумуляторы впрыска и других перемещений. Для подключения роботов и других вспомогательных устройств контроллер ТПА следует оснастить разъемами Euromap 12 или Euromap 67.

Применяются датчики фактического давления расплава, датчики падения отформованной детали и прочие.

Специальные виды литья под давлением

Как правило, ЛпД полимерных материалов происходит на горизонтальном термопластавтомате с использованием стандартной автоматической прессформы холодноканального или горячеканального типа. Рассмотрим некоторые виды необычного применения технологии литья пластмасс под давлением, которые в сумме составляют несколько процентов от всего объема рынка описываемого вида переработки пластиков.

Работа на вертикальном термопластавтомате

Эта технология отличается от общеупотребляемой тем, что применяется ТПА вертикального типа, а форма открывается также в вертикальном направлении. Метод хорош для мелкосерийного производства, т.к. возможно применять более простые и недорогие в изготовлении прессформы.

Также широко применяется вертикальное ЛпД при использовании закладных элементов (как правило металлических).

Главным недостатком, присущим такому литью является сложная автоматизация процесса – изделия не могут выпадать из вертикальных прессформ и их приходится извлекать вручную либо роботом.

Каскадное литье (с запорными клапанами)

Этот вид переработки завоевывает все большую популярность ввиду того, что при относительно невысоких вложениях можно радикально улучшить качество выпускаемых изделий.

Каскадный впрыск возможен только с применением горячеканальных прессформ особого типа и отличается от стандартного наличием горячеканальной системы с запорными клапанами. Управление клапанами может быть пневматическое, гидравлическое и новейшее – электрическое и осуществляется при помощи специальных приборов.

Каскад позволяет управлять инжекцией полимера в форму по желанию оператора ТПА. Таким образом можно избежать спаев, следов течения полимерного материала, пригаров и многих других видов брака при ЛпД.

Инжекционное прессование

Этот технологический процесс отличается от стандартного тем, что впрыск полимерного материала делают в слегка раскрытую прессформу (в этом случае уместно использовать именно такое название оснастки) за небольшое время до ее окончательного смыкания.

Окончательное уплотнение полимера и формование готового продукта осуществляются при полном смыкании прессформы. Способом инжекционного прессования изготавливают различные изделия как из термопластов, так и реактопластов.

Метод применим в случае недостаточных характеристик ТПА для данной отливки, в частности усилия смыкания.

Также качество при таком прессовании на термопластавтомате в меньшей степени зависят от ориентации макромолекул при впрыске (анизотропии), что может повысить качество продукта в части меньшей усадки (если необходимо), лучших механических свойств и меньшего коробления.

Интрузия

Интрузией называется процесс частичного заполнения формообразующей полости в режиме экструзии за счет вращательного движения шнека. Обычно он применяется для производства тяжелых, материалоемких изделий из пластиков. Таким образом можно применять термопластавтоматы с недостаточным для данного изделия объемом впрыска, т.к.

форма заполняется не только за счет поступательного, но и за счет вращательного движения шнека в исходном положении. Для интрузии важно, чтобы полимерный материал был достаточно текучим, а литниковые каналы достаточно большого сечения.

Также важно отметить, что режимом интрузии оснащаются не все ТПА, необходимо проверить его наличие в спецификации машины.

Бикомпонентная и мультикомпонентная инжекция

Сутью бикомпонентного и мультикомпонентного литья на ТПА является применение двух или нескольких видов полимера, либо одного и того же пластика, но разных цветов, для производства одного изделия на одном термопластавтомате.

Как правило, в случае такого вида литья применяются термопластавтоматы с двумя и более узлами пластикации (пары шнек – материальный цилиндр). Сначала в форму впрыскивается первый компонент, затем в ней тем или иным способом открываются дополнительные полости и происходит доинжекция второго компонента и т.д.

В редких случаях компоненты поступаются одновременно. При применении би- и мульти-компонентного (многоцветного) литья пластмасс под давлением технологическая оснастка становится значительно сложнее. Как правило применяются формы с двумя и более раздельными горячеканальными системами.

Что касается возможностей переключения с одного компонента на другой, то применяют либо поворотные механизмы непосредственно в прессформе, либо так называемый «поворотный стол» в составе бикомпонентной литьевой машины.

Литье с газом

Для литьевого производства очень толстостенных изделий из полимеров практически единственной подходящей технологией является инжекция с газом.

Переработка пластиков этим способом производится на стандартных машинах, но с использованием адаптированных прессформ и специального модуля для генерации газового впрыска, подключенного к термопластавтомату.

Суть процесса в общем случае сводится к доставке неполной дозы полимерного материала в формообразующую полость с последующим впуском сжатого под давлением 5-20 МПа газа в массу расплава через специальные инжекторы. Газ уплотняет пластик «изнутри» и прижимает его к стенкам формы.

Таким образом получается полностью отформованная деталь с пустотами внутри. Впрыск с газом может применяться в частности для компенсации утяжин при большой разнотолщинности изделия. Кроме того, немаловажно, что ЛпД с газом производится при пониженном давлении расплава в форме, что позволяет использовать ТПА с меньшими усилиями смыкания, чем при стандартном процессе.

Кроме описанных выше существует множество видов более специальных технологий описанного вида переработки, например, литье при низком давлении, PIM и RIM технологии, технологии «сэндвич» и «моносэндвич», работа на «карусельных» машинах и т.д.

   ПластЭксперт рекомендует: 

Статья о том

, как выбрать изготовителя прессформы для литья пластмасс?

  • Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         
  • Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               
  • Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источник: https://e-plastic.ru/specialistam/litie-pod-davleniem/vidy-litya/

Технология литья пластика под давлением: просто о сложном

Литье пластмасс под давлением – это технологический процесс изготовления изделий, при котором жидкий пластик впрыскивается под давлением в металлическую пресс форму, равномерно распределяется по ней и застывает.

Это самый распространенный метод крупносерийного изготовления пластиковых изделий. Процесс литья под давлением требует сложного оборудования и серьезной технической подготовки.

Однако под контролем опытных специалистов затраты оправдывают себя, и на выходе получается изделие отличного качества.

Сферы применения технологии литья под давлением

При помощи данного метода можно произвести практически любое пластиковое изделие. При этом нет никаких ограничений по величине или количестве деталей. Вот неполный список того, что можно произвести при помощи технологи литья под давлением:

  • корпуса для радиоэлектронного оборудования;
  • комплектующие автомобилестроения;
  • пластиковые крышки и колпачки;
  • корпуса для медицинского оборудования;
  • детали бытовых приборов;
  • детские игрушки;
  • пластиковые упаковки и т.д.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Преимущества использования технологии литья пластика под давлением

Многие производители выбирают более дешевый способ производства — литье в силиконовую форму. Однако часто такой выбор приносит еще большие денежные затраты и не гарантирует отличное качество.

Почему при изготовлении крупных партий рекомендуется выбирать именно литье под давлением?

  1. Высокая точность готового изделия. Подача жидкого пластика под давлением позволяет ему равномерно распределиться по форме, заполняя даже самые мелкие отверстия.
  2. Возможность получения детали любой сложности, в т.ч. с очень тонкими стенками. Для производства изделий изготавливается металлическая пресс-форма, конструкция которой учитывает все мелкие детали будущего изделия. В результате можно получить как простое, так и очень сложное изделие, с множеством отверстий и изгибов.
  3. Минимальная потребность в механической обработке изделия. Чаще всего, готовый продукт не требует никакой обработки. Исключения составляют очень сложные изделия, однако и в этом случае доработки минимальны.
  4. Неограниченное количествоготовых изделий. Металлическая пресс-форма, которая создается перед производством, прослужит очень долго, с ее помощью можно изготовить любое количество изделий.
  5. Невысокая стоимость при условии изготовления крупной партии. Чем больше изделий будет изготовлено, тем дешевле будет стоимость одного экземпляра. Т.к. основной бюджет расходуется на этапе подготовительных работ, которые производятся всего один раз.

Вместе с тем, технология литья под давлением имеет свои недостатки: высокая стоимость подготовительных работ, и, соответственно, нерентабельность изготовления изделия в одном экземпляре или мелкой партии.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Основные этапы производства изделия методом литья под давлением

Процесс изготовление изделий из пластмассы методом литья под давлением включает в себя несколько этапов, которые можно разделить на две группы: подготовительные работы и непосредственно литье. Рассмотрим эти этапы чуть подробнее.

Читайте также:  Электронно-лучевая сварка: технология, процесс и особенности

Подготовительные работы

  1. Создание 3D–модели будущего изделия. Создать 3D-модель можно по чертежам, описанию или фотографии. Трехмерное моделирование осуществляется в специальной программе опытным специалистом.
  2. Изготовление прототипа. После того, как создана и утверждена 3D-модель, можно создать прототип, т.е. образец будущего изделия. Чаще всего это делается при помощи 3D-печати. Прототип необходим для того, чтобы оценить и протестировать будущее изделие. Если были обнаружены какие-либо неточности, необходимо вернуться на первый этап и доработать 3D-модель.
  3. Проектирование пресс-формы. Данный процесс осуществляется на основе 3D-модели будущего изделия. При проектировании важно учесть все мельчайшие детали и тонкости.
  4. Изготовление пресс-формы. Готовая 3D-модель разбивается на несколько частей. Каждая часть изготавливается отдельно, после чего они собираются в пресс-форму.
  5. Тестовая отливка. Далее с помощью готовой пресс-формы изготавливается первый экземпляр, который тщательно изучается и тестируется. Если были обнаружены неточности или изъяны, пресс-форма дорабатывается.

Подготовительные работы длятся от нескольких недель до нескольких месяцев. Однако это важный этап, на котором не стоит спешить, т.к. именно от него зависит качество  будущих изделий.

Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

Процесс литья под давлением

  1. Подача пластика в пресс-форму под давлением. Разогретый пластик подается в пресс-форму под высоким давлением.
  2. Равномерное распределение пластика по пресс форме. За счет давления пластик равномерно распределяется по форме заполняя даже небольшие отверстия.
  3. Охлаждение пресс-формы и затвердевание пластика. Время охлаждения зависит от нескольких параметров: типа пластика, температуры пресс-формы и т.д. Для небольших изделий это, как правило, несколько секунд.
  4. Выдача готового изделия. После того, как форма остыла, она размыкается для выдачи готового изделия.

Стоимость изготовления изделия методом литья под давлением

Как правило, изготовление изделий данным способом требует серьезных финансовых вложений на этапе подготовительных работ. Однако чем больше штук будет произведено в будущем, тем меньше стоимость одного изделия. При этом качество остается высоким.

Цена производства рассчитывается индивидуально, исходя их всех особенностей изделия. От чего может зависеть конечная стоимость

  1. Сложность изделия. Чем она выше, тем дороже будет пресс-форма, и соответственно, каждое изделие.
  2. Тип пластика. Материал подбирается исходя из требований к конечному изделию.
  3. Количество штук в партии. Чем их больше, тем дешевле каждое изделие, и др. значимые факторы.

Пример расчета стоимости для изготовления пластикового корпуса

Недавно компания KLONA выполняла заказ по производству пластиковых корпусов. Необходимый тираж 50000 штук.

После всех расчетов мы установили, что стоимость изготовления пресс-формы будет составлять 90000 грн. При этом цена одного экземпляра — 6 грн. (без учета подготовительных работ).

Таким образом, себестоимость одного изделия: 7,8 грн. Однако если заказчику в будущем будет необходимо произвести такие же изделия, цена будет ниже, т.к. нет необходимости проводить подготовительные работы.

В результате мы получили корпуса отличного качества по приемлемой цене.

Если у вас возникла необходимость изготовить пластиковые изделия, обратитесь в компанию КЛОНА. Мы подскажем вам оптимальный способ производства и поддержим на всех это этапах.

Источник: https://klona.ua/blog/liteynoe-proizvodstvo/tehnologiya-litya-plastika-pod-davleniem-prosto-o-slojnom

Виды и типы пластика для литья на термопластавтоматах

Инжиниринговая компания Технология специализируется на изготовлении мелкосерийной полимерной продукции и массовой штамповке разногабаритных изделий всевозможных форм, расцветок и тиражей.

У нас вы можете заказать литье деталей и цельных товаров из аморфных, полукристаллических и других типов пластика, доступных к использованию в программируемых термопластавтоматах.

В производстве мы используем высокоточную технику, что позволяет выпускать оптимальную по цене и качеству продукцию в приемлемые для заказчика сроки вне зависимости от типа сырья.

Классификация пластика для промышленного литья под давлением

Для разделения полимеров на категории используют следующие характеристики:

  • Назначение. Для строительства, пищевой промышленности и сферы обслуживания применяют пластик с отличными требованиями по прочности и безопасности.
  • Физико-химические свойства. Подразумеваются состав, плотность, цвет, прозрачность и реологические особенности исходного материала, такие как текучесть, температура плавления и затвердевания. В соответствии с этими параметрами пластик для литья бывает аморфным кристализирующимся (ПС, ПЭ, ПММА), кристаллическим термопластом с коротким периодом плавления при высоких температурах (ПА, ПФ) и склонными к деструкции веществами с низкой термостабильностью.
  • Степень обработки. В производстве применяют первичное сырье и материалы вторичного использования, что в значительной мере формирует цену готовой продукции.

Комплексный анализ совокупности этих факторов позволяет подобрать пластик для серийного литья с параметрами, удовлетворяющими требованиям конкретной технологии, расчетной стоимости производства и другим пожеланиям заказчика.

Типы полимеров для литья

Для горячей штамповки изделий из пластмасс используют гранулированное сырье. В зависимости от его физико-химических свойств и показателя устойчивости к температурному воздействию выделяют следующие типы пластика для литья.

Термопластичный

Сырье отличается высокой скоростью фазовых переходов из твердого состояния в жидкое и обратно. Использование материала этого типа оправдано для плавки опытных образцов моделей для мелкосерийного производства.

Преимущества термопластичного полимера:

  • Низкая цена
  • Малый удельный вес, что делает его незаменимыми при литье легких деталей весом от 1 г

Ключевой недостаток термопластичного пластика — хрупкость.

Термореактивный

Полимеры изготавливают из синтетических смол, которые при литье под давлением позволяют получить изделия различной прочности со стабильными размерами и любыми текстурными поверхностями. Расплав не вытекает через зазоры пресс-формы, а после остывания его усадка не превышает 0,5%.

Пластик термореактивного типа используют для имитации резины, изготовления моделей металлических деталей. В зависимости от целей литья в сырье вводят специальные наполнители для придания материалу необходимых свойств и оттенков. Пластик этого типа хорошо сочетается с пигментами, что позволяет получить равномерно окрашенные изделия без разводов.

Пенопласты

Отличаются отменной тепло- и звукоизоляцией. Пенопласты выпускают из синтетических полимеров с наполнителем в виде газообразной среды.

Востребованные виды пластиков для литья

  • Полистирол (ПС). Легко перерабатывается, льется при температурах 140—215 ºС и давлении в 400—600 кгс/см², термостабилен. ПС пластик реализуется в гранулах, склонных к образованию статического электричества. По этой причине полистирол притягивает грязь, из-за чего требует дополнительной обработки перед подачей в ТПА. Также пластик этого типа имеет свойство сжиматься под давлением до 0,4%, что усложняет извлечение остывших изделий.
  • Поливинилхлорид (ПВХ). Бывает пластифицированным и непластифицированным. Литье пластикатов ПВХ не вызывает трудностей. Рабочими параметрами для этого типа сырья являются 150—200 ºС, давление 500—900 кгс/см² при температуре формы 20—60ºС. Усадка материала в пределах 0,1% и возрастает с увеличением концентрации добавок. Второй тип ПВХ обладает высокой вязкостью расплава, плохо отливается под давлением, а при термической обработке выделяет газы, которые взаимодействуют с металлом ТПА. Непластифицированный поливинилхлорид не термостабилен, но ввиду доступной цены нашел применение для выпуска изделий с лояльными требованиями к качеству.
  • Полиэтилен (ПЭ). Хорошо льется в широком диапазоне температур, при низком давлении и через литники малых сечений. ПЭ пластик термостабилен, но склонен к деструкции и высокой усадке до 5%. При переработке не требует предварительной сушки.
  • Полипропилен (ПП). Льется при температуре 200—280 ºС и давлении 800—1400 кгс/см². ПП способен резко снижать вязкость при росте градиента скорости сдвига, что позволяет наращивать объемы производства за счет повышения давления при стабильной температуре. ПП дает значительную усадку, негативные последствия которой нивелируют более высоким давлением литья.
  • Полиамиды (ПА). Отливаются при высоких температурах в 180—280 ºС. ПА обладают низкой вязкостью, чувствительны к толщине пресс-формы и вытекают через ее зазоры, что требует оснащения линии дополнительным оборудованием.
  • Поликарбонат (ПК). Пластик для литья типа ПК отличается высокой термостабильностью и вязкостью в жидком состоянии. Льется при 240—320 ºС и давлении 800—1200 кгс/см². Прочность готовых изделий зависит от соблюдения температурного режима и качества просушки, в случае нарушения технологии производства продукция получится хрупкой.

В компании Технология вы можете заказать изделия из пластика различных типов от отечественных и зарубежных производителей по ценам без логистических и других наценок.

Источник: http://www.texnologia.ru/a/tipy-plastika/

Литьё пластмасс под давлением — это… Что такое Литьё пластмасс под давлением?

Литьё полимеров под давлением — технологический процесс переработки пластмасс путем впрыска их расплава под давлением в пресс-форму с последующим охлаждением.

Литьё пластмасс

Методом литья под давлением производится более трети от общего объема изделий из полимерных материалов.[1] В связи с высокой производительностью и относительно высокой стоимости оснастки в основном применяется при крупносерийном и массовом производстве изделий.

Сырье для литья представляет собой гранулы термопластов, термоэластопластов и термореактивные порошки, обладающих широким диапазоном механических и физических свойств.

Термопластичные материалы сохраняют способность к повторной переработке после формования, а термореактивные при переработке претерпевают необратимые химические изменения, приводящие к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

В процессе литья специально подготовленный материал поступает в зону шнека машины, где расплавляется, а затем под высоким давлением впрыскивается в пресс-форму[2] через литниковые каналы, заполняя с высокой скоростью её полость, а затем, остывая, образует отливку. Кристаллизация материала происходит сначала у холодных стенок полости формы, а затем распространяется вглубь тела отливки.

Оборудование для литья пластмасс под давлением

Литьё пластмасс под давлением осуществляется на специальных инжекционно-литьевых машинах — термопластавтоматах (ТПА). Существует два типа станков ТПА

  • Вертикальные, в которых впрыск материала осуществляется вертикально вниз, а основная плоскость разъема пресс-формы расположена горизонтально. Вертикальные станки обычно используются для изготовления изделий с закладными элементами.
  • Горизонтальные, с горизонтальным впрыском материала и вертикально расположенной плоскостью разъема формы.

Специальные методы литья пластмасс

При использовании этого метода уплотнение полимера происходит за счет подачи инертного газа под высоким давлением непосредственно в область изделия или вблизи этой области, поэтому процесс уплотнения проходит легче, чем в обычном литье под давлением. Литьё с газом позволяет получить изделия с хорошим качеством поверхности, без утяжек и коробления, с минимальным уровнем остаточных напряжений, с высокой стабильностью размеров.[3]

При литье с паром в начале каждого цикла происходит подача перегретого водяного пара в каналы пресс-формы.

Впрыск расплавленного пластика происходит в горячую пресс-форму, и затем в те же каналы подается охлаждающая жидкость.

Несмотря на увеличение времени цикла литья, этот метод приобретает все большую популярность, поскольку позволяет получить более качественную поверхность изделия: без линий спая, идеально гладкую и глянцевую.

  • Многокомпонентное литьё
  • Литьё с декорированием в форме (IMD)
  • Литьё со сборкой в форме (IMA)

Примечания

  • Беккер М.Б. Заславский М.Л. Литьё под давлением
  • Бихлер Детали из пластмасс — отливать без дефектов
  • Бихлер Параметры процесса литья под давлением
  • Брагинский.Точное литье изделий из пластмасс.1977
  • Видгоф Н.Б. Основы конструирования литьевых форм для термопластов
  • Калинчев Справочное пособие для эффективного литья пластмасс под давлением
  • Лапшин.Основы переработки термопластов литьем под давлением.1974

Термопластавтомат

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1546024

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector