що таке процес лиття під тиском?

Лиття під тиском — це спосіб виготовлення більшості пластикових деталей. Не всі з них, але переважна більшість твердих пластикових компонентів, з якими ви стикаєтеся щодня, вийшли в результаті цього процесу-чохли для телефонів, оздоблення автомобілів, медичні пристрої, корпуси приладів, іграшки. Якщо пластикова деталь існує в кількостях, що перевищують кілька тисяч одиниць, хтось, ймовірно, виготовив її під тиском.

Концепція настільки проста, що ви можете пояснити її за тридцять секунд: нагрійте пластик, поки він не розплавиться, заштовхніть його в сталеву форму, дайте охолонути, відкрийте форму, вийміть деталь, повторіть. Ми запускаємо цей цикл тисячі разів на день на десятках машин. Але розрив між розумінням концепції та фактичним послідовним виробництвом якісних деталей є місцем, де живе більшість інженерів.

Фактичний процес

Сировина надходить у вигляді невеликих гранул, зазвичай 2-3 мм у діаметрі. Вони завантажуються в бункер, який подається в нагріту бочку з великим гвинтом. Шнек виконує подвійну функцію: він обертається, щоб передавати гранули вперед, тоді як тертя та зовнішні нагрівачі розплавляють усе в однорідну масу, а потім він діє як плунжер, щоб впорскувати цей розплав у форму.

Коли форма закривається й починається впорскування, розплавлений пластик рухається через канали, які називаються бігунами, доки не досягає воріт-вузького перетину, який контролює потік у фактичну порожнину деталі. Заповнення відбувається швидко, зазвичай за кілька секунд. Пластик, який торкається холодних стінок форми, негайно починає застигати, а матеріал у центрі продовжує текти. Це створює заморожену шкіру, яка потовщується в міру наповнення. Якщо швидкість впорскування неправильна, ви отримаєте короткі удари, лінії потоку або сліди опіків від захопленого повітря.

Після заповнення порожнини машина підтримує тиск, щоб запакувати додатковий матеріал, оскільки пластик стискається під час охолодження. Ця фаза упаковки триває, доки ворота не замерзнуть і не загерметизуються. Тоді ви чекаєте. На охолодження зазвичай припадає 70-80% загального часу циклу, оскільки пластик погано проводить тепло, і ви не можете витягти деталь, доки вона не стане достатньо жорсткою, щоб вижити без деформації. 30-секундний цикл може включати 3 секунди наповнення та 25 секунд охолодження.

Нарешті форма відкривається, штифти виштовхують деталь, форма знову закривається, і все повторюється. Тривалість циклу коливається від 10 секунд для тонких простих деталей до кількох хвилин для товстих складних.

Де насправді живуть труднощі

Читаючи цей опис, здається, що машина робить усе. Завантажуйте гранули, натискайте кнопки, збирайте деталі. Деякі операції справді виконуються таким чином для простих геометрій із простими матеріалами. Але більшість виробництва передбачає постійну увагу до змінних, які взаємодіють не завжди інтуїтивно зрозумілими способами.

Підвищте температуру розплаву, і пластик легше тече, що допоможе заповнити тонкі ділянки. Але вища температура означає довше охолодження та ризик руйнування матеріалу. Збільште швидкість ін’єкції, щоб заповнити, перш ніж заморожена шкіра стане занадто товстою, і ви можете спричинити нагрівання зсуву або струмінь. Додайте більше тиску упаковки, щоб запобігти слідам від раковини, і тепер ви боретеся зі спалахом, де пластик стискається між половинками форми.

Наукова методологія формування,-пропагована такими людьми, як Джон Боззеллі та такими організаціями, як RJG Inc.-систематично підходить до цього за допомогою датчиків тиску в порожнині та задокументованих експериментів, а не коригування методом проб-і помилок. Дисципліна справді впливає на послідовність виробництва.

Дефекти мають кілька взаємодіючих причин. Сліди раковини вказують на недостатню упаковку в товсті секції, але для їх усунення може знадобитися одночасна зміна тиску, часу, температури та охолодження. Деформація часто з’являється через кілька годин після виштовхування, оскільки внутрішні напруги послаблюються-деталь виглядає добре, виходячи з форми, а потім поступово деформується. Згідно з даними Товариства інженерів із пластмас, лише поверхневі дефекти спричиняють майже 40% відмов від лиття під тиском у-галузі.

Сама цвіль

Вартість інструменту домінує в економіці лиття під тиском для малих і середніх обсягів. Простий алюмінієвий прототип форми-з одною порожниною може коштувати 2000-5000 доларів США. Виробничі сталеві прес-форми з кількома порожнинами коштують 25 000-100 000 доларів США або значно більше для складних конфігурацій. Formlabs опублікувала дані, що показують діапазони до 100 доларів США000+ для виробничих інструментів із кількома порожнинами (formlabs.com).

Конструкція форми безпосередньо визначає, що ви можете виробляти. Дво-конструкції пластин обслуговують більшість стандартних деталей. Три-пластинчасті форми автоматично відокремлюють бігуни від частин. Бічні дії та підйомники створюють підрізи, які не можуть звільнитися у звичайному напрямку-відкриття форми. Системи з гарячими канавками усувають брухт бігунів, але збільшують вартість і ускладнюють обслуговування.

Розташування воріт-де пластик потрапляє в порожнину-впливає як на зовнішній вигляд, так і на цілісність конструкції. Ворота залишають сліди-очевидці, тому косметичні поверхні потрібно ховати в іншому місці. Розміщення воріт також визначає схеми потоку, розташування ліній зварювання та орієнтацію волокон у армованих матеріалах.

Розташування каналу охолодження всередині форми безпосередньо впливає на тривалість циклу. Канали, розташовані ближче до поверхні порожнини, швидше відводять тепло, але послаблюють сталь. Більшість конструкцій розміщують канали на відстані 15-25 мм від поверхонь порожнини як компроміс. Конформне охолодження, яке повторює контури деталей замість прямих просвердлених отворів, може значно скоротити час циклу на складних геометріях.