Литье под давлением стало одной из важнейших технологий в промышленности по переработке пластмасс. Прогнозы рынка предсказывают, что интерес к этой технологии будет расти с каждым годом из-за расширения ее применения в новых областях, таких как оптика, электроника, авиация, биомедицина и связь.
Для массового производства используется процесс литья под давлением. Благодаря высокой повторяемости всего цикла очень легко производить тысячи штук данного продукта с очень похожим уровнем качества. Это технология, которая предлагает огромный спектр возможностей. Из него производят самые разные детали – от самых маленьких элементов до панелей кузова автомобиля. Далее в статье мы представим процесс производства более подробно.
Материалы, используемые при литье под давлением
Литье пластмасс под давлением позволяет использовать большинство полимеров. Это могут быть как полимерные смолы, так и все термопласты, а также некоторые термореактивные материалы (например, эпоксидные и фенольные) и эластомеры.
Биоразлагаемые свойства, широкое применение и способность становиться пластичными при нагревании характеризуют большинство термопластов.
При выборе материалов стоит учитывать такие критерии, как: стоимость, прочность, эластичность (способность восстанавливать первоначальную форму и объем после устранения внешних сил, вызывающих деформацию), стойкость к химическим веществам и водопоглощение.
Важнейшим аспектом при выборе соответствующих параметров является усадка пластика при обработке. Это изменение объема или размеров отливаемой детали по отношению к объему и размерам полости формы. Усадка при обработке для каждого материала разная – от 0,2% до даже 4%.
Свойства каждого материала делают его пригодным для использования в конкретных условиях. Некоторые из них представлены ниже:
- Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) – благодаря своей гладкости, жесткости и прочности, АБС идеально подходит для элементов, требующих ударной прочности и сохранения стабильности размеров.
- Полиамид (PA) – доступен во многих вариантах, разные нейлоны обладают разными свойствами. Они устойчивы к высоким температурам и химическим веществам, обладают высокой твердостью, хорошими свойствами скольжения и стабильностью формы.
- Поликарбонат (ПК) – легкий, обладает высокой прочностью и стабильностью формы, а также хорошими электрическими свойствами, широким диапазоном рабочих температур и негорюч.
- Полипропилен (ПП) – обладает хорошей усталостной прочностью, ПП физиологически нейтрален, поэтому его можно использовать для контакта с пищевыми продуктами.
- Полиэтилен (ПЭ) – относительно простой в обработке, предназначен для контакта с пищевыми продуктами, химической стойкости, наиболее часто используемый материал в технологии ротационного формования.
- Полиэтилентерефталат (ПЭТ) – высокая механическая прочность, стабильность размеров, высокая жесткость.
- Полиметилметакрилат (ПММА) – высокая твердость. великолепные оптические свойства, поэтому его часто используют в светотехнической промышленности, для блеска.
- Полистирол (ПС) – стабильность размеров, высокая жесткость.
В этом процессе материал в виде гранул пластифицируется под воздействием нагретого цилиндра термопластавтомата, а затем вращающийся внутри цилиндра шнек перемещает материал в сторону формы. Под воздействием тепла он превращается в пластичную массу. Сочетание высокого давления и температуры приводит материал в пластическое состояние, после чего он выбрасывается в готовую форму.
Температура впрыска составляет примерно 200 градусов Цельсия, что позволяет материалу разжижаться и получать пластичную массу. Введение его в шнек вызывает впрыск жидкого пластика в полости, расположенные в закрытой литьевой форме. Давление впрыска зависит от используемого материала, его геометрии и веса. Затвердевание введенного пластика позволяет извлекать его из литьевой формы в готовом виде. Цикл повторяется до получения соответствующего количества элементов или до заданного времени.
Одним из способов обработки пластмасс является метод литья под давлением. Благодаря этому нет необходимости изготавливать большую и дорогую форму. Все, что вам нужно, это вставки, помещенные в матрицу, где расположены полости формы. Использование этого метода позволяет значительно сократить время создания литьевой формы (обычно менее 30 рабочих дней) и снизить затраты по сравнению с формой, используемой при традиционном литье под давлением - стоимость формы может составлять до 50%. ниже. Это решение предназначено для производства мелких деталей простой конструкции и небольших объемов (10 000–100 000 штук). Процесс изготовления не меняется при использовании этой технологии.
Литье пластмасс под давлением – преимущества и недостатки
Преимущества:- Очень короткое время цикла. Обычно длительность процесса составляет около десятка секунд, и за короткое время можно изготовить сотни или даже тысячи штук продукта.
- Свобода форм. Возможность изготовления элементов очень сложной формы и узких допусков на размеры.
- Низкий уровень отходов. Литье пластмасс под давлением характеризуется небольшим количеством отходов по сравнению с другими методами производства (например, обработкой с ЧПУ). Кроме того, использованный материал часто можно использовать повторно. К экологическим преимуществам также относится низкий уровень выбросов вредных веществ.
- Гибкость в проектировании пресс-форм и выборе материалов. Производитель имеет большую свободу в создании формы и выборе термопласта, используемого для изготовления отдельных элементов.
- Сохранение энергии. Современные электрические литьевые машины могут потреблять относительно мало энергии.
- Повторяемость производства и стабильность размеров изготавливаемых погонажных изделий. Соответствующий контроль параметров процесса обеспечивает качество и геометрию деталей, которые не пострадают при быстро развивающемся производстве большого количества формованных деталей.
- Нет необходимости в отделке. Использование технологии литья под давлением не требует дополнительной обработки на постпроизводстве.
- Возможность полной автоматизации процесса. Интегрированная производственная линия, поддерживаемая ИТ-системами, позволяет сократить количество человеческих ресурсов, необходимых для ее эксплуатации.
- Высокое качество изготавливаемых погонажных изделий. Получатели будут искать прочные, гибкие и сложные элементы. Литье пластмасс под давлением хорошо работает при их производстве, сохраняя высокий уровень качества.
Недостатки:
- Высокая стоимость внедрения формы. Стоимость литья под давлением может быть очень высокой. Поэтому технологию производства следует выбирать тщательно, чтобы оптимизировать затраты.
- Долгое время для создания формы. Обычно этот процесс занимает примерно 12-16 недель.
- Необходимая высокая квалификация сотрудников. Проектная и строительная группа должна, среди прочего: правильно спланировать процесс, спроектировать форму и выбрать соответствующие параметры обработки.
- Данная технология нерентабельна для малых серий. Чтобы производство было прибыльным, объем заказов должен начинаться минимум с 10000 шт.
- Контроль толщины стенок. Стенки не могут быть слишком толстыми, так как это может привести к остыванию и полному затвердеванию внешней поверхности детали. Однако внутри материал все еще может оставаться пластичным, а это значит, что прочность детали ухудшается и могут возникнуть дефекты (толщину рекомендуется сохранять не более 4 мм). Однако слишком тонкие материалы (менее 1 мм) также могут вызывать проблемы, поскольку они могут оказаться недостаточно прочными и могут возникнуть дефекты.
- Необходимость соблюдения жестких допусков к параметрам производства. Требуется постоянный мониторинг процессов, уделяя особое внимание контролю качества.