Turnarea prin injecție a acrilului: Un proces cheie în producția modernă 

Astăzi, timpul este esențial în lumea rapidă a producției, acrilic turnare prin injecție oferă precizie, durabilitate și eficiență la cel mai înalt nivel posibil. După cum sugerează și numele comun, acrilul [sau polimetil metacrilatul (PMMA)] este foarte apreciat pentru transparența, rezistența și duritatea sa remarcabile și a devenit un material de bază utilizat de industria auto, aerospațială, medicală și electronică de consum. Cu ajutorul turnării prin injecție a acrilului, proprietățile optice superioare, rezistența la intemperii și rezistența mecanică a componentelor de înaltă precizie pot fi turnate în mod constant. De la capace de lumini pentru automobile și carcase medicale până la lentile optice high-end și chiar semnalizare personalizată, produsele acrilice turnate schimbă inovația modernă. Cu toate acestea, procesul poate fi stăpânit numai cu experiență în ceea ce privește comportamentul materialului, proiectarea matriței și optimizarea procesului, deoarece procesul are provocări care trebuie rezolvate, cum ar fi fragilitatea, contracția și timpul de răcire.

În acest articol, vom discuta despre complexitatea procesului de turnare prin injecție a acrilului, cu procesul său, aplicarea, principiile de proiectare, avantajele și, de asemenea, tendințele viitoare. Aplicarea modelării bazate pe inteligența artificială, precum și utilizarea materialelor durabile și a matrițelor de imprimare 3D modelează rapid viitorul fabricării acrilicului către noi domenii de aplicare atunci când vine vorba de soluții din plastic de înaltă performanță.

Înțelegerea turnării prin injecție a acrilului

Turnarea prin injecție a acrilului este procesul de încălzire a rășinii acrilice până la o stare topită folosind căldură și apoi, sub presiune ridicată, injectarea acesteia într-o matriță pentru realizarea pieselor. Pentru producția de volum mare, procesul este utilizat pe scară largă pentru consecvența obținută a designului, preciziei și calității.

Etapele cheie ale turnării acrilice 

Pregătirea materialului: Umiditatea din pelete acrilice este îndepărtată astfel încât pelete să se usuce și să poată avea o turnare fără defecte.

Topire și injectare: În al doilea caz, granulele sunt introduse într-o cavitate de turnare unde sunt încălzite la 200-250°C.

Răcirea și solidificarea: Odată ce acrilicul a prins formă, matrița este răcită.

Ejectarea produsului: Matrița este deschisă, iar piesa finită este eliberată.

Post-procesare: Nu este vorba de forma produsului, ci mai degrabă de finisarea suprafeței, lustruirea sau acoperirea care îmbunătățește aspectul și funcționalitatea produsului. 

Diferite proprietăți ale acrilului 

Am menționat anterior câteva caracteristici importante ale acrilului, inclusiv rezistența la abraziune și rezistența la impact. În această parte, vom aprofunda proprietățile sale, astfel încât natura lor să nu fie o nedumerire pentru o persoană care este interesată să afle de ce acrilul este atât de util în producție.

Proprietăți generale ale acrilului

Densitate: 1,19 g/cm³
Duritate Rockwell: M 102
Absorbția apei:  0.2%
Indice de inflamabilitate: UL94 HB, clasa 3 (BS 476 partea 7)

Acest acrilic este ușor, dar este un plastic foarte rezistent. Rezistența bună la impact față de sticla tradițională îi permite să fie mai puțin probabil să se spargă. În plus, acrilicul este un material slab conductor termic, astfel încât poate fi folosit ca un excelent material izolator termic. Acrilicul nu este doar rezistent la căldură, ci are și protecție împotriva razelor UV, ceea ce înseamnă că ar fi o alegere potrivită pentru aplicații în exterior, unde este expus la lumina soarelui.

Proprietățile optice ale acrilului

Transmisia luminii: Peste 92%
Indice de refracție:  1.49

Claritatea acrilului este unul dintre principalele motive pentru care este utilizat atât de mult în aplicațiile optice. În ceea ce privește transparența la lumină, aceasta transmite peste 92% din lumina vizibilă, ceea ce o egalează pe cea a sticlei excelente. Folosit în tehnici de lustruire mecanică sau cu vapori, devine lustruit ca cristalele și devine o alegere bună pentru lentile, ghidare a luminii, panou de afișare. Acrilicele de înaltă claritate sunt mărcile populare de acrilice precum Perspex, Rohm Plexiglas etc.

Proprietăți mecanice ale acrilului

Rezistența la tracțiune: Aproximativ 8.000 psi
Modul de tracțiune: 350.000 - 500.000 psi
Modul de flexiune: Similar modulului de tracțiune

Acrilicul este, de asemenea, un termoplastic puternic și rigid, care poate suporta o cantitate mare de stres mecanic. Rezistența sa la tracțiune este de aproximativ 8.000 psi, astfel încât ar fi nevoie de 8.000 de lire pe inch pătrat pentru a fisura materialul. Valoarea suplimentară a valorilor sale ridicate ale modulului indică, de asemenea, că acrilicul poate fi încă stabil din punct de vedere structural sub forțele de îndoire și întindere. Este, de asemenea, rezistent la apă și la UV și acest lucru îl face o alegere mai bună pentru semnele de exterior, scuturile de protecție și componentele auto.

Proprietățile termice ale acrilului

Temperatura minimă de funcționare: -40°C
Temperatura maximă de funcționare: 80°C
Punct de înmuiere: Peste 110°C
Rata de expansiune liniară:  7.7 × 10-⁵

Acrilicul are un punct de topire cuprins între 130° C și 140° C, iar temperatura maximă de funcționare este cuprinsă între 65° C și 93° C. Astfel, poate suporta temperaturi moderat ridicate, dar se va deforma sau se va înmuia atunci când este supus la căldură excesivă. Datorită conductivității sale termice scăzute, acrilicul funcționează ca un izolator termic eficient. De asemenea, este ușor de turnat la cald și utilizat ca material termoformat, precum și ca material pentru turnarea prin injecție și pentru procesele de fabricație. 

Aplicații ale turnării prin injecție a acrilului

Turnarea prin injecție a acrilului este o metodă familiară de producție a componentelor fine, durabile și de înaltă calitate în diverse industrii. Producătorii injectează acril topit într-o matriță pentru a crea piese care sunt atât foarte clare și puternice, cât și rezistente la intemperii. Unele aplicații cheie ale turnării acrilice sunt prezentate mai jos.

1. Componente optice

Deoarece acrilicul are o transmisie ridicată a luminii și claritate optică, este util în fabricarea lentilelor, a filtrelor optice și a capacelor de lumină. Aceasta reprezintă o alternativă cu costuri reduse la sticlă și este durabilă, precum și rezistentă la impact într-o varietate de aplicații optice.

2. Semnalizare și afișaje 

Turnarea acrilică este tipul de plastic utilizat în fabricarea multor reclame și afișaje. Datorită capacității sale de a forma forme complexe și de a transfera lumina, acestea sunt utilizate în mod obișnuit în panouri luminoase, panouri de afișaj și bucăți de panouri de ornament.

3. Produse de larg consum 

Turnarea prin injecție a acrilului se aplică foarte mult pentru lucrurile de zi cu zi, cum ar fi accesoriile de uz casnic, obiectele decorative și jucăriile. Din punct de vedere al durabilității, al aspectului estetic și al rezistenței la uzură, este un material preferat în industria bunurilor de consum.

4. Componente auto 

În industria auto, potrivirea internă și finisarea pieselor pentru tapițeria interioară, panourile tabloului de bord, capacele luminilor și accentele exterioare se realizează prin turnare prin injecție a acrilului. Este un material minunat cu care se lucrează datorită capacității sale de a rezista la căldură, expunere la UV și impact și este un material funcțional și de design ideal.

5. Echipamente medicale 

Carcasele medicale, echipamentele de diagnosticare și capacele de protecție pot fi asigurate de acril datorită clarității, biocompatibilității și rezistenței la atacuri chimice. În aplicațiile medicale, unde rezistența și transparența coexistă, acrilul este utilizat. 

Turnarea prin injecție a acrilului rămâne încă un proces important datorită versatilității, costului și preciziei pe care le oferă.

Gestionarea temperaturii în turnarea prin injecție a acrilului

• Variația acoperirii în turnarea prin injecție a acrilului depinde de gestionarea corespunzătoare a temperaturii. Acrilicul are un interval de topire de 130-140°C și poate funcționa în perioade scurte de temperatură de la 65-93°C. Ca izolator, este cunoscut pentru turnarea ușoară pe bază de căldură și conductivitate termică scăzută. 

• Un alt aspect important este uscarea materialului înainte de prelucrare. Rata de absorbție a apei pentru acrilic este de 0,3-0,4%, iar excesul de umiditate poate crea bule, conducte de gaz și o claritate redusă în produsul final. Apoi, acrilicul este uscat pentru a menține nivelul de umiditate mult sub 0,1 sau mai bine sub 0,04%.

• Calitatea produsului și durata ciclului depind foarte mult de temperatura de topire. Acrilicul, la fel ca alte materiale termoplastice, se topește în intervalul 130-140°C, iar temperatura exactă trebuie controlată îndeaproape pentru a rămâne pe partea corectă a eficienței turnării față de durabilitatea piesei matrice.

În plus, stabilitatea dimensională și calitatea suprafeței produsului finit depind, de asemenea, de temperatura matriței. Următoarele trei bune practici pentru temperatura optimă a matriței sunt cazul.

Utilizați un sistem de control al temperaturii: Matrița primește un sistem de control precis care asigură distribuția constantă a căldurii pe întreaga matriță.

Monitorizați temperatura în mod regulat: Ajută la deformare, contracție sau imperfecțiuni de suprafață, prin verificarea și ajustarea temperaturii matriței.

Optimizarea canalelor de răcire: Cu canale de răcire proiectate corespunzător, sunt disponibile capacități termice ridicate pentru eliminarea căldurii, reducerea duratei ciclurilor și, de asemenea, asigurarea unei răciri uniforme.

Considerații suplimentare privind turnarea acrilică 

În plus față de controlul temperaturii, trebuie luate în considerare temperatura de deviere a căldurii, sudarea cu ultrasunete și costul matriței pentru a îmbunătăți în continuare calitatea produsului și eficiența producției.

Temperatura de deformare termică (HDT)

HDT a acrilicului este cuprinsă între 80 și 100°C, ceea ce indică faptul că deformarea începe la acest punct de temperatură, dar sub sarcină. Cu toate acestea, legile transferului de căldură limitează temperaturile maxime admisibile de prelucrare sub HDT pentru a obține precizie dimensională și claritate optică.

Sudarea cu ultrasunete

Sudarea cu ultrasunete este un proces fiabil cu mai multe piese acrilice. Pentru a crea căldură, acest proces utilizează unde sonore de înaltă frecvență pentru a fuziona componentele, cu urme puțin sau deloc vizibile pe acestea, ceea ce îl face ideal pentru a fi utilizat pe piese LFT.

Costul mucegaiului

Matrițele de injecție acrilice sunt costisitoare din cauza complexității, a selecției materialelor și a cerințelor de proiectare. Armonizarea acestui obiectiv general este reducerea costurilor pe care producătorii o pot obține prin proiectarea sau selectarea unor modele de piese simplificate, prin utilizarea componentelor matriței de mai multe ori și prin utilizarea unor materiale adecvate pentru matrițe.

Considerații privind mediul și sănătatea

Mașinile moderne de turnare prin injecție, care utilizează cu 20 până la 50% mai puțină energie electrică decât mașinile mai vechi, sunt eficiente din punct de vedere energetic, dar consumul de energie electrică este încă o preocupare pentru mediu. Turnarea acrilică poate produce vapori periculoși dacă nu este gestionată corespunzător și nu se termină într-un dulap, atunci când nu este evacuată și spatele tăiat astfel particulele de praf ar putea fi împinse potențial în plămâni. Sistemele de ventilație, măsurile de control al fumului și siguranța adecvată ar fi trebuit, de asemenea, să fie în vigoare pentru a asigura siguranța lucrătorilor în unitățile de producție.

Materiale alternative în turnarea prin injecție

Policarbonat (PC) 

Mai rezistent la impact decât acrilicul, fiind ideal pentru echipamente de siguranță și piese auto. Cu toate acestea, nu este transparent ca acrilicul.

ABS (Acrilonitril butadien stiren) 

Un plastic cu rezistență și turnabilitate bune, dar care are o claritate optică slabă, care este ieftin și ușor de prelucrat. Comun în piesele auto, jucării și aparate.

Polipropilenă (PP)

Rezistent la substanțe chimice și flexibil, este o opțiune populară pentru aplicații de ambalare și bunuri de consum. În al doilea rând, totuși, nu este transparent ca acrilicul.

ASA (acrilonitril stiren acrilat)

Rezistența la UV și capacitatea de rezistență la intemperii îi oferă capacitatea de aplicare în exterior.

COC (copolimer olefinic ciclic)

Absorbție redusă de apă; rezistent la substanțe chimice; cunoscut pentru aplicații medicale și optice.

PCT (Tereftalat de policiclohexilendimetilenă

Oferă rezistență ridicată la căldură și claritate optică; este utilizat în mod obișnuit în iluminatul auto.

Fiecare dintre aceste materiale are o rezistență unică, transparență și factori de mediu de interes, iar alegerea corectă depinde de care urmează să fie utilizat pentru aplicația dorită.

Orientări privind proiectarea turnării prin injecție a acrilului

Cu toate acestea, atunci când proiectați cu acril, este important să respectați principiile standard de proiectare pentru a evita defectele pieselor dvs. acrilice și pentru a obține o eficiență maximă de fabricație. Componentele durabile de înaltă calitate se bazează pe grosimea adecvată a pereților, razele, unghiurile de trasare și toleranțele. Mai jos sunt prezentate o serie de considerații cheie de proiectare a turnării acrilice.

Grosimea peretelui

Grosimea peretelui pieselor acrilice trebuie să fie cuprinsă între 0,635 mm (0,025 inci) și 3,81 mm (0,150 inci), în conformitate cu recomandările. Nu există nicio toleranță pentru inconsecvența grosimii peretelui, deoarece modificarea (bruscă sau treptată) poate produce defecte precum deformarea, urme de scufundare sau tensiuni interne.

Radii și colțuri

O privire rapidă asupra acrilicului vă va arăta că acrilicul este predispus la concentrarea tensiunilor la colțurile ascuțite. Ar trebui utilizate colțuri cu o rază minimă de 25% din grosimea peretelui pentru a îmbunătăți capacitatea de turnare și integritatea structurală. Cea mai bună rază pentru creșterea rezistenței este de 60% din grosimea peretelui.

Unghiuri de proiectare

Tirajul între 0,5° și 1° este necesar pentru a crea o ejecție lină din matriță. Dacă piesa are suprafețe lustruite sau transparente din punct de vedere optic, atunci este posibil să aveți nevoie de un unghi de tiraj mai mare pentru a menține calitatea.

Toleranțe ale pieselor

Toleranțele de turnare prin injecție a acrilului pentru dimensiunea pieselor și cerințele de precizie sunt după cum urmează:

• Pentru piese de până la 160 mm, toleranțele comerciale sunt de la 0,1 mm la 0,325 mm.
• Toleranțe fine: 0,045 mm până la 0,145 mm pentru piese de 100 mm sau mai mici.

Prin respectarea acestor principii de proiectare, precizia, durabilitatea și performanța optimă pentru matrița sa sunt asigurate în turnarea plasticului acrilic.

Tipuri de matrițe acrilice și semnificația lor

Matrițe cu o singură cavitate vs. matrițe cu mai multe cavități

Matrițe cu o singură cavitate: O producție de volum redus este potrivită pentru o precizie bună și personalizare.
Matrițe cu cavități multiple: Pentru a satisface cerințele de producție în masă cu un timp mai scurt și costuri mai mici pentru fiecare unitate produsă.

Matrițe Hot Runner vs. Cold Runner

Hot Runner Molds: Minimizați deșeurile și îmbunătățiți eficiența prin menținerea acrilului topit în interiorul sistemului.
Matrițe Cold Runner: Producție de material mai rentabilă, dar excesivă, necesitând astfel tăiere și reciclare.

Matrițe acrilice personalizate pentru producție specializată

Cu toate acestea, producătorii pot utiliza matrițe personalizate pentru a produce modele complexe cu toleranțe strânse, garantând că componentele acrilice sunt fabricate în conformitate cu anumite specificații cerute în sectoarele aerospațial și al tehnologiei medicale.

Avantajele și provocările turnării plasticului acrilic

Avantajele turnării acrilice

Claritate excepțională:  Un înlocuitor remarcabil al sticlei este acrilul, cu o transparență de până la 92%.
Ușoare și rezistente:  Sticla este de două ori mai grea decât acrilicul, dar este totuși foarte durabilă.
Rezistență la intemperii și UV: Deși unele materiale plastice se îngălbenesc sau se degradează, acrilicul nu o face.
Proprietăți personalizabile: În plus, acrilicul poate fi vopsit, acoperit, d sau modificat pentru diverse aplicații.

Provocări în turnarea acrilului

Fragil în comparație cu policarbonatul: În timp ce PC-ul este mai puțin rezistent la impact decât acrilicul, acesta va suporta mult mai multă presiune înainte de a se fisura.
Controlul micșorării: Pot apărea deformări și defecte dacă gestionarea temperaturii nu este foarte precisă.
Timp de răcire mai lung: Conductivitatea termică relativ scăzută a acrilului conduce la timpi de ciclu mai lungi și, prin urmare, reduce eficiența și randamentul producției. 

Turnarea acrilului vs. alte procese de turnare a plasticului

Policarbonatul este cel mai bun în ceea ce privește rezistența la impact, în timp ce acrilul este ales pentru proprietățile sale optice. În aplicațiile cu costuri reduse, dacă această flexibilitate și rezistență sunt prioritare, atunci puteți utiliza ABS.

Tendințe viitoare în turnarea acrilului pentru aplicații industriale

• Turnarea acrilică devine următorul mare lucru și conduce viitorul în următoarele aspecte:

• Matrițele acrilice imprimate 3D pot, pe de o parte, să îmbunătățească viteza de prototipare și să economisească bani pentru fabricarea matriței.

• Producătorii recurg la acril reciclabil și ecologic pentru a reduce deșeurile.

• Integrarea inteligenței artificiale și a IoT face controlul procesului de producție și asigurarea calității mai inteligente, optimizând astfel mașinile inteligente de turnare prin injecție.

• Acrilic acoperit cu nano - Îmbunătățește rezistența la zgârieturi și protecția UV pentru durabilitate pe termen lung.

Sincere Tech - Servicii de încredere de turnare prin injecție a acrilului

Sincere Tech este competent în turnarea prin injecție a plasticului și turnarea prin injecție a acrilului cu o calitate ridicată, care este potrivită pentru industria auto, medicală și electronică. Cu tehnologie avansată și ingineri calificați în jur, ei creează piese acrilice de precizie foarte clare și durabile.

Cu expertiza sa în proiectarea și fabricarea matrițelor personalizate, oferă soluții rentabile atât pentru prototipuri, cât și pentru producția de masă. Sincere Tech utilizează materiale de înaltă calitate pentru a realiza componentele noastre acrilice cu rezistență ridicată la UV, rezistență ridicată la impact și transparență optică ridicată.

Sincere Tech este furnizorul de turnare acrilică ieftină pentru reputația sa de calitate, eficiență și inovare. Pentru servicii personalizate de turnare a plasticului la cea mai mare precizie astăzi, contactați-i!

Concluzie

Turnarea prin injecție a acrilului permite producerea de componente puternice, ușoare și transparente din punct de vedere optic. Cu fragilitatea și controlul contracției încă nerezolvate, acrilul s-a dovedit a fi un înlocuitor ieftin pentru sticlă atunci când sunt necesare precizie și durabilitate. În concordanță cu schimbarea procesului de producție, tehnologiile inteligente de turnare, automatizarea și soluțiile acrilice durabile vor deschide, de asemenea, calea. Cu toate acestea, acest material va continua cu siguranță să își găsească locul în aplicațiile moderne ale industriei, deoarece cererea tot mai mare de produse acrilice personalizate și de înaltă performanță garantează că acest material va continua să servească drept soluție atât pentru producția de masă, cât și pentru scopuri de producție specializate.

Întrebări frecvente

1. De ce se utilizează acrilul în turnarea prin injecție?

Acrilicul oferă claritate ridicată (92%), rezistență la UV, longevitate și preț accesibil, fiind în același timp o alegere potrivită pentru articolele transparente și rezistente la intemperii.

2. Unde pot fi utilizate mulajele acrilice?

Datorită rezistenței, clarității și versatilității sale, acrilul este utilizat în industria auto, medicală, a bunurilor de consum și a semnalizării.

3. De ce este dificilă turnarea acrilului?

Acesta poate fi fragil, se poate deforma și necesită un control foarte strict al temperaturii pentru a nu se forma defecte.

Care sunt diferențele dintre acrilic în comparație cu policarbonatul și ABS?

Acrilicul este mai puțin transparent, dar mai rezistent la zgârieturi în comparație cu PC-ul, în timp ce ABS-ul mai ieftin nu este transparent.