Что такое пресс-форма для литья пластмасс под давлением

Оглавление

Что такое пресс-форма для литья пластмасс под давлением?

Литье пластмасс под давлением это один из самых эффективных методов производства пластиковых деталей, обеспечивающий высокую точность и эффективность производства. Процесс включает в себя расплавление пластиковых материалов и впрыск их в предварительно разработанную пресс-форму, которая придает пластику определенную форму по мере остывания. В этой статье мы рассмотрим основные характеристики пресс-форм для литья пластмасс под давлением, подробно расскажем о типах, компонентах, производственных процессах и о том, как выбрать подходящую пресс-форму для удовлетворения конкретных производственных потребностей.

Введение в литье пластмасс под давлением

Литье пластмасс под давлением это технология, используемая для создания сложных и точных пластиковых деталей в больших количествах. С момента своего появления в конце XIX века этот процесс изменил производственную индустрию, обеспечив высокоскоростное производство деталей в самых разных отраслях, включая автомобилестроение, электронику, медицинское оборудование и потребительские товары.

Преимущества литья пластмасс под давлением

Высокая эффективность и скорость: Литье под давлением обеспечивает короткое время производственного цикла, что позволяет быстро наращивать объемы производства. Несколько пресс-форм могут работать одновременно, что еще больше увеличивает производительность.
Повторяемость: Процесс предназначен для создания идентичных деталей в течение нескольких производственных циклов, что особенно ценно для отраслей, требующих высокой точности и постоянства.
Возможности комплексного проектирования: Пресс-формы для литья под давлением способны создавать сложные геометрические формы, включая тонкие стенки, вырезы и сложные детали поверхности.
Гибкость материала: При литье под давлением может использоваться широкий спектр термопластов и термореактивных пластмасс, каждая из которых выбирается для придания особых свойств готовому изделию.
Минимум отходов: При правильно спроектированных пресс-формах и усовершенствованном управлении процессом литье под давлением практически не дает отходов материала.

Обзор пресс-форм для литья пластмасс под давлением

A пресс-форма для литья пластмасс под давлением это сложный инструмент, предназначенный для придания расплавленному пластиковому материалу формы готового изделия. Пресс-форма обычно изготавливается из стали или алюминия и состоит из двух основных половин: полости и сердцевины, каждая из которых отвечает за формирование внешней и внутренней частей конечной детали. Из-за высокого давления при литье под давлением эти формы должны быть прочными, износостойкими и способными сохранять свою форму при многократных циклах.

Каждая пресс-форма включает в себя множество деталей, которые работают в унисон, обеспечивая точность формирования, охлаждения и выталкивания детали. Ниже приведено описание основных компонентов литьевой формы и их соответствующих функций.

Основные компоненты пресс-формы

Полость и сердцевина литьевой формы: Это основные элементы пресс-формы. Сторона полости (обычно сторона "А") отвечает за формирование внешней поверхности детали, а сторона сердцевины (сторона "В") - за формирование внутренней. Вместе они образуют полое пространство, определяющее геометрию детали. Выбор материалов для полости и сердцевины зависит от объема производства: для крупносерийного производства часто используются износостойкие материалы, такие как закаленная сталь, в то время как для небольших партий могут подойти более мягкие металлы.
Слайдеры и подъемники: Слайдеры и подъемники позволяют создавать вырезы или сложные геометрические формы, которые невозможно сформировать с помощью простой двухкомпонентной пресс-формы. При открытии пресс-формы ползуны перемещаются вбок, создавая пространство для любых выступов или канавок, а подъемники выдвигаются под углом, чтобы освободить деталь. И то, и другое позволяет извлекать детали сложной формы без повреждений.
Системы шприцев, бегунков и затворов: The литник направляет расплавленный пластик из сопла инжекционной машины в пресс-форму, направляя его в бегун Система, которая направляет пластик в каждую полость многогнездной пресс-формы. Ворота являются конечными точками входа расплавленного пластика в полость, где он остывает и принимает форму. Каждый компонент этой системы влияет на то, насколько равномерно и быстро материал заполняет форму, что влияет на качество детали и время цикла.
Система эжекторов: После охлаждения и застывания отформованной детали эжекторная система выталкивает деталь из полости пресс-формы. Система выталкивания часто включает в себя штифты или пластины, которые прикладывают усилие к детали со стороны сердцевины, обеспечивая ее выход без повреждений. Эта система должна быть точно рассчитана по времени и контролироваться, чтобы предотвратить деформацию или прилипание детали.
Каналы охлаждения: Каналы охлаждения это каналы в плитах пресс-формы, по которым движется охлаждающая жидкость, обычно вода, для поглощения и отвода тепла от расплавленного пластика. Эффективное охлаждение имеет решающее значение для процесса литья, поскольку сокращает время цикла и влияет на точность размеров и механические свойства детали. Конструкция каналов охлаждения - конформных, перегородчатых или барботажных - может существенно повлиять на производительность и эффективность пресс-формы.

что такое пресс-форма для литья пластмасс под давлением

Структура пресс-формы для литья пластмасс под давлением

Структура пресс-формы для литья пластмасс под давлением разработана таким образом, чтобы выдерживать давление, температуру и механические нагрузки при многократных циклах литья. Здесь мы подробнее рассмотрим структурные компоненты и их функционирование в процессе литья:

Пластины A и B: Это основные плиты пресс-формы, которые удерживают полость и сердцевину соответственно. Плита А неподвижна, а плита В перемещается для открытия и закрытия пресс-формы. Эти плиты предназначены для поддержания центровки и выдерживания давления при впрыске.
Зажимные пластины: Эти плиты фиксируют пресс-форму в узле смыкания термопластавтомата. Их конструкция должна обеспечивать стабильность во время фазы впрыска под высоким давлением, чтобы предотвратить смещение или движение, которые могут привести к дефектам.
Линия расставания: Линия раздела находится в месте соединения плит A и B. Хорошо выровненная линия раздела необходима для предотвращения таких дефектов, как вспышка (тонкие слои пластика на швах пресс-формы), и обеспечения плавного выхода детали. Расположение линии раздела часто зависит от конструкции детали и требований к пресс-форме.
Каналы охлаждения: Каналы охлаждения являются неотъемлемой частью поддержания производительности пресс-формы и сокращения времени цикла. Каналы тщательно разрабатываются для обеспечения равномерного охлаждения по всей полости пресс-формы и ее сердцевине, что имеет решающее значение для предотвращения таких дефектов, как коробление или внутренние напряжения. Типы каналов охлаждения включают:
- Конформное охлаждение: Каналы, повторяющие контур детали, обеспечивают равномерное охлаждение, соответствующее форме полости пресс-формы.
- Охлаждение перегородками: Использует вставки для направления потока СОЖ и обычно применяется, когда размер пресс-формы ограничивает размещение каналов.
- Охлаждение пузырьков: Трубки с пузырьками создают дополнительное охлаждение в определенных областях, особенно для толстых участков, требующих более быстрого охлаждения.
- Охлаждающие штифты: Штифты, встроенные в сердечник, обеспечивают локальное охлаждение в толстых секциях, помогая управлять распределением температуры в больших или многогнездных формах.

Конструкция системы охлаждения оказывает большое влияние на продолжительность цикла и, как следствие, на стоимость и производительность процесса литья под давлением.

Типы пресс-форм для литья пластмасс под давлением

Существует несколько типов пресс-форм для литья пластмасс под давлением, которые позволяют удовлетворить различные производственные потребности, сложность и требования к деталям. Вот некоторые из наиболее часто используемых типов:

Однополостные пресс-формы: Эти пресс-формы производят одну деталь за цикл. Они часто используются для небольших объемов производства или высокоточных деталей, где необходим более жесткий контроль над каждой отдельной деталью. Преимуществом одногнездных пресс-форм является более простая настройка и экономическая эффективность при ограниченном производстве.
Многопустотные формы: В многогнездных пресс-формах несколько одинаковых полостей позволяют изготавливать несколько деталей за один цикл. Это повышает эффективность и идеально подходит для крупносерийного производства, сокращая время цикла на деталь и общие затраты. Однако многогнездные пресс-формы сложнее в проектировании и требуют точной балансировки в системе подачи для обеспечения равномерного заполнения.
Семейные формочки: Семейство пресс-форм содержит различные полости в одной пресс-форме, что позволяет изготавливать различные компоненты за один цикл. Это особенно полезно, когда различные детали должны быть сформованы вместе, например, при сборке. Однако сбалансировать степень заполнения деталей разного размера может быть непросто, и при отсутствии тщательного контроля это может привести к дефектам.
Горячий бегунок и холодный бегунок:
- Формы для горячего бега: Используют нагреваемые компоненты для поддержания пластика в расплавленном состоянии в системе бегунов, минимизируя отходы и ускоряя цикл. Горячие бегуны эффективны при крупносерийном производстве, но требуют тщательного контроля и более высоких первоначальных затрат.
- Формы для холодной обкатки: Дайте пластику в бегунке остыть и затвердеть при каждом цикле. Затвердевший бегунок обычно выбрасывается вместе с деталью, для удаления которой может потребоваться вторичная обработка. Формы для холодной обкатки проще и дешевле, что делает их подходящими для малосерийного производства.
Двухпластинчатые и трехпластинчатые пресс-формы:
- Формы с двумя пластинами: Они состоят из одной линии разъема и имеют более простую конструкцию. Они обычно используются для прямых деталей с одним затвором.
- Трехпластинчатые формы: Включите дополнительную пластину, создающую две линии раздела. Это позволяет использовать более сложные системы литников, например центральный литник, что улучшает эстетику деталей и позволяет сократить объем постформовочной обработки.
Штабельные и ротационные пресс-формы:
- Формы для штабелей: В штабельных пресс-формах используется несколько уровней полостей, что позволяет эффективно удвоить или утроить производственную мощность без увеличения требований к усилию смыкания. Они выгодны для очень крупносерийного производства, но требуют современного оборудования и обработки.
- Ротационные формы: Ротационные пресс-формы позволяют осуществлять переформовку и сборку в пресс-форме за счет вращения полостей между станциями. Они часто используются для изготовления деталей из нескольких материалов, например, требующих сочетания жестких и гибких пластмасс.

Каждый тип пресс-формы имеет свои преимущества и проблемы, и выбор подходящей зависит от таких факторов, как объем производства, сложность деталей и требования к материалам.

Процесс литья пластмасс под давлением

Процесс литья под давлением состоит из нескольких ключевых этапов, каждый из которых имеет решающее значение для производства высококачественных деталей. Вот подробное описание:

Зажим: Пресс-форма плотно зажимается для подготовки к впрыску расплавленного пластика. Сила зажима рассчитывается на основе давления в полости, чтобы исключить утечку пластика через линию разъема.
Инъекция: Расплавленный пластик впрыскивается в полость пресс-формы через литник, бегунок и затвор. Скорость впрыска, давление и температура должны точно контролироваться, поскольку они влияют на поток и качество материала в полости.
Охлаждение: Охлаждение начинается сразу после того, как пластик попадает в форму. Скорость охлаждения должна быть равномерной, чтобы избежать дефектов, таких как коробление или усадка. Охлаждающие каналы играют здесь важную роль, обеспечивая эффективный отвод тепла от формы. На этот этап часто приходится большая часть времени цикла.
Выброс: После того как деталь затвердела, выталкивающие штифты или плиты выталкивают деталь из формы. Выталкивание должно производиться аккуратно, чтобы не повредить деталь, особенно если она имеет сложную форму или изготовлена из хрупкого материала.

Каждый этап процесса литья под давлением требует точного контроля для производства деталей, отвечающих стандартам качества, при минимизации времени цикла и производственных затрат.

Каналы охлаждения литьевых форм

Каналы охлаждения имеют решающее значение в процессе литья пластмасс под давлением, поскольку они существенно влияют на время цикла, качество деталей и эффективность производства. Правильное проектирование каналов охлаждения необходимо для предотвращения таких дефектов, как коробление, усадка или внутренние напряжения, которые могут возникнуть при неравномерном или слишком быстром охлаждении.

Типы охлаждающих каналов в литьевых формах

Конформное охлаждение: Эта передовая технология предусматривает создание каналов охлаждения, повторяющих контур детали в пресс-форме. Конформное охлаждение обеспечивает равномерное охлаждение по всей поверхности детали, сокращая время цикла и улучшая качество детали. Как правило, конформное охлаждение достигается с помощью 3D-печати и других передовых методов производства и идеально подходит для сложных форм, где традиционные каналы неэффективны.
Прямые охлаждающие каналы: Эти каналы представляют собой простые прямые траектории, просверленные в плитах пресс-формы. Несмотря на простоту и экономичность, они менее эффективны, чем конформное охлаждение в сложных геометрических формах. Прямые каналы часто используются в стандартных пресс-формах, где равномерное охлаждение более достижимо.
Охлаждение перегородками: Перегородки - это плоские вставки, которые перенаправляют поток охлаждающей жидкости внутри пресс-формы, особенно в узких местах, куда прямые каналы не доходят. Охлаждение с помощью перегородок эффективно для регулирования температуры в небольших пресс-формах или на отдельных участках, но может не обеспечить равномерного охлаждения, необходимого для очень сложных конструкций.
Охлаждение пузырьков: Пузырьки - это трубки, по которым циркулирует охлаждающая жидкость в небольших, ограниченных областях пресс-формы, что особенно полезно для толстых участков детали, требующих более быстрого охлаждения. Пузырьки часто выбирают, когда традиционные каналы не могут обеспечить достаточное охлаждение плотных участков.
Охлаждающие штифты: Охлаждающие штифты вставляются в сердцевину пресс-формы для охлаждения более толстых деталей. Эти штифты идеально подходят для локального охлаждения больших пресс-форм или отдельных участков, склонных к перегреву. Они также широко используются в многогнездных пресс-формах, где поддержание постоянной температуры является сложной задачей.

Влияние конструкции охлаждающего канала на время цикла и качество

Конструкция каналов охлаждения влияет как на эффективность, так и на качество процесса литья под давлением:

Сокращение времени цикла: Эффективные каналы охлаждения помогают сократить время цикла, поскольку детали быстрее охлаждаются и затвердевают. Сокращение времени цикла означает повышение производительности и снижение производственных затрат.
Точность размеров: Последовательное охлаждение по всей форме помогает предотвратить коробление или усадку, обеспечивая сохранение заданной формы и размеров деталей.
Отделка поверхности: Охлаждение может влиять на качество поверхности формованных деталей. Равномерное охлаждение минимизирует напряжения, которые в противном случае могли бы повредить поверхность детали, что приводит к улучшению качества отделки.

Правильная конструкция охлаждающих каналов является важным моментом на этапе проектирования пресс-формы, поскольку от нее зависит эффективность пресс-формы и качество отливаемых деталей.

Дефекты и проблемы литья под давлением

Несмотря на точность литья под давлением, может возникнуть несколько распространенных дефектов. Понимание этих проблем и способов их устранения необходимо для поддержания качества и минимизации отходов.

Распространенные дефекты литья под давлением

Искривление: Коробление - это деформация, возникающая при неодинаковой скорости охлаждения различных частей пресс-формы. Этот дефект часто возникает в сложных пресс-формах с неадекватными каналами охлаждения или недостаточным временем охлаждения. Чтобы предотвратить коробление, каналы охлаждения должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить равномерное охлаждение, а время охлаждения должно тщательно контролироваться.
Маркировка раковины: Следы раковины появляются в виде углублений на поверхности толстых участков детали, как правило, из-за неправильного охлаждения или недостаточного давления прижима. Использование оптимального давления и обеспечение достаточного охлаждения, особенно на толстых участках, может помочь предотвратить появление следов раковины.
Вспышка: Вспышка возникает, когда расплавленный пластик вытекает из полости на линии разделения из-за чрезмерного давления впрыска или несоосности. Точное выравнивание и правильные настройки давления имеют решающее значение для предотвращения вспышки.
Линии потока: Линии текучести - это видимые линии на поверхности детали, вызванные изменением скорости охлаждения пластика при прохождении его через пресс-форму. Регулировка скорости и температуры впрыска может помочь уменьшить линии текучести.
Короткие выстрелы: Короткие выстрелы происходят, когда полость формы заполняется не полностью, часто из-за низкого давления впрыска или недостаточного количества материала. Повышение давления впрыска или обеспечение достаточной подачи материала может решить эту проблему.
Линии сварки: Линии сварки возникают там, где встречаются два фронта потока, часто создавая слабые места в детали. Регулировка скорости впрыска или использование системы горячего наплавления может уменьшить количество сварных линий.
Хрупкость и растрескивание: Эти проблемы обычно возникают из-за неправильного охлаждения или слишком высокого давления впрыска, что приводит к возникновению внутренних напряжений. Правильная конструкция системы охлаждения и оптимальный контроль давления помогают уменьшить хрупкость и растрескивание.

Понимая и контролируя эти факторы, такие как скорость впрыска, температура и конструкция охлаждения, производители могут уменьшить количество дефектов и повысить общее качество литых деталей.

Процесс производства литьевых форм

Производство пресс-формы для литья под давлением включает в себя множество этапов, каждый из которых необходим для обеспечения долговечности, точности и функциональности пресс-формы. Вот описание типичных этапов изготовления пресс-формы для литья пластмасс под давлением:

Дизайн и проектирование: Этап проектирования пресс-формы очень важен, поскольку он закладывает основу для всех последующих этапов. Используя программное обеспечение CAD, инженеры создают 3D-модель пресс-формы, включающую все необходимые детали, в том числе форму полости, каналы охлаждения, систему выброса и линию разделения. Затем эта модель подвергается моделированию для прогнозирования проблем и оптимизации работы до начала физического производства пресс-формы.
Выбор материала: В зависимости от объема производства и требований к деталям материалы выбираются с учетом их прочности и износостойкости. Обычные материалы включают закаленную сталь для форм большого объема и алюминий для форм меньшего объема. Стальные пресс-формы предпочтительнее для длинных партий из-за их долговечности, в то время как алюминиевые пресс-формы проще в обработке и экономически эффективны для коротких серий.
Обработка с ЧПУ и EDM (электроэрозионная обработка): Обработка на станках с ЧПУ (компьютерное числовое управление) используется для вырезания первичной формы пресс-формы с высокой точностью. Затем для создания сложной геометрии, мелких деталей и замысловатых форм в полости пресс-формы, которые не под силу станкам с ЧПУ, используется EDM. Сочетание ЧПУ и EDM обеспечивает точность и сложность, необходимые для пресс-формы.
Термообработка и поверхностная закалка: Стальные формы часто подвергаются термообработке для повышения твердости и долговечности. Для повышения износостойкости, уменьшения коррозии и увеличения срока службы пресс-форм также применяется поверхностная обработка, например, азотирование или хромирование. Алюминиевые формы, хотя и более мягкие, также могут подвергаться анодированию для повышения твердости поверхности.
Сборка и полировка: После обработки компоненты пресс-формы собираются, включая установку полости, сердечника, выталкивающих штифтов, ползунов и каналов охлаждения. Затем выполняется прецизионная полировка для получения высококачественной поверхности, особенно для деталей, требующих эстетичной или гладкой поверхности.
Тестирование и валидация: Перед началом производства пресс-форма проходит пробный запуск, чтобы убедиться в ее соответствии техническим требованиям. На этом этапе, известном как отбор проб T1, проверяется работа пресс-формы, выявляются потенциальные проблемы с охлаждением, выталкиванием или выравниванием. Вносятся любые коррективы, чтобы оптимизировать работу пресс-формы для массового производства.
Обеспечение качества и утверждение: После проверки пресс-форма проверяется на соответствие всем стандартам качества. Проводятся измерения для проверки точности размеров, и при необходимости вносятся коррективы. Только после прохождения проверки качества пресс-форма утверждается для полноценного производства.

Каждый этап процесса изготовления пресс-формы имеет решающее значение для обеспечения стабильной и эффективной работы конечной формы в условиях крупносерийного производства.

Выбор подходящей литьевой формы для вашего применения

Выбор правильной пресс-формы для литья под давлением имеет решающее значение для оптимизации производства, минимизации затрат и обеспечения качества продукции. Вот несколько ключевых факторов, которые следует учитывать при выборе пресс-формы для литья под давлением:

Объем производства: Предполагаемый объем производства играет важную роль при выборе пресс-формы. Для крупносерийного производства обычно требуются прочные формы из закаленной стали, в то время как алюминиевые формы подходят для коротких партий или прототипов.
Сложность и дизайн деталей: Сложные детали с замысловатой геометрией, вырезами или тонкими стенками могут потребовать специальных элементов пресс-формы, таких как подъемники, ползуны или многогнездные конфигурации. Чем сложнее деталь, тем более детальной должна быть пресс-форма, что может повлиять как на стоимость, так и на время производства.
Выбор материала: Различные пластиковые материалы имеют уникальные характеристики текучести, усадки и охлаждения. Для пресс-форм, предназначенных для жестких материалов, таких как поликарбонат, могут потребоваться другие конфигурации охлаждения или материалы для пресс-форм, чем для пресс-форм, предназначенных для гибких пластмасс, таких как полиэтилен.
Требования к времени цикла: Быстрое время цикла необходимо для крупносерийного производства. Хорошо спроектированная пресс-форма с эффективными каналами охлаждения и оптимальной системой выталкивания может сократить время цикла, увеличить производительность и снизить затраты.
Соображения по поводу стоимости: Пресс-формы - это долгосрочные инвестиции, и их стоимость может значительно варьироваться в зависимости от материала, сложности и типа пресс-формы. Хотя многогнездные или горячеканальные пресс-формы могут быть более дорогими на начальном этапе, в долгосрочной перспективе они могут обеспечить экономию средств за счет повышения эффективности и сокращения отходов.
Долговечность плесени: Для крупносерийного или непрерывного производства пресс-формы должны быть рассчитаны на длительный срок службы с использованием прочных материалов и обработки поверхности. Такие свойства, как закалка и покрытие, помогают обеспечить многократное использование пресс-формы без износа и деградации.

Тщательно оценив эти факторы, производители смогут выбрать подходящую пресс-форму, которая будет соответствовать их производственным целям, обеспечивать качество деталей и максимальную экономическую эффективность.

Заключение

Литье пластмасс под давлением является краеугольным камнем современного производства, позволяющим изготавливать точные, высококачественные пластмассовые детали по низкой цене и с высокой скоростью. Понимание различных аспектов литьевых форм - от компонентов, типов и процесса производства до конструкции охлаждения и потенциальных проблем - позволяет получить ценные сведения для оптимизации производства.

Правильный выбор пресс-формы, внедрение эффективных каналов охлаждения и строгий контроль качества могут значительно повысить эффективность и качество литья пластмасс под давлением. Это не только отвечает требованиям крупносерийного производства, но и гарантирует, что отлитые детали будут соответствовать требуемым техническим характеристикам и эстетическим стандартам. Благодаря достижениям в области материалов, конструкции пресс-форм и технологий охлаждения литье пластмасс под давлением продолжает развиваться, предлагая еще больше возможностей.