Литье акрила под давлением: Ключевой процесс в современном производстве 

Сегодня в быстро меняющемся мире производства время имеет огромное значение, акрил литьё под давлением обеспечивает точность, долговечность и эффективность на самом высоком уровне. Как следует из названия, акрил (или полиметилметакрилат (ПММА)) высоко ценится за свою исключительную прозрачность, прочность и жесткость. Он стал основным материалом, используемым в автомобильной, аэрокосмической, медицинской промышленности и бытовой электронике. Литье акрила под давлением позволяет добиться превосходных оптических свойств, устойчивости к атмосферным воздействиям и механической прочности высокоточных компонентов. От автомобильных плафонов и медицинских корпусов до оптических линз высокого класса и даже вывесок на заказ - изделия из литьевого акрила меняют современные инновации. Однако освоить этот процесс можно только при наличии опыта, связанного с поведением материала, проектированием пресс-формы и оптимизацией процесса, поскольку в нем есть проблемы, которые необходимо решить, например, хрупкость, усадка и время охлаждения.

В этой статье мы рассмотрим тонкости процесса литья акрила под давлением, его процесс, применение, принципы проектирования, преимущества, а также будущие тенденции. Применение литья с использованием искусственного интеллекта, а также использование экологичных материалов и 3D-печати форм быстро формирует будущее акрилового производства, открывая новые области применения, когда речь идет о высокоэффективных пластиковых решениях.

Понятие о литье акрила под давлением

Литье акрила под давлением - это процесс нагревания акриловой смолы до расплавленного состояния с помощью тепла, а затем под высоким давлением впрыскивание ее в форму для изготовления деталей. Для крупносерийного производства этот процесс широко используется для достижения постоянства дизайна, точности и качества.

Основные этапы литья акрила 

Подготовка материалов: Влага, содержащаяся в акриловых гранулах, удаляется, чтобы гранулы высохли и могли быть отлиты без дефектов.

Плавление и инжекция: Во втором случае гранулы вводятся в полость пресс-формы, где они нагреваются до 200-250°C.

Охлаждение и затвердевание: После того как акрил примет нужную форму, форму охлаждают.

Выброс изделия: Форму открывают и выпускают готовую деталь.

Постобработка: Это не форма изделия, а отделка поверхности, полировка или покрытие, которые улучшают внешний вид и функциональность изделия. 

Различные свойства акрила 

Ранее мы уже упоминали о таких важных характеристиках акрила, как устойчивость к истиранию и ударопрочность. В этой части мы подробно рассмотрим его свойства, чтобы их природа не вызывала недоумения у человека, желающего узнать, почему акрил так полезен в производстве.

Общие свойства акрила

Плотность: 1,19 г/см³
Твердость по Роквеллу: M 102
Водопоглощение:  0.2%
Рейтинг воспламеняемости: UL94 HB, класс 3 (BS 476, часть 7)

Этот акрил легкий, но очень прочный пластик. Хорошая ударопрочность по сравнению с традиционным стеклом позволяет ему реже разбиваться. Кроме того, акрил является плохим теплопроводником, поэтому его можно использовать в качестве отличного теплоизоляционного материала. Акрил не только термостоек, но и обладает защитой от ультрафиолетовых лучей, а значит, будет уместным выбором для применения на открытом воздухе, где на него попадают солнечные лучи.

Оптические свойства акрила

Передача света: Прием 92%
Показатель преломления:  1.49

Прозрачность акрила - одна из основных причин, по которой он так широко используется в оптике. С точки зрения прозрачности для света он пропускает более 92 % видимого света, что соответствует показателям превосходного стекла. При использовании механической или паровой полировки он становится полированным, как кристаллы, и становится хорошим выбором для линз, световодов, дисплейных панелей. Акриловые материалы высокой прозрачности - это такие популярные марки акрила, как Perspex, Rohm Plexiglas и др.

Механические свойства акрила

Прочность на разрыв: Приблизительно 8 000 фунтов на квадратный дюйм
Модуль растяжения: 350 000 - 500 000 фунтов на кв. дюйм
Модуль упругости: Аналогично модулю растяжения

Акрил также является прочным и жестким термопластом, способным выдерживать большие механические нагрузки. Его прочность на растяжение составляет около 8000 фунтов на квадратный дюйм, поэтому для того, чтобы расколоть материал, потребуется 8000 фунтов на квадратный дюйм. Высокие значения модуля упругости также указывают на то, что акрил может оставаться структурно стабильным при изгибе и растяжении. Он также водонепроницаем и устойчив к ультрафиолету, что делает его лучшим выбором для изготовления наружных вывесок, защитных экранов и автомобильных компонентов.

Термические свойства акрила

Минимальная температура эксплуатации: -40°C
Максимальная температура эксплуатации: 80°C
Точка размягчения: Выше 110°C
Скорость линейного расширения:  7.7 × 10-⁵

Температура плавления акрила составляет от 130° C до 140° C, а максимальная рабочая температура - от 65° C до 93° C. Таким образом, он может выдерживать умеренно высокие температуры, но при чрезмерном нагреве происходит деформация или размягчение. Благодаря низкой теплопроводности акрил служит эффективным теплоизолятором. Он также легко поддается формовке в горячем состоянии и используется в качестве термоформованного материала, а также материала для литья под давлением и изготовления изделий. 

Области применения литья акрила под давлением

Литье акрила под давлением - это привычный метод производства тонких, прочных и высококачественных деталей в различных отраслях промышленности. Производители впрыскивают расплавленный акрил в форму для создания деталей, которые отличаются высокой прозрачностью и прочностью, а также устойчивостью к атмосферным воздействиям. Ниже приведены некоторые ключевые области применения акрилового литья.

1. Оптические компоненты

Поскольку акрил обладает высокой светопропускной способностью и оптической чистотой, он используется при производстве линз, оптических фильтров и светозащитных покрытий. Он представляет собой недорогую альтернативу стеклу и является долговечным, а также ударопрочным в различных оптических приложениях.

2. Вывески и витрины 

Акриловое литье - это вид пластика, используемый во многих видах рекламы и производства дисплеев. Благодаря способности формировать сложные формы и передавать свет, они широко используются в вывесках с подсветкой, витринах и украшающих вывесках.

3. Потребительские товары 

Акриловое литье под давлением широко применяется для изготовления повседневных вещей, таких как бытовые аксессуары, предметы декора и игрушки. С точки зрения долговечности, эстетической привлекательности и износостойкости, это предпочтительный материал в индустрии потребительских товаров.

4. Автомобильные компоненты 

В автомобильной промышленности для внутренней отделки салона, панелей приборной панели, плафонов освещения и внешних акцентов используется акриловое литье под давлением. Это прекрасный материал для работы благодаря своей способности противостоять нагреву, воздействию ультрафиолета и ударам, а также идеальный функциональный и дизайнерский материал.

5. Медицинское оборудование 

Медицинские корпуса, диагностическое оборудование и защитные кожухи - все это может быть выполнено из акрила благодаря его прозрачности, биосовместимости и устойчивости к химическому воздействию. В медицинских приложениях, где сосуществуют прочность и прозрачность, он находит свое применение. 

Литье акрила под давлением по-прежнему остается важным процессом благодаря универсальности, стоимости и точности, которые оно обеспечивает.

Управление температурой при литье акрила под давлением

• Разнообразие покрытий при литье акрила под давлением зависит от правильного управления температурой. Акрил имеет диапазон плавления 130-140°C и может работать при кратковременном понижении температуры до 65-93°C. Будучи изолятором, он известен тем, что легко поддается тепловому формованию и обладает низкой теплопроводностью. 

• Еще один важный момент - сушка материала перед обработкой. Коэффициент водопоглощения акрила составляет 0,3-0,4%, и избыток влаги может привести к образованию пузырьков, газовых линий и снижению прозрачности конечного продукта. Поэтому акрил сушат так, чтобы уровень влажности не превышал 0,1, а еще лучше - 0,04%.

• Качество продукции и время цикла в значительной степени зависят от температуры расплава. Акрил, как и другие термопласты, плавится в диапазоне 130-140 °C, и точная температура должна тщательно контролироваться, чтобы не нарушить соотношение между эффективностью формования и долговечностью матричной детали.

Кроме того, от температуры пресс-формы зависит стабильность размеров и качество поверхности готового изделия. Ниже приведены три лучших практики для оптимальной температуры пресс-формы.

Используйте систему контроля температуры: Форма оснащена точной системой управления, обеспечивающей постоянное распределение тепла по всей форме.

Регулярно контролируйте температуру: Он помогает справиться с короблением, усадкой или дефектами поверхности, проверяя и регулируя температуру формы.

Оптимизируйте каналы охлаждения: Правильно спроектированные каналы охлаждения обеспечивают высокую теплоемкость для отвода тепла, сокращают время цикла и обеспечивают равномерное охлаждение.

Дополнительные соображения при литье акрила 

В дополнение к контролю температуры следует учитывать температуру теплового прогиба, ультразвуковую сварку и стоимость пресс-формы, чтобы еще больше повысить качество продукции и эффективность производства.

Температура теплового прогиба (HDT)

HDT акрила находится в диапазоне от 80 до 100°C, что указывает на то, что деформация начинается уже при этой температуре, но под нагрузкой. Однако законы теплопередачи ограничивают максимально допустимые температуры обработки ниже HDT для достижения точности размеров и оптической чистоты.

Ультразвуковая сварка

Ультразвуковая сварка - это надежный процесс с множеством акриловых деталей. Для создания тепла в этом процессе используются высокочастотные звуковые волны, которые сплавляют компоненты, практически не оставляя на них видимых следов, что делает его идеальным для использования на деталях LFT.

Стоимость плесени

Акриловые пресс-формы для литья под давлением являются дорогостоящими из-за сложности, выбора материалов и требований к конструкции. В соответствии с этой общей целью снижаются затраты, которых производители могут достичь, разрабатывая или выбирая упрощенные конструкции деталей, используя компоненты пресс-формы более одного раза и применяя соответствующие материалы для пресс-форм.

Соображения, касающиеся окружающей среды и здоровья

Современные машины для литья под давлением, потребляющие на 20-50% меньше электроэнергии, чем старые машины, являются энергоэффективными, но потребление электроэнергии все еще является проблемой для окружающей среды. Акриловое литье может выделять опасные испарения, если не управлять им должным образом, и оно не заканчивается в шкафу, если его не смыть и не срезать заднюю стенку, частицы пыли могут потенциально попасть в легкие. Вентиляционные системы, меры по борьбе с испарениями и надлежащая безопасность также должны были обеспечивать безопасность работников на производстве.

Альтернативные материалы для литья под давлением

Поликарбонат (PC) 

Более ударопрочный, чем акрил, что делает его идеальным для изготовления защитного оборудования и автомобильных деталей. Однако он не прозрачен, как акрил.

ABS (Акрилонитрил-бутадиен-стирол) 

Дешевый и простой в обработке пластик с хорошими прочностными и формовочными характеристиками, но с плохой оптической прозрачностью. Распространен в автомобильных деталях, игрушках и бытовой технике.

Полипропилен (PP)

Химически стойкий и гибкий, он является популярным вариантом для упаковки и потребительских товаров. Однако, во-вторых, он не прозрачен, как акрил.

ASA (акрилонитрил-стирол-акрилат)

Устойчивость к ультрафиолетовому излучению и погодным условиям обеспечивают возможность применения на открытом воздухе.

COC (циклический олефиновый сополимер)

Низкое водопоглощение; химическая стойкость; известны для применения в медицине и оптике.

PCT (полициклогексилидендиметилентерефталат

Он обладает высокой термостойкостью и оптической прозрачностью, что широко используется в автомобильном освещении.

Каждый из этих материалов обладает уникальной прочностью, прозрачностью и экологическими факторами, представляющими интерес, и правильный выбор зависит от того, какой из них будет использоваться для конкретного применения.

Руководство по проектированию литья акрила под давлением

Тем не менее, при проектировании с использованием акрила важно соблюдать стандартные принципы проектирования, чтобы избежать дефектов в акриловых деталях и достичь максимальной эффективности производства. Высококачественные прочные детали зависят от правильной толщины стенок, радиусов, углов вытяжки и допусков. Ниже приведен ряд ключевых аспектов проектирования акрилового литья.

Толщина стенок

Толщина стенок акриловых деталей должна составлять от 0,025 дюйма (0,635 мм) до 0,150 дюйма (3,81 мм), в соответствии с рекомендациями. Не допускается несоответствие толщины стенок, поскольку изменение (внезапное или постепенное) может привести к появлению таких дефектов, как коробление, раковины или внутренние напряжения.

Радиусы и углы

Беглый взгляд на акрил покажет вам, что он склонен к концентрации напряжений на острых углах. Для улучшения формоустойчивости и целостности структуры следует использовать углы с минимальным радиусом 25% от толщины стенки. Наилучший радиус для повышения прочности - 60% от толщины стенки.

Углы наклона

Осадка от 0,5° до 1° необходима для создания плавного выталкивания из формы. Если деталь имеет полированные или оптически прозрачные поверхности, то для сохранения качества может потребоваться больший угол осадки.

Допуски на детали

Допуски на литье акрила под давлением для размеров деталей и требований к точности следующие:

• Для деталей длиной до 160 мм коммерческие допуски составляют от 0,1 мм до 0,325 мм.
• Тонкие допуски: От 0,045 мм до 0,145 мм для деталей размером 100 мм и менее.

Соблюдение этих принципов проектирования обеспечивает точность, долговечность и оптимальную производительность пресс-формы при литье акрилового пластика.

Типы акриловых форм и их значение

Однополостные и многополостные пресс-формы

Однополостные пресс-формы: Малосерийное производство подходит для высокой точности и индивидуальности.
Многопустотные пресс-формы: Для удовлетворения требований массового производства с меньшими затратами времени и средств на каждую произведенную единицу продукции.

Горячий бегунок и холодный бегунок

Формы для горячего бега: Минимизация отходов и повышение эффективности благодаря тому, что акрил остается расплавленным внутри системы.
Формы для холодной прокатки: Более экономичное, но избыточное производство материала, требующее обрезки и вторичной переработки.

Нестандартные акриловые формы для специализированного производства

Однако производители могут использовать пресс-формы на заказ для изготовления сложных конструкций с жесткими допусками, гарантируя, что акриловые компоненты будут изготовлены в соответствии с определенными техническими требованиями, предъявляемыми в аэрокосмической и медицинской отраслях.

Преимущества и проблемы литья акриловых пластмасс

Преимущества акрилового литья

Исключительная четкость:  Отличным заменителем стекла является акрил, прозрачность которого достигает 92 процентов.
Легкий и прочный:  Стекло в два раза тяжелее акрила, но все равно очень прочное.
Устойчивость к погодным условиям и ультрафиолетовому излучению: Хотя некоторые пластики желтеют или разрушаются, акрил этого не делает.
Настраиваемые свойства: Кроме того, акрил можно окрашивать, покрывать, модифицировать для различных целей.

Трудности при формовке акрила

Хрупкий по сравнению с поликарбонатом: Хотя ПК менее ударопрочен, чем акрил, он выдерживает гораздо большее давление, прежде чем треснет.
Контроль усадки: При несоблюдении температурного режима могут возникнуть деформации и дефекты.
Более длительное время охлаждения: Относительно низкая теплопроводность акрила приводит к увеличению времени цикла, а значит, снижает эффективность и производительность. 

Формование акрила по сравнению с другими процессами формования пластмасс

Поликарбонат лучше всего подходит с точки зрения ударопрочности, в то время как акрил выбирают за его оптические свойства. В недорогих приложениях, если гибкость и прочность являются приоритетом, можно использовать ABS.

Будущие тенденции в литье акрила для промышленного применения

• Акриловое литье становится следующей большой вещью и определяет будущее в следующих аспектах:

• 3D-печатные акриловые формы могут, с одной стороны, повысить скорость создания прототипов и сэкономить средства на изготовление формы.

• Производители используют перерабатываемый и экологически чистый акрил, чтобы сократить количество отходов.

• Интеграция искусственного интеллекта и IoT делает управление производственными процессами и контроль качества более интеллектуальными, что позволяет оптимизировать работу "умных" машин для литья под давлением.

• Акрил с нанопокрытием - повышает устойчивость к царапинам и защиту от ультрафиолета для долговечности.

Sincere Tech - надежные услуги по литью акрила под давлением

Компания Sincere Tech специализируется на литье пластмасс под давлением и литье акрила под давлением с высоким качеством, которое подходит для автомобильной, медицинской и электронной промышленности. С помощью передовых технологий и квалифицированных инженеров они создают очень четкие и прочные прецизионные акриловые детали.

Благодаря опыту проектирования и изготовления пресс-форм на заказ, компания предлагает экономически эффективные решения как для создания прототипов, так и для массового производства. Sincere Tech использует высококачественные материалы для изготовления наших акриловых компонентов с высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению, высокой ударопрочностью и высокой оптической прозрачностью.

Sincere Tech является дешевым поставщиком услуг по литью акрила благодаря своей репутации качества, эффективности и инноваций. Свяжитесь с ними, чтобы получить индивидуальные услуги по литью пластмасс с высочайшей точностью уже сегодня!

Заключение

Литье акрила под давлением позволяет изготавливать прочные, легкие и оптически прозрачные компоненты. Несмотря на то, что проблемы хрупкости и усадки еще не решены, он зарекомендовал себя как недорогая замена стеклу, когда требуется точность и долговечность. В соответствии с изменениями в производстве, технологии интеллектуального формования, автоматизация и экологичные акриловые решения также будут лидировать. Тем не менее, этот материал, безусловно, продолжит находить свое место в современных промышленных приложениях, поскольку растущий спрос на индивидуальные, высокопроизводительные акриловые изделия гарантирует, что этот материал будет продолжать служить решением как для массового, так и для специализированного производства.

Вопросы и ответы

1. Почему при литье под давлением используется акрил?

Акрил обеспечивает высокую прозрачность (92%), устойчивость к ультрафиолетовому излучению, долговечность и доступную цену, являясь подходящим выбором для прозрачных и устойчивых к атмосферным воздействиям предметов.

2. Где можно использовать акриловое литье?

Благодаря своей прочности, прозрачности и универсальности акрил широко используется в автомобильной промышленности, медицине, производстве потребительских товаров и вывесок.

3. Почему литье акрила является сложной задачей?

Он может быть хрупким, деформироваться и требует очень жесткого температурного контроля, чтобы не образовывались дефекты.

Чем отличается акрил от поликарбоната и ABS?

Акрил менее прозрачен, но более устойчив к царапинам по сравнению с ПК, в то время как более дешевый ABS не прозрачен.