Литье под давлением

При литье под давлением с помощью газа инертный газ под давлением (обычно газообразный азот) впрыскивается в форму сразу после расплавленного пластика, выталкивая материал в стенки формы и оставляя полость, где когда-то был газ. Этот газ позволяет создавать полые секции в форме, но он также способствует охлаждению и предотвращает деформации за счет выравнивания толщины стенок, особенно толстых стенок в литьевой форме. Использование газового литья под давлением включает уменьшение материала при изготовлении крупных деталей, полых изделий и других пористых конструкций.
Преимущества этого типа литья пластмасс под давлением заключаются в его способности сокращать расход материала и время охлаждения. Газовый карман заполнит более толстые секции, что приведет к меньшему короблению и более быстрому охлаждению, поскольку расплавленный пластик течет к более холодным стенкам формы. Давление также вызывает меньшую усадку при охлаждении и сводит к минимуму вероятность появления вмятин. Литье под давлением с использованием газа также требует меньших усилий смыкания и общих остаточных напряжений, что приводит к более стабильному процессу литья под давлением.
Литье под давлением с использованием газа не лишено ограничений; на самом деле его можно применять только к формам с одной полостью, в противном случае подача газа становится слишком сложной (это усугубляется, если несколько полостей уникальны друг от друга). Кроме того, некоторые материалы могут вступать в реакцию с газом или становиться туманными из-за особенностей взаимодействия газа с поверхностью материала. Прозрачные пластмассы особенно склонны к этому эффекту, поэтому их обычно нельзя подвергать литью под давлением с помощью газа.

При формовании тонкостенных деталей максимальная экономия материала и затрат достигается за счет использования тонких стенок по отношению к общему размеру детали. Тонкостенное формование позволяет создавать стенки толщиной 1-2 мм, что сокращает время цикла, но увеличивает необходимое давление впрыска. Специализированные тонкостенные термопластавтоматы имеют самые высокие характеристики точности среди термопластавтоматов, поскольку тонкостенное литье часто используется для изготовления мелких деталей. Тонкостенное литье под давлением используется для небольших изделий с жесткими допусками, таких как электронные детали, корпуса, компоненты медицинского оборудования, трубки и т. д.
Как уже упоминалось ранее, преимуществами тонкостенного литья под давлением являются экономия средств и скорость. Тонкостенные пластиковые детали требуют меньше материала, что приводит к снижению затрат на материалы и общего потребления ресурсов по сравнению с традиционными методами литья под давлением. Время цикла также значительно сокращается, а благодаря уменьшению веса деталей снижается количество выбросов при транспортировке. Тонкостенная литьевая форма также может быть изготовлена ​​из перерабатываемого пластика, а тонкостенные детали уменьшают вес (и, следовательно, выбросы) в приложениях, работающих на топливе, таких как тяжелое оборудование и автомобили.
Недостатками тонкостенного литья под давлением являются более дорогие тонкостенные литьевые формы и термопластавтоматы, а для их эксплуатации требуются обученные специалисты по литью. Здесь мало места для ошибок, поскольку тонкостенные литьевые формы требуют предельной точности и низких допусков. Технические специалисты и дизайнеры должны тщательно проверять проект на наличие источников дефектов и потенциальных оптимизаций, что приводит к увеличению времени выполнения заказов на пресс-формы и проект в целом. Тонкие стенки также требуют более высокого давления, а это означает, что машины должны быть оснащены устойчивыми к нагрузкам компонентами, которые должны бесперебойно работать в течение тысяч и тысяч циклов.

Литье жидкого силикона под давлением позволяет наладить массовое производство изделий из силиконовой резины. Этот тип литья под давлением отличается от других тем, что силиконовый каучук технически является термореактивным каучуком, поэтому для него потребуется вулканизация (процесс, который придает каучуку его полезные свойства, такие как долговечность и гибкость). В отличие от типичного литья под давлением, при котором расплавленный пластик впрыскивается в более холодную форму, холодный силиконовый каучук впрыскивается в нагретую полость формы и вулканизируется. Эта технология литья под давлением требует специального оборудования, такого как смесители, дозаторы, идеально герметичные формы и другие компоненты. Область применения включает продукты для герметизации, соединители, формование других пластиковых изделий, детские товары, биосовместимые медицинские изделия, оборудование для выпечки, изоляционные изделия и многое другое.
Литье жидкого силикона под давлением имеет ряд уникальных преимуществ. Материал не требует плавления и может храниться в жидком виде, готовом к использованию. Силикон, как правило, быстро затвердевает и практически не оставляет заусенцев и отходов, если машина спроектирована правильно. Эта технология литья под давлением обычно автоматизирует процесс впрыска, чтобы уменьшить ошибки оператора и снизить риски, поскольку материал не может быть горячим, кроме как внутри формы. Силиконовые изделия являются одними из единственных биосовместимых материалов и обладают впечатляющей устойчивостью к химическим веществам, температуре и электричеству, что делает их уникальным предложением среди других продуктов для литья под давлением, наполненных термопластами.
Литье жидкого силикона под давлением не идеально; Вулканизация силиконового материала — это необратимый процесс, то есть, как только деталь будет отверждена, пути назад уже не будет. Силиконовые изделия не подлежат вторичной переработке, и в случае допущенной ошибки материал нельзя вернуть в запас, как при других видах литья под давлением. Кроме того, жидкий силикон требует собственного уникального оборудования, которое может быть сложнее приобрести и регулярно обслуживать.

Формование конструкционной пены позволяет осуществлять массовое производство очень крупных деталей благодаря использованию композитного материала, образованного из полимера, смешанного с инертным газом (например, азотом) или химическим вспенивающим агентом. Материал хранится отдельно в жидком состоянии, а затем смешивается внутри формы. Затем к смеси добавляется газовый/химический нагнетатель, вызывая изменение химической реакции, что приводит к образованию пены низкой плотности и быстрого расширения. По мере того, как пена расширяется и затвердевает, внутренняя часть сохраняет свою высокопористую сердцевину, в то время как поверхность раздела между пеной и формой разрушается, образуя защитную оболочку высокой плотности на внешней стороне детали. Полученная литьевая форма представляет собой легкий, гибкий и прочный пенопласт. Формование структурного пенопласта применяется для крыш автомобилей, корпусов медицинского оборудования, лыж, внутренних и наружных автомобильных деталей и других крупных деталей.
Преимущества литья под давлением конструкционной пены заключаются в способности изготавливать большие, легкие, прочные и экономичные детали. Детали из конструкционного пенопласта могут расширяться до размеров крыш автомобилей и других крупных изделий, при этом требуется меньше материала благодаря присущей им пористости. Кроме того, эта пористая структура способствует снижению веса без ущерба для прочности; Детали из конструкционного пенопласта прочны, долговечны и до 8 раз жестче, чем твердые полимеры. Литье конструкционной пены под давлением легко формовать, поскольку она легко преодолевает стенки переменной толщины, испытывает меньше напряжений во время процесса, устойчива к короблению и имеет меньшую вероятность повреждения форм и машин. Детали из конструкционного пенопласта также быстро производятся, легко окрашиваются и практически не подвержены влиянию перепадов температур.
Недостатки формования конструкционного пенопласта в основном связаны с вспененным материалом, поскольку обработка поверхности шероховатая, толщина стенок не может быть менее ¼ дюйма и, как правило, требует большей последующей обработки, чем другие типы литья под давлением. Кроме того, формование конструкционного пенопласта имеет более низкую скорость производства, чем другие методы литья под давлением.

Вероятно, самый новый и уникальный тип литья под давлением, литье под давлением металла, позволяет производить металлические изделия, отлитые под давлением. При этом металлический порошок и связующее смешиваются и гранулируются. Это так называемое «сырье» затем попадает в инжекционную установку, где формируется сырой продукт. После формования деталь очищается в растворителе и термически отделяется от связующего материала, в результате чего остается полностью металлическое (но все же пористое) изделие. Отделенное изделие дополнительно упрочняется в печи для спекания, где металлические частицы объединяются в твердую матрицу (обычно в вакууме для достижения высокой плотности твердого вещества), а затем деталь готова к дополнительным процедурам последующей обработки, таким как финишная обработка, термообработка и т. д. процесс используется для массового производства небольших (<100g) metal components in a single step such as hand tool heads, mechanical components, linkages, automotive and aerospace parts, and more.
Преимущество литья под давлением металла заключается в том, что он позволяет создавать металлические детали, которые ранее было невозможно произвести более традиционными методами. Кроме того, за один этап можно отлить большой объем деталей, что может конкурировать с более распространенным процессом литья небольших металлических деталей. Он также предлагает функции высокой точности конечного продукта, такие как накатка, отверстия и другие мелкие детали. Толщина стенок может быть изготовлена ​​с узкими размерными допусками (сотни микрометров), при этом практически отсутствуют отходы (значительное преимущество по сравнению со всеми другими технологиями производства металла).
Основным недостатком этой технологии литья под давлением является то, что она довольно дорогая и ограничена меньшими объемами и размерами деталей. Оборудование, необходимое для литья под давлением металла, довольно дорогое, и до сих пор литье под давлением металла используется в высокотехнологичных приложениях, требующих невероятно сложных и детализированных металлических деталей.