Что такое литье под давлением

Джек Ли Специалист по механической обработке с ЧПУ

Специализируюсь на Фрезерование с ЧПУ, Токарная обработка с ЧПУ, 3D-печать, Уретановое литье, и Изготовление листового металла Услуги.


Литье под давлением — это экономичная технология производства идентичных пластиковых деталей с высокими допусками при массовом производстве. В процессе литья под давлением полимерные гранулы расплавляются и впрыскиваются в формы под давлением, жидкий пластик охлаждается, затвердевает и окончательно выбрасывается из форм. Материалы При литье под давлением применяются термопластичные полимеры, которые можно окрашивать или наполнять другими добавками. Большинство пластиковых деталей вокруг вас изготавливаются методом литья под давлением, образуют электронные корпуса, кухонную технику и автомобильные детали.

Литье под давлением широко применяется из-за его чрезвычайно низкой стоимости при крупносерийном производстве. Это также обеспечивает высокую повторяемость и хорошая гибкость дизайна. Основным ограничением литья под давлением являются экономические проблемы, требуются большие первоначальные инвестиции в производство пресс-форм, а длительный цикл работ от проектирования до конечного производства составляет не менее 4 недель.

Процесс литья под давлением

Литье под давлением широко используется для потребительских товаров и машиностроения, почти для всех пластиковых изделий вокруг вас. Основная причина заключается в том, что он может производить пластиковые детали в больших объемах с очень низкой себестоимостью единицы. Однако, по сравнению с другими производственными технологиями, первоначальная стоимость изготовления специальной оснастки высока и составляет от $3000 до $100000 в зависимости от сложных конструкций, материалов форм и точности.

Машины для литья под давлением

Машина для литья под давлением обычно состоит из трех основных частей: блока впрыска, блока пресс-формы и блока эжектора. Каждая из этих систем имеет свою основную механику работы и влияет на конечный результат в процессе литья под давлением.

Рабочий процесс литья под давлением:

Частицы полимера высушиваются и помещаются в бункер, где смешиваются с цветным пигментом или армирующими добавками.

Эти частицы подаются в цилиндр, затем нагреваются, перемешиваются и перемещаются к формам с помощью шагового шнека. Геометрия шнека и цилиндра оптимизирована для создания давления и плавления материалов.

Затем плунжер движется вперед, и расплавленный пластик впрыскивается в формы с помощью направляющей системы. По мере остывания материалы затвердевают и принимают форму.

Наконец, формы открываются и выталкивают твердые детали с помощью выталкивающих штифтов. Затем формы закрываются и процесс повторяется.

Весь этот процесс повторяется быстро, этот цикл занимает от 30 до 90 секунд в зависимости от размера детали. После выброса он распределяется по контейнерам. Обычно детали, отлитые под давлением, можно правильно использовать с небольшими послеоперационными операциями.

Инъекционный блок

Инжекционный блок расплавляет сырой пластик и направляет его в формы. Он состоит из бункера, цилиндра и возвратно-поступательного шнека.

Система бегунов

Это канал для направления расплавленного пластика в полости формы. Он будет контролировать поток и давление жидкого пластика и удалять его после выброса. Лопаточная система обычно состоит из 3-х секций: литника, желоба, шибера.

Литник — это основной канал, по которому весь расплавленный пластик попадает в форму.

Бегунок соединяет литник с литниками, он распределяет расплавленный пластик по двум половинкам формы. Будет один или несколько направляющих, которые будут распределять материалы по нескольким частям.

Затвор является местом входа расплавленного материала в полости формы. Его геометрия и расположение очень важны для определения пластических течений.

Различные типы ворот подходят для разных применений. У нас есть 4 типичных литника для литья под давлением:

  1. Краевые ворота: эти ворота являются наиболее распространенным типом ворот, они могут впрыскивать материал по линии разъема двух половин. Позже литниковую систему следует снять вручную, оставив небольшой дефект в точке впрыска.
  2. Туннельные ворота: эти ворота вводят материал ниже линии разъема. Система направляющих отсоединится, как только детали будут извлечены из форм. Эти ворота идеально подходят для производства очень больших объемов.
  3. Почтовый затвор: этот затвор впрыскивает материал в заднюю часть полостей и скрывает небольшие дефекты. Этот литник применяется для деталей с отличным внешним видом.
  4. Полезный совет: эти ворота соединяются непосредственно с литником и впрыскивают пластик с верхней стороны в форму. В бегущей системе нет отходов материалов. Он идеально подходит для крупномасштабного производства, но оставляет видимую ямку в точке впрыска.

Пресс-форма

Формы аналогичны негативу фотографии геометрии деталей: ее геометрия и текстура поверхности передаются непосредственно на детали, отлитые под давлением.

Обычно стоимость пресс-форм составляет большую часть стартовых затрат на литье под давлением. Для простой геометрии и небольшого объема производства стоимость пресс-формы может составлять от $2000 до 5000. Для оптимизированных форм и полномасштабного производства стоимость пресс-форм возрастет до $100 000, поскольку высококачественная пресс-форма может производить от тысяч до сотен тысяч деталей с точными допусками.

Формы изготавливаются на станке с ЧПУ из алюминия или инструментальная сталь, а затем доведено до требуемого стандарта. Кроме отрицательных деталей, формы имеют и другие функциональные особенности, такие как система направляющих, которая облегчает подачу расплавленного пластика в формы, и внутренние каналы водяного охлаждения, которые ускоряют охлаждение деталей.

Анатомия формы

Самая простая форма – это форма с прямым вытягиванием, она обычно состоит из двух половин: полости (лицевая сторона) и сердцевины (задняя сторона).

В большинстве случаев предпочтительны формы с прямым вытягиванием из-за их простоты конструкции и изготовления, что позволяет снизить общую стоимость. Существуют некоторые конструктивные ограничения для форм с прямым вытягиванием: детали должны иметь двухмерную геометрию с каждой стороны без выступов.

Когда нам требуются формы сложной геометрии, нам нужны выдвижные стержни бокового действия или другие вставки. Стержни бокового действия — это подвижные детали с верхним или нижним входом в формы, которые применяются для изготовления деталей со свесами. Поскольку побочные действия быстро увеличивают стоимость форм, нам следует использовать его экономно.

Примечание: почти 50% цикла литья под давлением — это охлаждение и затвердевание. Таким образом, минимизация толщины конструкции является ключом к ускорению и снижению затрат.

Стороны формы

Детали, отлитые под давлением, имеют 2 стороны: сторона A, обращенная к полости формы, и сторона B, обращенная к сердечнику. Эти две стороны имеют разные цели.

Сторона A имеет лучший внешний вид, ее также называют косметической стороной. Он будет гладким или текстурированным в соответствии с вашими требованиями к дизайну.

Сторона B содержит скрытые конструктивные элементы, такие как выступы, ребра, защелки. Ее еще называют функциональной стороной, она имеет более грубую поверхность и видимые следы выталкивающих штифтов.

Эжекторный блок

Эжекторный блок содержит систему зажима и выброса. Эта система имеет 2 функции: удерживать две детали формы закрытыми во время впрыска и выталкивать отформованные детали после затвердевания.

Поскольку не существует идеального выравнивания двух движущихся частей пресс-формы, это приведет к появлению двух распространенных видимых дефектов на детали, отлитой под давлением.

Линия разъема: находится на стороне детали, где встречаются две половины формы. Это вызвано крошечными перекосами и закругленными краями форм.

Метки выталкивателя: видны на скрытой стороне B детали. Он всегда создается выталкивающими штифтами под поверхностью формы.

Преимущество литья под давлением

Производство в больших объемах

Литье под давлением является наиболее конкурентоспособным методом производства пластиковых деталей в больших объемах. Поскольку форма устанавливается на машине для литья под давлением, пластиковые детали можно производить с высокой скоростью и с низкими затратами. Минимальный объем литья под давлением составляет 500 единиц, на этом этапе высокая первоначальная стоимость форм меньше влияет на цену единицы продукции.

Широкий ассортимент материала

Большинство термопластов, некоторые реактопласты и силиконы можно применять при литье под давлением, что обеспечивает широкий спектр материалов с разнообразными физическими свойствами. Детали, отлитые под давлением, обладают превосходными физическими свойствами. Эти свойства могут быть изготовлены по индивидуальному заказу с помощью добавок, таких как стекловолокно, или различных смесей гранул, таких как смеси ПК и АБС. Для достижения необходимого уровня прочности, жесткости или ударопрочности.

Высокая производительность

Время цикла литья под давлением обычно составляет от 15 до 60 секунд, что определяется размером детали и сложностью формы. Кроме того, в одной форме можно разместить несколько деталей и повысить производительность производственного процесса. Это означает, что каждый час можно производить тысячи пластиковых деталей.

Высокая толерантность

Процесс литья под давлением отличается высокой повторяемостью и высоким допуском. Поскольку пресс-формы со временем изнашиваются, алюминиевые формы для пилотного запуска прослужат от 5000 до 10 000 циклов, тогда как формы из инструментальной стали для полномасштабного производства могут выдержать 100 000 циклов.

Детали, отлитые под давлением, имеют допуск ± 0,500 мм. В особых случаях мы также можем уменьшить допуск до ± 0,125 мм.

Отличный внешний вид

Литье под давлением позволяет производить готовые детали с небольшой дополнительной отделкой. Поверхность формы может быть отполирована до зеркального блеска или подвергнута дробеструйной обработке до текстурированной поверхности.

Ограничения литья под давлением

Высокая стоимость форм.

Основным ограничением литья под давлением в экономике является высокая стоимость пресс-форм. Поскольку для каждой геометрии необходимо изготовить специальную форму, начальные затраты очень высоки.

Дорогостоящие изменения конструкции

После того, как пресс-формы изготовлены, внесение изменений в конструкцию требует создания новой формы для изготовления пресс-формы. По этой причине правильная конструкция пресс-формы очень важна для литья под давлением.

Длительное время выполнения

Срок изготовления литья под давлением составляет 6–10 недель, 4–6 недель на изготовление пресс-форм, 2–4 недели на производство и доставку. Это время соответственно увеличится, если потребуются изменения в конструкции.