Главная › Новости

Изготовление пресс-форм для литья пластика и проектирование пресс-форм

Опубликовано: 19.10.2018

Инструментальный цех Пресс-формы для пластика

Изготовления пресс-форм для изделия из пластмассы

Изготовление пресс-форм и их механическая обработка

Пресс-формы для производства пластмассовых изделий должны быть спроектиро­ваны и изготовлены в соответствии со специальными требованиями. Конструкция пресс-форм требует привлечения высококвалифицированного станочника, способного ис­пользовать большой диапазон прецизионного оборудования. Пресс-форма долж­на повторять геометрию изготавливаемого изделия из пластмассы и соответствовать требованиям, предъявляемым к его поверхности. Одной из основных трудностей при изготовление пресс-форм является конструкция , которая должна гарантировать сво­бодное извлечение пластикового изделия и сохранение всех особенностей полости, в которой оно было формовано.

Опыт нашего предприятия показывает, что 70% изделий из пластмассы нельзя извлечь из пресс-формы, как пер­воначально ожидалось. Извлечение изделия из пластмассы может потребовать обработки линий разъема литьевой формы, и множества других элементов, для чего необходимы дос­таточно сложные машины.

Однако трудности при изготовление пресс-форм не заканчиваются на про­блемах извлечения изделия. Элементы литьевой формы должны быть технологич­ны, размеры формующей полости должны быть выполнены с учетом усадки мате­риала, литьевая форма должна обеспечивать адекватное и равномерное охлаждение, вентиляцию, поверхность изделия из пластика должна быть изготовлена с точностью от десятых до тысячных долей дюйма, включая сложные выступы; литьевая форма также долж­на способствовать распространению расплава, автоматическому отделению лит­ников и изделия. Кроме этого, литьевая форма должна быть установлена прочно, как составная часть остального оборудования, чтобы выдерживать миллионы цик­лов внутренних нагрузок при впрыске расплава под давлением, достигающем 30 ООО фунтов/дюйм2 (2000 кг/см2), и усилие смыкания литьевой формы, которое может достигать 7000 т.

Формальный расчет конструкции при изготовление пресс-форм ис­пользуется редко; гораздо чаще конструктор опирается на свою квалификацию, опыт и интуицию. Заполнение формующей полости менее предсказуемо, а ее влия­ние на изделие носит абстрактный характер. Это снова приводит к использованию консервативных подходов в проектировании системы подачи расплава и размеще­нию впускных литников. Как следствие используются литники большего сечения, а расположение мест впуска неоптимально. Консервативный подход в отношении заполнения пресс-формы часто противоречит требованиям производительности и качества изделий.

Конструкция литьевой пресс-формы, которая приведена на рис. 9.7, используется для изготовления крышек, которые имеют как наружную, так и внутреннюю резьбу. Из-за такого расположения резьбы в литьевой форме предусмотрен внутренний ме­ханизма

Рис. 9.7. Изготовленная пресс-форма с внутренним механизмом вывинчивания и механизмом смещения зна­ков используется для изготовления крышек как с наружной, так и с внутренней резьбой

 вывинчивания, механизмы смещения знаков и съема изделия. В этом случае простое на вид изделие весом 10 г требует литьевой пресс-формы весом приблизительно 300 кг. Несмотря на впечатляющий вид этой конструкции и замечательное инженер­ное исполнение, ее производительность ограничивается изготовлением только двух изделий за один цикл; при этом происходят образование линий спая и захват воз­душных пузырьков, что требует вентиляции и проведения регулярного техническо­го обслуживания.

Технологический процесс при изготовление пресс-форм

После выбора материала, завершения конструирования изделия и изготовления пресс-форм может быть предпринята попытка получения изделия. В этот мо­мент можно определить, как отливка будет выглядеть, ее эксплуатационные харак­теристики и как ее производить с минимальной себестоимостью. Часто это бывает началом повторяющегося цикла, который может включать изменение марки мате­риала перед повторной попыткой отлить изделие, соответствующее ожиданиям.

Размер, форма и механические свойства изделия, изготовленного литьем под давлением, в значительной степени зависят от технологического процесса литья. Сложный процесс усадки полимерных материалов, возможно, является наиболее важной проблемой, определяющей успешное конструирование и производство из­делий. В ходе литья под давлением объем материала может изменяться до 35%, пока расплав охлаждается и затвердевает. Если при  изготовление пресс-форм и литье пластмасс не был в достаточной мере учтен фактор усадки, то поток расплава в литьевой пресс-форме будет создавать молекулярную ориентацию, которая, в свою очередь, будет приводить к анизотропии усадки. Направление и величина усадки у разных изделий существенно отличаются, различны они и в разных участках одного изделия. Направление и величина результирующих усадок влияют на конечный размер, фор­му и механические свойства изделия. Таким образом, чтобы минимизировать отри­цательные эффекты, для разработки оптимальной конструкции изделий и стратегии литья очень важно понять процесс усадки.

Мы уже отмечали, что термопласты состоят из длинных цепей органических мо­лекул, которые составлены из многочисленных повторяющихся блоков на базе угле­рода (мономеров). Атомы внутри цепочек связаны между собой относительно проч­ными ковалентными связями. Отдельные цепочки полимеров связываются относи­тельно слабыми электростатическими силами. Слабые ньютоновские силы (вторичные связи) по величине намного меньше, чем прочные химические (первич­ные) связи, которые удерживают атомы внутри полимерной цепочки.

В процессе литья под давлением масса полимерного материала разогревается до температуры плавления. В этой жидкой фазе материал может перемещаться, и его можно направлять под давлением в холодную литьевую пресс-форму, где он приобретет конфигурацию формующей полости. Затем после охлаждения материал извлекает­ся из литьевой пресс-формы.

Усадка термопластов может быть классифицирована на две большие группы -объемная и линейная. В объемной усадке могут быть выделены усадка при охлажде­нии, которая присуща всем полимерным материалам, и усадка кристаллизации, ко­торая происходит в частично кристаллизующихся полимерах. При отсутствии воз­действия внешних сил усадка будет носить анизотропный характер. Линейная усад­ка возникает из-за приложения сдвиговых и внешних сил, действующих на полимерный материал в процессе заполнения литьевой формы и уплотнения. Такие силы создают ориентацию как в полимере, так и в наполнителях. Подобная ориента­ция может быть различной по направлению и величине и может оказывать прямое воздействие на усадку полимерного материала.

Объемная усадка и учёт её при изготовление пресс-форм

Усадка при охлаждении — распространенное и понятное явление, которое про­исходит с большинством известных материалов. За несколькими исключениями — материал будет расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении.

При относительно низких уровнях нагревания пластмассы внешняя энергия ус­коряет движение молекул и ослабляет связи как между атомами, так и между моле­кулами. В результате наблюдается возрастание удельного объема полимерной мас­сы, поскольку расстояние между атомами и молекулами увеличивается. Величина расширения будет пропорциональна количеству тепла, переданного телу. Посколь­ку вторичные связи слабее, то проникновение тепла будет приводить к более замет­ным эффектам в них. В процессе последующего охлаждения, если не приложены внешние силы, это будет приводить к равномерной изотропной усадке.