Что такое литье под давлением?

что такое литьё под давлением

Что такое литье под давлением? определение, типы и материалы

Литье под давлением — это производственный процесс, который позволяет производить детали в больших объемах. Он работает путем впрыскивания расплавленных материалов в форму. Обычно он используется как процесс массового производства для производства тысяч идентичных предметов.

Материалы для литья под давлением включают металлы, стекло, эластомеры и кондитерские изделия, хотя чаще всего они используются с термопластичными и термореактивными полимерами.

Как это работает?

Первым этапом литья под давлением является создание самой формы. Большинство форм изготавливаются из металла, обычно алюминия или стали, и подвергаются прецизионной механической обработке, чтобы соответствовать характеристикам продукта, который они должны производить.

После того, как пресс-форма была создана изготовителем пресс-формы, материал для детали подается в нагретый цилиндр и перемешивается с помощью винтового винта. Нагревательные ленты расплавляют материал в цилиндре, а затем расплавленный металл или расплавленный пластик подают в полость формы, где он охлаждается и затвердевает, принимая форму формы. Время охлаждения можно сократить за счет использования охлаждающих линий, по которым циркулирует вода или масло от внешнего регулятора температуры. Инструменты для литейных форм устанавливаются на пластинчатые формы (или «плиты»), которые открываются после затвердевания материала, чтобы выталкивающие штифты могли вытолкнуть деталь из формы.

Отдельные материалы могут быть объединены в одну деталь с помощью метода литья под давлением, называемого двухзвенной пресс-формой. Этот метод можно использовать для придания мягкости пластиковым изделиям, добавления цвета к деталям или изготовления изделий с различными эксплуатационными характеристиками.

Формы могут быть с одной или несколькими полостями. Пресс-формы с несколькими полостями могут иметь идентичные детали в каждой полости или могут быть уникальными для создания деталей различной геометрии. Алюминиевые формы не подходят лучше всего для крупносерийного производства или деталей с узкими допусками по размерам, поскольку они имеют худшие механические свойства и могут быть подвержены износу, деформации и повреждению из-за усилий впрыска и зажима. Хотя стальные формы более долговечны, они также дороже алюминиевых.

 

Процесс литья под давлением требует тщательного проектирования, включая форму и характеристики детали, материалы для детали и формы, а также свойства формовочной машины. В результате существуют различные соображения, которые необходимо учитывать при литье под давлением.

Рекомендации по литью под давлением

Перед тем, как приступить к литью под давлением, необходимо принять во внимание ряд факторов:

  1. Финансовые

Начальная стоимость производства литья под давлением может быть высокой, учитывая стоимость оборудования и самих форм.

  1. Количество продукции

Важно определить, сколько деталей вы хотите изготовить, чтобы решить, является ли литье под давлением наиболее экономичным методом производства.

  1. Расчетные факторы

Сведение к минимуму количества деталей и упрощение геометрии ваших изделий упростит литье под давлением. Кроме того, конструкция пресс-формы важна для предотвращения дефектов во время производства.

  1. Производственные соображения

Сведение к минимуму времени цикла поможет производству, а также использованию машин с горячеканальными пресс-формами и хорошо продуманной оснастки. Такие небольшие изменения и использование горячеканальных систем могут обеспечить экономию на производстве ваших деталей. Также будет экономия средств за счет минимизации требований к сборке, особенно если вы производите многие тысячи и даже миллионы деталей.

Как снизить затраты на пресс-форму?

Литье под давлением может быть дорогостоящим процессом, но есть несколько способов снизить затраты на пресс-форму, в том числе:

  • Устранение поднутрений
  • Удалите ненужные функции
  • Используйте подход с полостью сердечника
  • Уменьшить косметический финиш
  • Конструируйте детали, которые самосопрягаются
  • Изменять и повторно использовать существующие формы
  • Монитор DFM-анализа
  • Используйте многогнездную или семейную пресс-форму
  • Учитывайте размеры ваших деталей

Когда используется литье под давлением?

Литье под давлением используется для изготовления ряда широко используемых продуктов, в том числе обычных пластиковых изделий, таких как крышки для бутылок, а также корпусов для пультов дистанционного управления, шприцев и т. Д. Он также обычно используется для изготовления более крупных предметов, таких как панели кузова автомобилей.

Литье под давлением в основном используется там, где необходимо изготовить многие тысячи или миллионы идентичных деталей из пресс-формы.

Типы

Существует множество различных вариантов процесса литья под давлением, в том числе:

  • Формование куба
  • Литье под давлением
  • Газовое литье под давлением
  • Литье жидкого силиконового каучука под давлением
  • Литье металла под давлением
  • Микро литье под давлением
  • Реакционное литье под давлением
  • Тонкостенное литье под давлением

Используемые материалы

Литье под давлением может выполняться с множеством различных материалов, включая металлы, стекло, эластомеры, кондитерские изделия и, чаще всего, термопластичные и термореактивные полимеры.

Материалы можно комбинировать для придания готовым деталям различных свойств и эффектов.

Преимущества

Основное преимущество литья под давлением — возможность увеличения производства для производства большого количества деталей. После того, как первоначальные затраты на проектирование и пресс-формы были покрыты, цена изготовления становится очень низкой. Стоимость производства снижается по мере производства большего количества деталей.

Литье под давлением также приводит к минимальным потерям по сравнению с традиционными производственными процессами, такими как обработка с ЧПУ, при которой удаляются лишние материалы. Несмотря на это, при литье под давлением образуются некоторые отходы, в основном из литников, направляющих, мест расположения затворов и любого материала перелива, который просачивается из полости детали (также называемый «заусенцем»).

Конечным преимуществом литья под давлением является то, что оно позволяет изготавливать множество идентичных деталей, что обеспечивает надежность деталей и стабильность при крупносерийном производстве.

Недостатки

Хотя литье под давлением имеет свои преимущества, у этого процесса также есть ряд недостатков.

Первоначальные затраты на литье под давлением могут быть высокими, особенно в отношении оснастки. Прежде чем вы сможете производить какие-либо детали, необходимо создать прототип детали. Как только это будет завершено, необходимо создать и протестировать прототип пресс-формы. Все это требует времени и денег и может быть дорогостоящим процессом.

Литье под давлением также не идеально подходит для производства крупных деталей в виде единой детали. Это связано с ограничениями размеров машин для литья под давлением и инструментов для форм. Предметы, которые слишком велики для возможностей машины для литья под давлением, должны быть созданы как несколько частей и позже соединены вместе.

Последним недостатком является то, что большие поднутрения требуют опытного проектирования, чтобы избежать их, и они могут еще больше увеличить расходы на ваш проект.

Область применения

Литье под давлением используется для ряда областей где требуется повторяемый производственный процесс. Сюда входят такие производственные изделия, как катушки с проволокой, упаковка, крышки для бутылок, игрушки, расчески, музыкальные инструменты (и компоненты), стулья, небольшие столики, контейнеры для хранения, механические детали, а также автомобильные детали и компоненты.

Литье под давлением — наиболее распространенный метод изготовления пластмассовых деталей, особенно в больших объемах.

FAQs:

Экологически ли литье под давлением?

Литье под давлением становится более экологически чистым, поскольку оборудование становится более эффективным, а такие материалы, как термореактивные полимеры, способны выдерживать экстремальные температуры и условия.

Хотя при литье под давлением возникают некоторые отходы материала, они меньше, чем при многих других производственных процессах. Конечно, используемые материалы также влияют на окружающую среду в зависимости от того, как долго они служат, могут ли они быть получены из переработанных материалов и как их утилизировать. Есть также соображения относительно углеродного следа срока службы продуктов, которые создаются, в том числе во время производства.

Достижения в области современного оборудования для литья под давлением означают, что теперь они потребляют на 20-50% меньше энергии по сравнению с тем, что было десять лет назад.

Дешево ли литье под давлением?

Стоимость формования коррелирует с количеством полостей в форме. Меньшее количество полостей требует меньше инструментов, что снижает производственные затраты на создание литьевой формы. Сложность конструкции детали также влияет на стоимость, включая такие факторы, как чистовая обработка поверхности, допуск, резьба, детализация и количество подрезов. Дополнительные детали, подобные этим, увеличивают стоимость, так как требуют дополнительных инструментов.

Наиболее экономически эффективным методом литья под давлением является литье резины под давлением, которое позволяет получать долговечные изделия с высоким выходом. Кроме того, последовательные процессы вулканизации с точным контролем температуры могут снизить затраты за счет уменьшения количества отходов.

Сколько стоит литье под давлением?

Расчет точной стоимости литья под давлением можно произвести по следующей формуле:

Цена пресс-формы = затраты на материалы + дизайн + процесс и прибыль + НДС + затраты на испытания + затраты на упаковку и доставку.

Из этих затрат материалы и детали составляют около 15-30% от общей суммы, а процесс и прибыль — 30-50%.

Принимая во внимание эти факторы, небольшая форма для литья под давлением с одной полостью стоит от 1000 до 5000 долларов. Более крупные или более сложные формы могут стоить 80 000 долларов и более. Однако в среднем типичная пресс-форма стоит около 12000 долларов.

Хотя пресс-формы имеют высокую стоимость, фактическое производство литья под давлением имеет относительно низкую стоимость.

Какие пластмассы используются при литье под давлением?

Имея более 85 000 вариантов коммерческих пластиковых материалов и 45 семейств полимеров, существует множество различных пластмасс, которые можно использовать для литья под давлением. Из них полимеры можно в общих чертах разделить на две группы; реактопласты и термопласты.

Наиболее распространенными видами пластика являются полиэтилен высокой плотности (HDPE) и полиэтилен низкой плотности (LDPE). Полиэтилен обладает рядом преимуществ, включая высокие уровни пластичности, хорошую прочность на разрыв, высокую ударопрочность, устойчивость к влагопоглощению и возможность вторичной переработки.

Другие широко используемые пластмассы, полученные литьем под давлением, включают:

  1. Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС)

Этот прочный, ударопрочный пластик широко используется в промышленности. Обладая хорошей устойчивостью к кислотам и щелочам, АБС также обеспечивает низкую усадку и высокую стабильность размеров.

  1. Поликарбонат (ПК)

Этот прочный, ударопрочный пластик имеет низкую усадку и хорошую стабильность размеров. Прозрачный пластик, доступный в различных оптически прозрачных сортах, ПК может обеспечить высокий косметический эффект и хорошую термостойкость.

  1. Алифатические полиамиды (PPA)

Существует много разных типов нейлоновых нейлонов (или нейлонов), каждый из которых имеет свои преимущества. Вообще говоря, нейлоны обладают высокой прочностью и термостойкостью, а также обладают химической стойкостью, помимо сильных кислот и оснований. Некоторые нейлоны устойчивы к истиранию и обладают хорошей твердостью и жесткостью с хорошей ударной вязкостью.

  1. Полиоксиметилен (ПОМ)

Этот пластик, широко известный как ацеталь, обладает высокой твердостью, жесткостью, прочностью и ударной вязкостью. Он также обладает хорошей смазывающей способностью и устойчив к углеводородам и органическим растворителям. Хорошая эластичность и скользкость также обеспечивают преимущества для некоторых применений.

  1. Полиметилметакрилат (ПММА)

ПММА, также известный как акрил, обеспечивает хорошие оптические свойства, высокий блеск и устойчивость к царапинам. Он также обеспечивает низкую усадку и меньшее погружение для геометрий с тонкими и продуманными профилями.

  1. Полипропилен (ПП)

Этот недорогой полимерный материал некоторых марок обладает высокой ударопрочностью, но может быть хрупким при низких температурах (в случае гомополимера пропилена). Сополимеры обладают большей ударопрочностью, в то время как полипропилен также износостойкий, гибкий и может обеспечивать очень высокое удлинение, а также быть устойчивым к кислотам и щелочам.

  1. Полибутилентерефталат (PBT)

Хорошие электрические свойства делают PBT идеальным для силовых компонентов, а также для автомобильной промышленности. Прочность варьируется от умеренной до высокой в ​​зависимости от наполнителя стекла, причем марки без наполнителя являются жесткими и гибкими. PBT также показывает топливо, масла, жиры и многие растворители, а также не впитывает ароматизаторы.

  1. Полифенилсульфон (PPSU)

PPSU — это стабильный по размеру материал, обладающий высокой прочностью, термостойкостью и термостойкостью, он также устойчив к радиационной стерилизации, щелочам и слабым кислотам.

  1. Полиэфирный эфир кетон (ПЭЭК)

Эта высокотемпературная смола с высокими характеристиками обеспечивает термостойкость и огнестойкость, превосходную прочность и стабильность размеров, а также хорошую химическую стойкость.

  1. Полиэфиримид (PEI)

PEI (или Ultem) обеспечивает высокую термостойкость и огнестойкость, а также превосходную прочность, стабильность размеров и химическую стойкость.

Вывод

Литье под давлением имеет множество применений в производстве, особенно при производстве деталей большого объема. Хотя оснастка и формование могут быть дорогими, стоимость производства после его завершения низка. 

 

Промышленное оборудование NOVA78