10 советов по обработке пластиковых деталей

Качество детали определяется в первую очередь пресс-формой. Изготовление формы требует времени и высокой точности. Это имеет решающее значение для успеха проекта и может представлять собой самую крупную инвестицию в производственный процесс. Если ваша цель - производство деталей с высокой степенью точности в больших объемах, оснастка становится еще более сложной.

1. Правильный выбор пластика

Инструмент и процесс литья подбираются в зависимости от типа пластмассы. Аморфные пластмассы менее текучи и дают меньшую усадку, чем кристаллические или полукристаллические, которые обладают большей текучестью, но дают большую усадку. По этой причине во многих проектах требуются инженерные смолы, которые обеспечивают лучший расплав и меньшую усадку. Поставщики материалов предоставляют информацию о степени усадки пластмасс, а также рекомендации по температуре и расходу расплава.

2. Назначение литейного уклона

Назначение литейного уклона для внешней поверхности отливки облегчает ее извлечение из литьевой формы. Поскольку литейные уклоны могут мешать сопряжению деталей и вызывать другие проблемы при проектировании, они должны быть точно рассчитаны. Два основных эмпирических правила расчета таковы:

- Угол не менее 1° для нетекстурированных пресс-форм.

- Угол не менее 3° для текстурированных пресс-форм.

Соблюдение этих минимальных углов обеспечивает легкое извлечение вытянутых деталей из форм без повреждений. При плотном сопряжении деталей зона нулевого уклона должна быть расположена как можно ближе к сопрягаемому участку.

3. Расположение литниковой втулки относительно толстых секций

Для получения желаемой структуры и повышения прочности отливок важную роль играет сочетание толщины стенок. По мере заполнения формы расплав теряет давление и температуру, и в случае, если он перетекает от тонких стенок к более толстым, могут возникнуть проблемы с полным заполнением, поэтому литниковую втулку лучше всего располагать ближе к самым толстым секциям.

Поскольку эффективное использование материалов является важным аспектом в литье и дизайне пластмасс, идеальная толщина стенок обеспечивает баланс между прочностью, весом, долговечностью и стоимостью детали.

4. Максимальное уменьшение размера ребер жесткости

Ребра делают детали прочнее и жестче, сводя к минимуму деформацию. Поперечные ребра создают еще большую прочность и позволяют избежать проседания - нежелательного углубления поверхности, возникающего при медленном охлаждении чрезмерно толстых участков.

Правильно сформированное ребро уравновешивает три основные конструктивные особенности:

• Толщина основания не более 60% от толщины стенки
• Высота ребра равна не более 3,0 толщины детали
• Общая толщина ребер меньше толщины основания

Литейный уклон также может играть определенную роль в размерах ребра. Следует также обратить внимание на то, что прочность детали не определяется большим количеством ребер - чем их меньше, тем лучше.

5. Учет усадки смол

При дизайне и механической обработке полостей пресс-формы необходимо принимать во внимание степень возможной усадки смолы. С помощью системы автоматизированного проектирования инженер-конструктор создает полости, размер которых больше, чем готовая деталь. Размер этого допуска зависит от конкретных свойств смолы.

Частично усадку можно уменьшить, регулируя время впрыска и выдержки в пресс-форме, но любой пластик дает усадку по мере остывания, даже после извлечения детали из формы. В худшем случае может произойти коробление, когда деталь испытывает избыточную нагрузку при формовании, которая может быть вызвана проблемами с давлением, температурой, расходом, расположением литниковой втулки или вентиляцией.

6. Прочная конструкция пресс-формы как залог высокого качества продукта

Прецизионные детали изготавливаются только при соблюдении строгих стандартов не только в отношении полостей, но и в конструкции других компонентов пресс-формы. Правильная установка литниковой втулки должна обеспечивать надлежащий поток расплава и давление. Внешний вид готовой детали можно улучшить, расположив литник в незаметном месте на детали. Размер литника также является важным фактором. Он должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить правильную подачу материала без увеличения времени цикла. Если литник слишком мал, расплава может быть недостаточно для заполнения полости (так называемый неполный впрыск), что также может стать причиной появления и других дефектов детали.

Конструкцией пресс-формы также должны быть предусмотрены вентиляционные отверстия, которые обеспечивают отвод вытесняемого расплавленной смолой воздуха. Как и в случае с литниковой втулкой размер и расположение вентиляционных отверстий являются ключевыми факторами при изготовлении качественной детали. Слишком большие вентиляционные отверстия могут привести к утечке пластика и вызвать облой. Слишком маленькие вентиляционные отверстия могут не выпускать достаточное количество воздуха и газа. Эти пузырьки газа могут привести к неправильному заполнению (недолив) или к более серьезным дефектам. Газ может воспламениться и оставить следы пережога на детали.

По возможности предпочтение необходимо отдавать более простым конструкциям, что позволит получить более прочные формованные детали с минимальным риском повреждения. Дизайнерам следует избегать поднутрений - выступов или углублений на поверхности отливки - так как они препятствует выталкиванию изделия из пресс- формы, одновременно делая деталь более сложной.

Чтобы уменьшить или устранить поднутрения, опытные инженеры-конструкторы деталей могут модифицировать конструкции для обеспечения максимальной эффективности использования оснастки, снижения затрат и улучшения целостности конструкции. Если невозможно избежать поднутрений или других сложных элементов, для извлечения таких деталей следует использовать ползуны. Для соответствующего перемещения ползуна требуется пространство в два-три раза больше ширины детали.

7. Правильное охлаждение как ключевой момент

Эффективная система охлаждения является отличительной чертой качественной пресс-формы. Необходимо поддерживать постоянную температуру пресс-формы, чтобы избежать усадки и коробления, минимизируя при этом время цикла при максимальной производительности. Этот баланс достигается с помощью хорошо спроектированной системы охлаждения.

8. Размер и расположение стержневых выталкивателей

Заключительным этапом процесса литья под давлением является выталкивание или извлечение деталей из пресс-формы.  При проектировании системы выталкивания необходимо учитывать геометрию детали, тип смолы и отделку пресс-формы. Расположение и размер стержневых выталкивателей, тип механизма выталкивания и время цикла должны быть точно рассчитаны во избежание каких-либо дефектов детали.

9. Использование образцов перед запуском производства

Во избежание нежелательных модификаций полости пресс-формы и в целях экономии времени и средств в долгосрочной перспективе опытные производители предлагают создание образца пресс-формы, который используется для изготовления пробной партии деталей. Этот этап крайне важен для определения необходимости внесения каких-либо изменений в форму, выбора смолы или таких параметров литья, как температура и скорость потока. Если возникают какие-либо проблемы с качеством, проектная группа совместно работает над определением причины и доработкой деталей до тех пор, пока они не будут соответствовать стандартам заказчика и производителя.

Прототипы позволяют быстрее совершенствовать конструкцию, повышать технологичность и эффективность вторичных процессов. Они позволяют инженерам обнаружить недостатки конструкции, которые не всегда очевидны при использовании только 3D-моделей.

Производители пресс-форм для литья пластмасс под давлением могут использовать множество вариантов 3D-печати для быстрого создания прототипов, в том числе:

• Механическая обработка с ЧПУ - проверенный временем и доступный вариант обработки пластиковых и металлических деталей с качественной отделкой и жесткими допусками.
• 3D-печать металлом - позволяет создавать высокопрочные, малогабаритные и очень сложные образцы.
• Изготовление объектов методом ламинирования (LOM) – склеивание тонких листов пластика, бумаги или металлической фольги с последующим формированием простых прототипов с меньшими затратами.
• Стереолитография (SLA) - использует светочувствительные смолы для изготовления партий небольшого объема с высококачественной отделкой и высокой прочностью.
• Цифровая обработка света - соответствует строгим допускам, обеспечивая при этом привлекательную отделку поверхности.
• Селективное лазерное плавление (SLM) - наиболее подходящий способ для обработки деталей, требующих высокой прочности, долговечности и сложности.
• Селективное лазерное спекание (SLS) - идеально подходит для изготовления пластиковых или металлических деталей со сложной внутренней конструкцией.
• Моделирование методом наплавления (FDM) - доступный и простой процесс, позволяющий комбинировать несколько цветов и материалов в одной детали.

10. Оценка стоимости

На стоимость оснастки может влиять несколько факторов, таких как количество полостей, основание пресс-формы, сложность детали, металл сердцевины и многое другое. Сотрудничество с опытным изготовителем пресс-форм для литья под давлением поможет вам оптимизировать производство продукта и затраты на него.