Литье под давлением — это процесс, лежащий в основе большинства пластиковых деталей, к которым вы прикасаетесь каждый день: корпуса телефонов, автомобильные зажимы, корпуса медицинских устройств, кожухи роботов. Он доминирует в крупносерийном производстве пластмасс, поскольку одна пресс-форма может воспроизводить одну и ту же деталь тысячи или миллионы раз с высокой и повторяемой точностью.
Shenzhen Elite Technology Co., Ltd (Elite Mold Tech) более 20 лет занимается изготовлением пресс-форм для литья под давлением и литьем пластиковых деталей для клиентов в аэрокосмической, автомобильной, медицинской, робототехнической, потребительской электронике и промышленном оборудовании. Это руководство охватывает, что представляет собой процесс, как он работает, как спроектировать деталь, которая будет правильно отливаться с первого раза, какие материалы и отделку выбрать, какие проблемы обычно возникают и сколько это стоит — тот же контрольный список, который наши инженеры используют при каждой оценке.
Что содержится в этом руководстве
- Что такое литье пластмасс под давлением?
- Как работает процесс литья под давлением?
- Типы литья под давлением
- Рекомендации по проектированию деталей, отливаемых под давлением
- Проектирование сложных элементов
- Распространенные дефекты и способы их устранения
- Материалы для литья под давлением
- Поверхностная отделка
- Допуски и точность
- Последующая обработка и вторичные операции
- Контроль качества и сертификация
- Факторы стоимости литья под давлением
- Глоссарий
- Часто задаваемые вопросы
Что такое литье пластмасс под давлением?
Литье пластмасс под давлением — это производственный процесс, при котором пластиковое сырье плавится, впрыскивается под давлением в прецизионно обработанную полость стальной или алюминиевой пресс-формы, охлаждается до затвердевания, а затем извлекается в виде готовой детали. Поскольку пресс-форма определяет точную геометрию детали, каждый цикл дает почти идентичный результат — именно поэтому этот процесс является стандартным выбором для производства пластиковых деталей в больших объемах.
Компромисс заключается в первоначальных инвестициях: пресс-форма должна быть спроектирована и изготовлена до того, как появится первая деталь, поэтому сначала идут затраты на оснастку и время выполнения заказа. Однако, как только пресс-форма изготовлена, стоимость каждой дополнительной детали резко снижается. Именно поэтому литье под давлением лучше всего подходит для производственных партий, промежуточной оснастки между прототипом и полномасштабным производством, а также для конечных пластиковых компонентов, а не для единичных деталей, которые обычно лучше подходят для механической обработки с ЧПУ или 3D-печати.
В Elite Mold Tech мы поддерживаем полный спектр: прототипы деталей, отлитых под давлением, для проверки дизайна, промежуточную оснастку для раннего производства и производственные пресс-формы с несколькими гнездами для крупносерийных заказов.
Как работает процесс литья под давлением?
Машина для литья под давлением имеет три основных компонента: бункер, который подает сырьевые пластиковые гранулы, нагретый цилиндр с вращающимся шнеком, который плавит и продвигает смолу вперед, и пресс-форма, удерживаемая в зажимном устройстве, которая формирует и охлаждает деталь.
Каждый производственный цикл проходит по одной и той же последовательности:
- Зажим —две половины пресс-формы закрываются и блокируются под давлением.
- Впрыск —расплавленная смола впрыскивается в полость пресс-формы через систему впускных и литниковых каналов.
- Уплотнение и выдержка —кратковременно поддерживается дополнительное давление для компенсации усадки материала по мере его начала охлаждения.
- Охлаждение —деталь затвердевает внутри полости; каналы охлаждения в пресс-форме равномерно отводят тепло.
- Выталкивание —пресс-форма открывается, и выталкивающие штифты освобождают готовую деталь.
Один цикл может занимать от нескольких секунд до минуты, в зависимости от размера детали, толщины стенки и материала — и он непрерывно повторяется в течение всего производственного заказа. Поскольку точность и косметическое качество конечной детали во многом зависят от того, насколько хорошо контролируется этот цикл, мы рассматриваем параметры процесса (скорость впрыска, давление, время охлаждения, температуру пресс-формы) как часть проектирования, а не как запоздалую мысль — документируя их, чтобы каждая производственная партия воспроизводила тот же результат, что и первый утвержденный образец.
Типы литья под давлением
Различные детали требуют различных подходов к литью. Вот как мы подбираем процесс к проекту:
| Процесс | Лучше всего подходит для | Ключевой аспект дизайна |
| Литье пластмасс под давлением | Стандартные термопластичные детали, от прототипа до производства | Выбор материала, толщина стенки и угол уклона определяют технологичность |
| Прототипное литье | Низкообъемные партии для проверки дизайна перед полным оснащением | Более быстрое, менее дорогое оснащение; часто упрощенное охлаждение |
| Производственное литье | Крупносерийные заказы | Многогнездная оснастка и оптимизация времени цикла снижают стоимость за единицу |
| Быстрое литье под давлением | Проекты с жесткими сроками | Оптимизированный рабочий процесс оснастки для сокращения сроков выполнения |
| Двухкомпонентное литье | Жесткая подложка + мягкий или герметизирующий слой | Совместимость склеивания между подложкой и материалом для двухкомпонентного литья |
| Литье с закладными элементами | Детали, требующие встроенных металлических резьб, штифтов или контактов | Размещение и фиксация закладных элементов до оснастки |
| Микролитье | Маленькие, высокоточные компоненты | Жесткие допуски, специализированная миниатюрная оснастка |
| Литье жидкого силиконового каучука (ЖСК) | Уплотнения, прокладки, мягкие медицинские компоненты | Отличается от термопластов по течению, отверждению и высвобождению |
| Семейное / многогнездное литье | Несколько деталей или несколько копий в одном инструменте | Балансировка потока и охлаждения между гнездами |
Рекомендации по проектированию деталей, отливаемых под давлением
Большинство перерасходов средств и проблем с качеством при литье под давлением связаны с решениями, принятыми до изготовления пресс-формы. Это проверки, которые наша команда проводит при каждом обзоре дизайна.
- Толщина стенки —Старайтесь делать стенки максимально однородными. Неравномерная толщина охлаждается с разной скоростью, что является основной причиной утяжин, коробления и пустот. Там, где толщина должна меняться, плавно сужайте переход, а не делайте его резким.
- Угол уклона —Вертикальные стенки нуждаются в небольшом уклоне, обычно начиная примерно с 1-2 градусов, чтобы деталь чисто извлекалась из пресс-формы, а не прилипала или царапалась. Текстурированные поверхности требуют большего уклона, чем полированные, для правильного извлечения.
- Ребра жесткости и усилители —Ребра жесткости добавляют жесткость без риска утяжин, которые возникают при утолщении всей стенки. В качестве общего руководства, поддерживайте толщину ребра примерно на 50-60% от толщины прилегающей стенки, чтобы избежать видимой утяжины на противоположной стороне.
- Бобышки —Бобышки должны быть полыми (пустотелыми), а не литыми сплошными. Сплошная бобышка почти всегда проявляется как утяжина на готовой поверхности.
- Расположение впускного отверстия —Место входа смолы в полость влияет на схему заполнения, расположение линии сварки и местоположение небольшого следа от впускного отверстия на готовой детали. Перемещение впускного отверстия после изготовления оснастки дорого.
- Углы и радиусы скругления —Острые внутренние углы концентрируют напряжение и могут треснуть под нагрузкой. Скругление внутренних углов радиусом улучшает как технологичность, так и прочность детали.
- Поднутрения и выталкивание —Элементы, которые нельзя вытянуть прямо по направлению открытия пресс-формы, требуют бокового привода, подъемника или изменения конструкции.
- Реалистичные допуски —Смола сжимается при охлаждении, и разные смолы сжимаются по-разному. Мы рекомендуем жесткие допуски только там, где это действительно требуется для функции детали.
Для сложных или критически важных с точки зрения внешнего вида деталей наши инженеры могут провести анализ потока расплава перед изготовлением стали, который выявляет проблемы с заполнением, линиями сварки и охлаждением, пока они еще недороги для исправления на бумаге.
Проектирование сложных элементов
Защелки и клипсы
Защелки уменьшают потребность в винтах и вторичных крепежных элементах, но они добавляют повторяющуюся нагрузку на изгиб к конструкции, поэтому выбор материала имеет значение — гибкая смола гораздо лучше переносит функцию защелки, чем жесткая или хрупкая. В зависимости от геометрии, пресс-форма может потребовать бокового привода или подъемника для чистого извлечения элемента.
Живые шарниры
Живой шарнир — это тонкая, гибкая полоска пластика, соединяющая две формованные секции, чтобы они могли многократно сгибаться, не ломаясь. Полипропилен является наиболее распространенным выбором материала из-за его усталостной прочности. Сохраняйте секцию шарнира тонкой, однородной и без резких переходов.
Бобышки и стойки
Помимо того, что бобышки должны быть полыми, поддерживайте их ребрами или усилителями там, где требуется дополнительная прочность, и поддерживайте постоянную толщину окружающих стенок, чтобы минимизировать утяжины и пустоты.
Текст и логотипы, отлитые под давлением
Текст, отлитый непосредственно на детали, должен быть достаточно большим, чтобы его можно было обработать в инструменте и чисто извлечь. Простые шрифты без засечек фрезеруются надежнее, чем декоративные. В качестве отправной точки, текст должен быть не менее 20pt, а ширина и глубина штриха должны соответствовать материалу и отделке детали.
Что такое двухкомпонентное литье?
При двухкомпонентном литье производство деталей-подложек представляет собой стандартный процесс литья под давлением с использованием алюминиевой пресс-формы без линий нагрева или охлаждения. Время цикла немного дольше, что позволяет нашим формовщикам контролировать давление заполнения, косметические аспекты и базовое качество деталей. Когда отливается вся партия деталей-подложек, затем устанавливается оснастка для двухкомпонентного литья. Детали-подложки вручную помещаются в пресс-форму, где каждая деталь покрывается термопластичным материалом или жидким силиконовым каучуком.
Двухкомпонентное литье и литье с закладными элементами
Комбинирование материалов или встраивание компонентов добавляет функциональность, но зависит от совместимости — склеивания между подложкой и материалом для двухкомпонентного литья или надежной фиксации закладного элемента под давлением литья.
Распространенные дефекты литья под давлением и способы их устранения
| Дефект | Как выглядит | Распространенная причина дизайна | Исправление дизайна или процесса |
| Утяжины | Неглубокие вмятины на поверхности | Толстые стенки, сплошные бобышки, массивные ребра | Удалить массу; перепроектировать ребра до требуемой толщины |
| Коробление | Искривленная, изогнутая или неравномерная деталь | Неравномерная толщина стенки, несбалансированное охлаждение | Однородные стенки; сбалансированная схема каналов охлаждения |
| Пустоты | Захваченные карманы воздуха внутри детали | Толстые, медленно охлаждающиеся участки | Уменьшить толщину секции; отрегулировать давление уплотнения |
| Облой | Тонкий избыточный пластик по линии разъема | Изношенные или смещенные упоры пресс-формы | Техническое обслуживание оснастки; более плотная конструкция упоров |
| Недолив | Неполное заполнение полости | Тонкие стенки, длинные пути потока, плохое расположение впускных отверстий | Изменить расположение впускного отверстия; пересмотреть толщину стенки |
| Линии сварки | Видимый или слабый шов, где встречаются фронты потока | Несколько впускных отверстий, поток вокруг препятствий | Переместить впускные отверстия; отрегулировать параметры процесса |
| Струйное течение | Волнистые, червеобразные поверхностные метки | Смола поступает слишком быстро в открытое пространство | Изменить расположение впускного отверстия или скорость впрыска |
| Прижоги | Темные или обугленные пятна, часто рядом с впускными отверстиями | Захваченный воздух, избыточное тепло сдвига | Улучшить вентиляцию; отрегулировать скорость впрыска |
Выявление этих проблем на бумаге — или в симуляции потока расплава — всегда дешевле, чем выявление их после изготовления стали, поэтому обзор дизайна проводится до того, как мы оценим оснастку.
Материалы для литья под давлением
Выбор материала зависит от того, что деталь должна делать в эксплуатации: какую нагрузку она несет, с какой температурой или химическим воздействием она сталкивается, нужно ли ей изгибаться и как она должна выглядеть.
| Семейство смол | Распространенные примеры | Типичное использование | Примечания к дизайну |
| Товарные термопласты | ПП, ПЭ, ПС | Корпуса, контейнеры с учетом стоимости | Самая низкая стоимость; умеренная производительность |
| Конструкционные термопласты | АБС, ПК, Нейлон, ПОМ, ПБТ | Функциональные корпуса, шестерни, зажимы, конструкционные детали | Лучшая прочность, жесткость, термостойкость |
| Высокопроизводительные термопласты | ПЭЭК, ПЭИ, ППС | Высокие тепловые, химические или механические нагрузки | Более высокая стоимость; более строгий контроль процесса |
| Термопластичные эластомеры | ТПЭ, ТПУ | Мягкие на ощупь рукоятки, уплотнения, гибкие элементы | Обрабатывается как термопласт, изгибается как резина |
| Жидкий силиконовый каучук | ЖСК | Уплотнения, прокладки, гибкие детали медицинского класса | Отличается от термопластов по течению, отверждению и высвобождению |
Красители и добавки (УФ-стабилизаторы, антипирены, стекло или минеральное наполнение) могут изменять текучесть, усадку и отделку смолы, поэтому мы учитываем их при выборе материала на ранней стадии, а не после изготовления оснастки.
Поверхностная отделка формованных деталей
Отделка поверхности пресс-формы напрямую переносится на деталь, поэтому выбор отделки влияет на внешний вид, требования к уклону и даже на извлечение из пресс-формы.
СОТРАНИВАЙСЯ С НАМИ в любое время