Вакуумное литье пластмасс: применение, сравнение с другими методами
Как вакуумное литье помогает быстро изготавливать высококачественные пластиковые детали без вложений в сложную оснастку?
В этой статье рассматривается процесс, варианты материалов, ключевые правила проектирования и сравнение с литьем под давлением.
В этой статье рассматривается процесс, варианты материалов, ключевые правила проектирования и сравнение с литьем под давлением.
Вакуумное литье (литье полиуретана) позволяет изготавливать прототипы или мелкосерийные пластиковые детали (обычно от 20 штук) с качеством, сопоставимым с литьем под давлением. Это экономически выгодная альтернатива литью под давлением, поскольку не требует дорогостоящей стальной оснастки, и проект может быть реализован в дни а не месяцы.
Этот метод позволяет изготавливать эстетичные детали с хорошими механическими свойствами и высокой точностью размеров.
Этот метод позволяет изготавливать эстетичные детали с хорошими механическими свойствами и высокой точностью размеров.
Он широко используется в таких отраслях, как автомобилестроение (кузовные панели, элементы интерьера и экстеоьера), производство товаров народного потребления (игрушки, спортивное оборудование) и электроника, в частности, для производства корпусов, батарейных отсеков держателей элементов питания, и мнгогого другого.
Что такое вакуумное литье пластмасс?
Вакуумное литье предполагает заливку жидкого двухкомпонентного пластика в силиконовую форму с последующим отверждением при конмнатной температуре или с небольшим подогревом. Вакуумная камера удаляет захваченный воздух, обеспечивая полное заполнение полости и отсутствие пузырьков воздуха в деталях.
Этот процесс позволяет создавать сложные формы, поднутрения и формообразующие вставки, обеспечивая превосходную гибкость проектирования. Он идеально подходит для литья предсерийных деталей, внешний вид и характеристики которых близки к компонентам, изготовленным методом литья под давлением, и является важным этапом при подготовке крупносерийного и массового производства.
Однако у вакуумного литья есть ограничения. Низкая степень автоматизации снижает производительность, что делает его менее масштабируемым, чем литьё пластмасс под давлением. Кроме этого, стоимость исходного сырья - жидких двухкомпонентных полиуретановых смол, выше чем стоимость традиционных термопластичных пластмасс.
Этот процесс позволяет создавать сложные формы, поднутрения и формообразующие вставки, обеспечивая превосходную гибкость проектирования. Он идеально подходит для литья предсерийных деталей, внешний вид и характеристики которых близки к компонентам, изготовленным методом литья под давлением, и является важным этапом при подготовке крупносерийного и массового производства.
Однако у вакуумного литья есть ограничения. Низкая степень автоматизации снижает производительность, что делает его менее масштабируемым, чем литьё пластмасс под давлением. Кроме этого, стоимость исходного сырья - жидких двухкомпонентных полиуретановых смол, выше чем стоимость традиционных термопластичных пластмасс.
Преимущества технологии вакуумного литья в силиконовые и композитные формы
- Очень широкие возможности при проектирование сложных деталей для опытных конструкторов, и не критичность к ошибкам начинающих проектировщиков. Благодаря применению эластичных форм, без проблем можно закладывать сложные поднутрения, создавать формы из нескольких частей, применять сложные закладные элементы.
- Доступно большое количество разнообразных фактур поверхностей отливаемых деталей, окрашивание отливок в массе, поверхностное окрашивание, с применением специальных праймеров (грунтов).
- Качество получаемых деталей не уступает литью под давлением: хорошая эстетика, тонкая детализация и механическая прочность, часто более высокая устойчивость к истирающим нагрузкам, хорошая переносимость низких температур.
- Низкая стоимость при небольших объемах производства: не требуется стальная оснастка (изготовление стальных пресс форм).
- Широкий ассортимент материалов: жесткие, эластичные, прозрачные, полиуретановые смолы, с очень широким диапазонам механических и технологических свойств, которые можно подобрать под реализацию любой задачи.
- Низкая стоимость входа и использования технологии литья в вакууме: вакуумные литьевые машины дешевле и проще в эксплуатации в сравнении с термопластавтоматами, не требуют специально оборудованных цехов для своей установки и работы, потребляют в 10...20 раз меньше электроэнергии, не требуют для своей работы вспомогательного оборудования.
Ограничения технологии
- Низкая степень автоматизации: не подходит для крупномасштабного производства.
- Низкая производительность в сравнении с литьём термопластиков.
- По сравнению с литьём пластмасс на термопластавтоматах, требует использование более квалифицированного персонала.
- Экономическая эффективность применения падает, при увеличении тиражности каждой позиции производимых отливок.
Основные технические параметры вакуумного литья полимеров
Вакуумное литье использует вакуум для удаления воздуха из формы, что обеспечивает гладкую поверхность и отсутствие дефектов.
Ниже приведены общие технические характеристики процесса.
Ниже приведены общие технические характеристики процесса.
- МатериалыSupport:В технологии вакуумного литья, в подавляющем большинстве случаев, используются полиуретановые двухкомпонентные смолы холодного отверждения. Есть много известных изготовителей этого семейства полимеров, с очень широким выбором физико-механических характеристик. Вы всегда имеете возможность выбирать материалы в зависимости от конечного назначения: жесткие (для корпусов), гибкие (для уплотнений) или прозрачные (для оптических деталей, или деталей, требующих визуального контроля).
- Время подготовки производства, время цикла литьяSupport:Если отливка, для которой изготавливается форма, простая, то срок изготовления определяется главным образом временем полной вулканизации силикона, из которого изготавливется форма, и технологией изготовления этой формы. Минимальное время, если форма делается "разрезной" - 2...3 рабочих дня, при условии наличия прототипра, с которого "снимается" эластичная форма.
Если изделие достаточно сложное, и изготовление формы происходит минимум в 2 этапа, при которых в первый день заливается матрица, а во второй или третий день - пуансон, а возможно ещё и отдельная заливка вставок, формирующих глубокие и сложные поднутрения, то чистое время изготовления такой формы длится 5...10 рабочих дней.
При расчётах производительности процесса вакуумного литья пластмасс и резин, обычно исходят из времени 1 цикла заливки 15...25 минут, при условии применения для литья полимеров, с временем жизни 5...8 минут. - Возможности проектированияSupport:Важное преимущество вакуумного литья в том, что эта технология позволяет экспериментировать с переходами толщин стенок, глубокими поднутьрениями, плавными изгибами и эстетическими деталями без ограничений, связанных с оснасткой.
- Минимальная толщина стенокSupport:Для обеспечения полного заполнения всей полости формы и предотвращения деформации, необходимо поддерживать толщину стенки не менее 1,5 мм. В ненагруженных зонах толщину можно уменьшить до 0,75 мм, но при этом следует учитывать сложности заполнения таких пространств при лите, и либо выбирать материалы с низкой технологической вязкостью компонентов, либо применять более универсальное решение - использовать для литья вакуумную литьевую машину оснащённую режимом дифференциального литья.
- ПоднутренияSupport:Тщательно продумайте конструкцию поднутрений. При вакуумном литье простые поднутрения легко извлекаются из формы, без необходимости любых усложнгений конструкции формы. Однако, сложные и глубокие поднутрения увеличивают износ формы и риск разрыва. Для формирования таких элементов в отливке, можно использовать вставки, и применять последовательную технологию высвобождения отливки из формы.
- Количество гнёзд в одной форммеSupport:Строгих ограничений нет. На выбор этого параметра прямое влияние оказывают следующие факторы:
- Габаритные размеры рабочей зоны вашей вакуумной литьевой машины, а так же максимальный объём полимера, который возможно залить за 1 цикл.
- Конструктивная сложность отливки.
- Техническая и конструктивная возможность заложить в конструкцию заливочной формы развитую литниковую систему, способную питать полимером желаемое количество гнёзд. Как альтернатива - возможность организации несколько точек синхронной заливки в многогнёздную форму, с использованием внешней литниковой системы.
- Степень вязкости полимера, в совокупности с наличием или отсутствием в вашей вакуумной литьевой машине режима дифференциального литья.
- Желаемой производительностью.
- Отделка поверхностиSupport:Возможности олграничены только вашей фантазией. Выберите глянцевую поверхность, чтобы подчеркнуть геометрические формы, или матовую текстуру, чтобы уменьшить блики — все варианты достижимы без механической постобработки отливок.
- Рессурс оснастки для вакуумного литья пластмассSupport:Заливочные формы изготовленные из высококачественных силиконов с платиновым катализатором, имеют ресурс 20...25 циклов
Заливочные формы изготовлены из композитных материалов, имеют рессурс 500...5000 циклов. Такой разброс стойкости объясняется тем, что он сильно зависит от сложности формы, и квалификации персонала с ней работающего.