ПРОЕКТЫ ПОД КЛЮЧ
ДЛЯ ЛИТЬЯ ПЛАСТМАСС
Высокоточное и современное оборудование
ТЕРМОПЛАСТАВТОМАТЫ
ПРЕСС-ФОРМЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПЛАСТМАСС
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЧИЛЛЕРЫ
ПЕРИФЕРИЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Наши новости
21-я выставка пластмасс и каучуков ИНТЕРПЛАСТИКА 2018
Приглашаем вас посетить стенд официального представительства JONWAI в России и СНГ – ООО «Креативные машины и...
16 янв 2018
20-я специализированная выставка пластмасс и каучука «Интерпластика-2017»
Компания ООО «Креативные машины и оснастка» сообщает вам, что в период с 24-27 января по адресу: г. Москва,...
19 янв 2017
20-я международная специализированная выставка пластмасс и каучука «K-SHOW 2016» завершилась 26 октября в городе Дюссельдорф.
«K-Show» - выставка №1 во всем мире в области производства пластмасс и каучука. Для значимых...
17 ноя 2016
Все новости

Технология литья пластмасс под давлением

Детали из пластмассы широко используются во всех отраслях промышленности. Сфера деятельности человека также связана с использованием пластика от строительных материалов и бытовой техники до кухонной утвари. Самым популярным способом изготовления различных изделий является технология литья пластмасс под давлением. Современное оборудование предоставляет возможность автоматизировать производственный процесс и получать продукцию с отличными техническими характеристиками в сжатые сроки при минимальных вложениях средств. Полимерные изделия подлежат вторичной переработке, поэтому являются экологичным материалом.

изделия из пластика

Что такое литье пластмасс под давлением

 

Крупносерийное и массовое производство пластиковых деталей предусматривает сложный технологический процесс по впрыскиванию расплавленного пластика под высоким давлением в подготовленную литьевую форму, изготовленную из металла. Жидкая масса равномерно заполняет объем и кристаллизируется, приобретая требуемую форму. Благодаря технологии литья под давлением удается получить качественные изделия. Для реализации метода применяется сложное дорогостоящее оборудование, обеспечивающее высокую производительность. С использованием данного способа производится почти половина полимерных деталей. В качестве сырья для производственного процесса применяются гранулы термопластов, а также термореактивные порошки, придающие готовым изделиям требуемые физические и эксплуатационные качества. Термопластичные компоненты сохраняют свои параметры при вторичной переработке, а термореактивные подвергаются невозвратным химическим реакциям и образуют неплавкий материал.

Термопластавтомат для литья пластмасс под давлением

Подготовленные полимерные компоненты загружаются в бункер литьевой машины, в котором они плавятся и гомогенизируются. Далее масса на скорости, благодаря создаваемому давлению, впрыскивается через специальные каналы в подготовленную форму. Происходит быстрое заполнение полости. После застывания образуется отливка. От скорости впрыска зависит качество полимерных изделий. Большей популярностью пользуются червячные пластикаторы. Они характеризуются высокой производительностью и лучшей гомогенизацией расплавленной массы. Менее популярное оборудование поршневого типа. Оно обеспечивает подачу расплавленного полимера с высокой скоростью в литьевую форму и предоставляет возможность получить эффект мрамора в случае подготовки смеси из разноцветных пластмасс. На производстве допускается использование раздельного метода. Он предусматривает подготовку расплавленной массы в предпластикаторе с червячным механизмом, а дозирование и впрыскивание вязкой массы в форму выполняется благодаря оборудованию поршневого типа.

 

Область применения литья полимеров под давлением

Пресс-форма для литья пластмасс

Применяя технологию, которая предусматривает литье пластмасс под давлением, предоставляется возможность изготовить простые и сложные пластиковые детали. При этом отсутствуют ограничения по габаритам и количеству изделий. Данный способ применяется в автомобилестроении, электронике, химической и многих других отраслях промышленности. С использованием способа литья пластмасс удается быстро и с требуемым уровнем качества изготовить:

  • разные упаковки, крышки и разные колпачки;
  • широкий ассортимент детских игрушек;
  • корпуса и комплектующие для электронной техники;
  • комплектующие для медицинского оборудования и прочие изделия.

 

Преимущества данной технологии

 

Для производства крупных партий изделий из полимеров технология литья пластмасс под давлением характеризуется достоинствами, которые заключаются в высокой точности отлива. Благодаря инжектированию расплавленной массы с повышенной скоростью обеспечивается равномерное наполнение формы, включая микроскопические отверстия. Метод характеризуется многими достоинствами, благодаря которым он пользуется популярностью:

  • Возможность производства изделий любой геометрической формы и степени сложности. Изготавливаются тонкостенные детали. Сложность конструкции зависит от пресс-формы, имеющую высокую детализацию и учитывающую все изгибы, а также отверстия будущего изделия.
  • Отсутствие потребности в последующей механической обработке деталей. Некоторые сложные по конструкции изделия могут подвергаться минимальной обработке.
  • Массовое производство неограниченного количества пластиковых деталей. Срок эксплуатации металлических пресс-форм исчисляется десятками лет, поэтому они применяются для изготовления огромного количества полимерных изделий.
  • Быстрая окупаемость при организации производства крупной партии пластмассовой продукции. При этом себестоимость одного изделия уменьшается без ухудшения качества при увеличении количества произведенных экземпляров. Такая зависимость объясняется разовым вложением средств на подготовительном этапе к выпуску определенного типа товара.  

Технология, предусматривающая давление литья, отличается существенными затратами на этапе подготовки, поэтому для изготовления единичных изделий или мелких партий ее использование является нерентабельным.

 

Поэтапное производство

 

Литьевая машина для литья пластмасс

Процесс, организованный по технологии литья под давлением, выполняется поэтапно. Комплексные работы состоят из подготовительных операций и формирования изделия.  

Подготовительные работы предусматривают 3D моделирование будущих изделий. С целью создания модели специалистами анализируются и изучаются чертежи, фотографии и описания продукции. После создания с помощью специального программного обеспечения и утверждения трехмерной модели выполняются следующие операции:

  1. Изготавливается прототип, который представляет собой образец производимой детали. С целью ускорения процесса используется современное оборудование (принтеры), выполняющее 3D печать. Изготовленный прототип позволяет оценить, испытать на предельных нагрузках и протестировать готовое изделие. При обнаружении неточностей и дефектов оперативно вносятся изменения в трехмерную модель до получения идеальной детали, соответствующей всем требованиям.
  2. Проектируются пресс-формы. На данном этапе очень тщательно прорабатываются все тонкости (линии, изгибы, отверстия и пр.) на основании утвержденной 3D модели.
  3. Изготавливаются формы для заполнения расплавленной массой. С этой целью трехмерная модель разбивается на части. Каждый полученный элемент изготавливается отдельно. На последнем этапе из частей собирается форма.
  4. Отливка первого экземпляра из пластика. Он тщательно проверяется и тестируется. При обнаружении неточностей дорабатывается литьевая форма.

В зависимости от сложности изделий на выполнение подготовительных работ может потребоваться несколько недель или месяцев. От полноты и точности проведения операций на этом этапе, зависит качество будущей полимерной продукции.

Процесс формирования изделий предусматривает:

  1. Расплавление компонентов и подачу расплава в форму.
  2. Создание давления с целью быстрого заполнения и равномерного распределения полимерной массы по форме.
  3. Охлаждение наполненного объема до полного затвердевания пластмассы. Время, требующееся для кристаллизации полимера, зависит от многих параметров: типа применяемого пластика, вязкости расплава, температуры в форме и пр. Для негабаритных деталей процесс охлаждения длится на протяжении нескольких секунд.
  4. Получение готового изделия. После полного остывания форма разъединяется с целью получения детали.

Окончательная стоимость продукции рассчитывается индивидуально для каждого вида и зависит от конструктивной сложности изделия, типа полимерного материала, объема партии продукции и прочих факторов.

 

Методы, используемые для литья пластмасс под давлением

 

Пресс-форма для литья пластика

Для реализации технологии производства изделий из расплавленных полимеров применяются термопластавтоматы (ТПА), представляющие собой специальные литьевые агрегаты, отличающиеся расположением инжекционных узлов. Обеспечивается впрыск расплава вертикально вниз или в горизонтальной плоскости. По типу применяемого сырья классифицируют ТПА, обеспечивающие однокомпонентное или многокомпонентное литье пластмасс под давлением, выполняемое разными способами.

Инжекционный

Данный способ является самым распространенным. Нужная порция расплавленной массы скапливается в цилиндре и под напором инжектируется в форму. Давление литья обеспечивается на уровне 200 МПа. Процесс подачи массы происходит за секунды. В результате удается изготовить сложные по конфигурации детали. Предоставляется возможность получить разную толщину стенок. В качестве сырья могут использоваться термопласты и термореактивные пластикаты. Возможно использование многогнездной литьевой формы. Объем расплавленной массы должен точно соответствовать литникам.   

Интрузионный

Разработан для отлива толстостенных пластмассовых изделий. Данный метод литья пластмасс предусматривает подачу расплавленного материала в пресс-форму благодаря вращению червячного механизма. С целью компенсации естественной усадки, образуемой после охлаждения массы, червяк уже осевым движением подает недостающий расплав. При реализации этого способа количество впрыскиваемой массы может превышать объем, требующийся для отлива детали. Давление литья незначительное, поэтому метод применяется для получения изделий простой формы с ограниченной гнездностью.   

Инжекционно-прессовый

Этот метод литья пластмасс позволяет производить изделия, характеризующиеся большой прессовочной площадью. Падение давления в процессе наполнения объема обуславливает разные прочностные характеристики в центре и в крайних зонах деталей. Особенность технологии в формировании давления массы не только благодаря инжекции, но и благодаря применению прессового механизма перемещающегося узла. Поэтому применяются формы, конструктивно предусматривающие перемещение частей после их соединения.

Инжекционно-прессовый литья пластмасс

Инжекционно-газовый

ИГЛ является новым методом, использующимся для переработки полимеров. Сущность технологии заключается в расплаве сырья и подачи массы через инжекционные узлы с целью заполнения формы на 80‒95%. Через специальный ниппель с помощью компрессора под давлением 80 МПа закачивается газовая смесь (углекислый газ). Она раздувает расплав, заполняя все углубления и увеличивающая толщину пластика. После формирования детали газ испаряется в специальный приемник, а в форму подается необходимое количество расплавленной массы для окончания изготовления изделия.

Инжекционно-газовое литье под давлением предоставляет возможность сэкономить почти половину используемого дорогостоящего сырья, уменьшить вероятность получения брака, сократить время производственного цикла, а также оптимизировать стоимость оснастки. Технология требует точного управления ЛМ, отличается сложной конструкцией сопел и повышенными требованиями к литьевой системе.

Ижекционно-газовое литье пластмасс

Многослойный

Данный способ предусматривает применение для процесса двух или трех инжекционных узлов с целью пластикации полимера, отличающегося определенными свойствами. В результате получаются многоцветные детали, структуру которых составляют полимерные материалы разного вида. Многослойный метод литья пластмасс используется для производства гибридных конструкций, у которых неответственные части изготавливаются из вторичного сырья.

Сэндвич-литье

Технологией предусматривается переменная подача в форму расплавленного полимера из разных пластикаторов. С этой целью к литнику с переключающим механизмом, в качестве которого используется игольчатый клапан, подключаются два инжекционных модуля. Клапан с определенной последовательностью или одновременно подключает их к пресс-форме. Из первого под давлением инжектируется масса для формирования наружного покрытия изготавливаемой детали. Внутренние полости заполняются полимером, поступающим из второго узла. На последнем этапе снова коммутируется первый узел для добавления расплава.  

Сэндвич-литье пластмасс под давлением

Соинжекционный

С целью обеспечения литья под давлением данного типа используются сопла, изготовленные по специальной конструкции в виде разделительной головки. Этот способ широко используется с целью получения деталей, имеющих более двух слоев, полностью или частично отличающихся цветом.

Соинжекцонное литье пластмасс под давлением

Литье в многокомпонентные формы

Метод MСIM предоставляет возможность организовать производство разноцветных изделий, отличающихся разноплановой конструкцией. В этих деталях центральные и периферийные части изготавливаются из разного полимерного материала. При реализации этого способа инжекционные узлы работают в стандартном режиме, а конфигурация детали формируется с помощью особенной структуры пресс-формы. Она конструктивно состоит из двух систем, замыкающихся с первым и вторым узлом, а также включает подвижные вставки, сдвигающиеся с помощью пневмоприводов. Каждая вставка формирует конструктивные элементы детали. Узлы работают в разных режимах (инжекции или интрузионном) независимо друг от друга. Благодаря такой конструктивной особенности удается формировать изделия больших размеров.

Литье в многокомпонентные формы

Ротационный

Данный способ представляет собой разновидность литья пластмасс в сложные формы с применением вставки съемного типа. После того, как сформируется центральная часть детали (работает первый узел), вставка удаляется. В освободившийся объем поступает расплавленная масса из второго модуля. Производственный цикл отличается дополнительной операцией, предусматривающей разъединение литьевой формы с целью удаления или установки вставки. Данный метод отличается более низкой производительностью.      

 

Особенности применения различных полимеров

 

Для литья пластика под давлением используются разные компоненты, отличающиеся физическими параметрами.

Полиэтилен низкой плотности

ПЭНП характеризуется быстрым расплавлением. После охлаждения кристаллизируется и меняет твердость. Требуется соблюдать определенное давление и обеспечить максимально равномерный нагрев пресс-формы. Поэтому для охлаждения, вход воды обеспечивается возле литниковых сопел, а отвод в дальней точке. Заполнение охлаждающей жидкостью выполняется быстро с хорошей вентиляцией формы.       

Полиэтилен высокой плотности

ПЭВП по сравнению с полиэтиленом НП отличается лучшей кристаллизацией и меньшей степенью текучести в расплавленном виде. Литье пластмассы этого типа широко практикуется для получения изделий с тонкими стенками, но при этом обеспечивается достаточная жесткость конструкции.  

Полипропилен

ПП отличается кристалличностью, не превышающей 60%. Процесс выполняется при пониженном давлении и достаточно высокой температуре пластикации, которая в зависимости от марки материала может достигать 280 ºС. Давление расплава формируется на уровне 140,0 МПа. Вязкость полученной массы регулируется скоростью сдвига и незначительно зависит от температурного режима.   

Полистирол

ПС представляет собой материал, который в результате применения технологии литья под давлением отличается легкой текучестью в расплавленном виде. Позволяет изготавливать изделия, которые характеризуются жесткостью конструкции и тонкими стенками. Полимер чувствительный к перегреву.

Полистирол ударопрочный

УПС – полимер, отличающийся несколько большей вязкостью, чем обычный полистирол и дает при охлаждении большую усадку. Применяется для тонкостенных деталей с повышенной устойчивостью против механического воздействия.

Акрилонитрил-бутадион-стирольный пластик

АБС-пластик характеризуется большой вязкостью в расплавленном состоянии, отличается трудной переработкой и требует повышенного давления. Применяется для изготовления деталей с тонкими стенками, но в отличие от, например, полистирола, АБС-пластик имеет высокую жесткость и устойчивость к ударам.

Полиметилметакрилат

ПММА позволяет получать изделия разной формы и конфигурации. Отличается низкой термической стабильностью и чувствительностью к перегреву с потерей физических параметров. Требует дополнительной сушки. В процессе обработки нужен точный температурный контроль. Особенность материала в образовании пузырей при инжектировании в холодную пресс-форму, поэтому в ней минимизируется количество плавных переходов.

Поливинилхлорид

Для литья под давлением широко применяется ПВХ, характеризующийся легкостью обработки. Материал чувствителен к соблюдению температурного режима и теряет свойства при перегреве. При нахождении в расплавленном состоянии отличается нестабильностью и автокаталитической деструкцией, проявляющейся в разном цветовом оттенке. Диапазон цвета может меняться от слоновой кости до вишневого оттенка. Для получения всех свойств полимера требуется осуществлять процесс пластикации за минимальное время.

Полиамид

ПА представляет собой кристаллический термопласт, отличающийся гигроскопичностью и хорошей текучестью массы. При нахождении в расплавленном состоянии объем увеличивается на 15%. По причине низкой термической стабильности процесс литья пластмасс этого типа выполняется за минимальное время. В расплаве возможно образование пузырей. Материал требует дополнительного времени для тщательной просушки. Процесс пластикации обеспечивается при давлении 100 МПа. При наполнении литьевых форм допускается ориентация частиц.

Поликарбонат

ПК является теплостойким полимером. Характеризуется высокой термостабильностью и повышенной вязкостью в расплавленном состоянии, зависящей от температурного режима. Пресс-форма нагревается до температуры 100 ºС. По причине повышенной гигроскопичности материала, для нормального литья под давлением требуется предварительный прогрев в цилиндре литьевой машины и тщательная сушка.

Полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и полиоксиметилен

ПЭТФ, ПБТФ и ПОМ классифицируются как полимеры, отличающиеся высокой термической стабильностью. Процесс литья пластмасс этого типа предусматривает дополнительную сушку, выполняемую до снижения влаги на уровень 0,01%. В расплавленном состоянии имеют вязкость средней степени, которая снижается при уменьшении температуры. Для получения тонкостенных изделий используется раздув с использованием воздуха.

 

Основные виды брака и методы его устранения

 

Литьевая машина экструдер

В процессе литья под давлением по причине нарушения технологичного процесса, превышения температуры расплава и по причине других факторов возникают дефекты, которые снижают качество продукции:

  • Неполное наполнение пресс-формы (недолив). Возникает по причине недостаточного объема впрыскивающегося полимера. Такая ситуация возможна из-за слабого нагрева расплава, низкой текучести массы, засорения сопла или разводящих каналов.
  • Превышение объема формы (перелив) в процессе литья пластмасс, вызывающее образование грата по стыку (облой). Дефект возникает по причине неисправности дозатора или превышения допустимой температуры расплавленного полимера. Выход излишка массы возникает также при недостаточно сильном смыкании пресс-формы.
  • Видны стыковочные швы на границе спайки отдельных частей детали, отличающиеся низкой прочностью. Такие стыки образуются при слишком низкой температуре пластикации.  Причина дефекта кроется также в неправильной конструкции или недостаточном нагреве литьевой формы, что приводит к преждевременному охлаждению потоков до того, как они сольются. В результате не удается добиться полного сваривания.
  • На поверхности изделия образуются пузыри, в внутри пустоты. Такой брак является результатом наличия в расплаве летучих компонентов, отличающихся повышенным газовыделением при перегреве. Происходит вспучивание мягкой массы.
  • Образование на поверхности усадочных раковин (углублений). Причина дефекта в повышенной усадке массы в случае перегрева или недостаточном объеме расплавленной массы из-за низкого давления, а также недостаточной пропускной способности сопла. Подобные раковины появляются при неравномерном нагреве и недостаточной  вентиляции литьевой формы.
  • Коробление изготовленных деталей. Брак возникает при чрезмерной внутренней напряженности, возникающей по причине температурной неравномерности частей формы. Некачественные изделия получаются также при несоблюдении времени, необходимого для выдержки массы с целью полного застывания.
  • Трещины на поверхности. Возникают по причине остаточного напряжения или в случае сильного прилипания жидкой массы к стенкам.
  • Дефекты поверхности деталей, проявляющиеся царапинами и сколами. Брак появляется в случае небрежного обращения с готовой продукцией или некачественно оформленной пресс-формы.
  • Узоры, которые напоминают морозную разрисовку на стекле, появляются по причине чрезмерного количества влаги в инжектируемой расплавленной массе. Недостаток имеет место при нарушении процесса сушки и вентиляции формы.
  • В случае наличия влаги в полимерном материале сверх установленной нормы происходит расслоение структуры. Дефект возникает также в случае наличия застывших литников, не совмещенных с основной массой.
  • Неравномерная (разная) тоновая окраска изделия. Причина заключается в использовании термически нестойкого красителя и перегреве расплавленной массы.
  • Несоответствие полученного изделия требуемым размерам, превышение стандартного допуска. Возникает по причине сильной усадки пластика при затвердении или некачественно изготовленной пресс-формы.

 

Примеры браков и способы устранения

 

Литье пластмасс под давлением при помощи ТПА

 

Качественное и соответствующее требованиям стандартов литье пластмасс под давлением обеспечивается при условии использования технически исправной машины, строгого выполнения технологических этапов и применения качественного сырья. В таблице перечислены типы брака и действия по их недопущению.

Дефект

Почему появляется

Как устраняется

На поверхности изделия:

 

 

пузыри

Превышена влажность полимера

Сушка используемого сырья

матовые пятна

Перегретая вязкая масса

Снижение нагрева расплава. Полировка инжекционных каналов

темные полосы

Локальный перегрев расплава. Свободные зоны во впускных каналах

Уменьшение температуры пластикации. Удаление мертвых зон

пленка

Использовано много смазки для литьевой конструкции

Очистка цилиндра, пресс-формы. Минимизация смазки

линии

Повышенная вязкость полимерного материала и неравномерное наполнение объема

Контроль полноты заполнения прессовочной формы

наличие пустот

Нарушение температурного режима из-за просачивания воздуха в форму

Повышение эффективности вентиляции формы. Снижение скорости подачи расплава

Локальный пережог детали

Нагрев газа в объеме для формовки вследствие его сжатия

Обеспечение вентиляции формы

Грязное изделие

Попадание в расплав инородных частиц или дефекты червяка

Контроль используемого сырья и контактирующих с вязкой массой плоскостей

Волнистость поверхности на  противоположной литнику стороне детали

Остывание массы в процессе инжектирования

Регулировка температурного режима

Белые вкрапления, похожие на пузыри

Превышен нагрев, слабое давление литья, короткая выдержка полимера

Понижение нагрева каналов, поднятие давления, добавление времени на кристаллизацию полимера

Швы возле литника

Слишком быстрое охлаждение расплавленной массы в точке подачи

Нагрев формы возле литника, увеличение геометрии сопла

Непрочные сварные стыки

Ускоренное охлаждение вязкой массы на этапе заполнения объема

Нагрев формы и полимера.

Поднятие давления впрыска

Расслоение детали

Попадание сторонних включений. Большая разница температуры вязкой массы и формы

Очистка цилиндра и каналов

Грат на стыках

Неэффективное запирание пресс-формы для изготовления деталей

Увеличение запирающего усилия, уменьшение скорости подачи вязкой массы, снижение давления и уменьшение объема подающей массы

Затрудненный съем изделий

Нарушение технологии, форма неоптимальной конструкции

Понижение давления, полирование зеркала формы, формирование воздушных прослоек

Технология литья под давлением, реализуемая на современном оборудовании с соблюдением требований процесса и применением качественного сырья позволяет изготавливать в большом количестве качественные изделия, востребованные в разных отраслях промышленности и бытовых условиях. При выборе оптимального метода пластикации удается наладить рентабельное производство деталей любой сложности.   

Системное сообщение
Вы используете устаревший браузер.
Чтобы использовать все возможности сайта, загрузите и установите один из этих браузеров:
mozilla chrome opera safari