Как происходит литье из пластмасс под давлением
Литье пластмассы под давлением — наиболее распространенный метод создания пластиковых изделий, деталей. Наши компания использует его для изготовления изделий из пластмассы. Производственный процесс состоит из нескольких этапов: проектирование, создание пресс-форм, подготовка гранул термопластичного полимера, впрыскивание сырья под давлением в пресс-форму.
Наш менеджер обсудит с вами все детали возможного заказа, оценит его сложность, сообщит итоговую стоимость.
Подготовка к производству
Подготовительный этап литья пластмасс под давлением включает две ключевые стадии: инженерное проектирование изделия и проектирование (изготовление) пресс-формы. Чем точнее проработаны эти шаги, тем меньше риск брака, доработок и нестабильности размеров в серии.
- Инженерное проектирование конструкции изделия
На этом этапе деталь прорабатывается с учетом особенностей литья под давлением и требований к эксплуатации. Важно заранее заложить технологичность, чтобы изделие стабильно получалось в серии.
Учитываются: равномерная толщина стенок (для предотвращения раковин, пустот, вмятин и коробления), уклоны на вертикальных поверхностях (чтобы деталь корректно извлекалась из формы), корректный выбор сырья (с учетом усадки, температуры плавления и текучести). Замена материала без пересчёта конструкции и режима литья часто приводит к ухудшению свойств детали и выходу размеров за допуски.
- Проектирование и создание пресс-формы
Пресс-форма определяет геометрию изделия, качество поверхности, стабильность размеров и экономику производства (время цикла, отходы, ресурс оснастки). На этом шаге согласуются все нюансы с заказчиком: требования к внешнему виду, допуски, ожидаемый тираж и условия работы детали. В ряде случаев технологичность требует корректировки самой конструкции изделия (например, изменения толщин, радиусов, ребер жесткости или мест крепежа).
При производстве изделий на заказ такие работы выполняются в составе инженерной подготовки производства.
Ключевые параметры подготовки и зачем они нужны
| Что прорабатывается | Зачем это нужно | Какие проблемы предотвращает | Практический результат |
|---|---|---|---|
| Равномерность толщины стенок | Обеспечить равномерное охлаждение и стабильную усадку | Раковины, утяжины, внутренние пустоты, коробление | Стабильная геометрия, меньше брака, короче цикл |
| Уклоны (конусность) на вертикальных поверхностях | Облегчить извлечение детали из формы | Задиры, деформация при выталкивании, повышенный износ формы | Быстрое и безопасное выталкивание, выше ресурс оснастки |
| Выбор термопласта | Подобрать материал под нагрузку, температуру, среду и внешний вид | Хрупкость, деформация, нестабильные размеры, несоответствие допускам | Нужные эксплуатационные свойства и прогнозируемая усадка |
| Учет усадки материала | Заложить корректные размеры полости формы | «Уход» размеров, несборка, несоответствие чертежу | Попадание в допуски без доработок |
| Расположение литников и каналов | Обеспечить равномерное заполнение полости расплавом | Недолив, линии спая, воздушные ловушки, локальные утяжины | Качество поверхности и прочность детали по всей площади |
| Система охлаждения пресс-формы | Стабилизировать температуру и снизить время цикла | Коробление, перепады размеров, длительное охлаждение | Повторяемость в серии и производительность |
| Согласование требований с заказчиком | Зафиксировать критерии качества и приоритеты | Доработки «в процессе», спорные требования к виду/допускам | Прозрачные ожидания, меньше переделок, быстрее запуск |
Производственный цикл литья под давлением
Процесс включает пять последовательных этапов. Перечислим их по порядку:
- Наполнение и плавление материала
В загрузочный бункер литьевой машины подаются гранулы термопластичного полимера (например, ABS, полипропилен, полистирол и др.). Далее сырьё поступает в цилиндр со шнеком.
Внутри цилиндра происходят два ключевых процесса: нагрев за счёт кольцевых электронагревателей и механическое разогревание из-за трения и сжатия гранул вращающимся шнеком. По мере продвижения к передней части цилиндра материал уплотняется, гранулы плавятся и переходят в вязкотекучее состояние. Температура плавления зависит от типа пластика и обычно находится в диапазоне 160–300 °C.
На этом этапе важно обеспечить равномерный прогрев, избежать перегрева (чтобы не допустить термического разложения) и учесть влажность сырья: для ряда полимеров требуется предварительная сушка.
- Впрыскивание и стадия упаковки (довыдержки)
После накопления расплава в передней части цилиндра шнек начинает двигаться вперёд, проталкивая пластик через сопло в литниковую систему пресс-формы. Расплав под высоким давлением заполняет формующую полость. Недостаточное давление может привести к недоливу, пустотам и снижению качества изделия.
После заполнения формы начинается стадия упаковки (довыдержки под давлением). В этот момент компенсируется усадка материала, снижается риск раковин и внутренних пустот, стабилизируются геометрические размеры детали. Типичные уровни давления в процессе могут достигать 50–200 МПа (зависит от материала и конструкции формы).
- Охлаждение и стабилизация
Охлаждение происходит в закрытой пресс-форме. Внутри формы предусмотрены каналы циркуляции охлаждающей жидкости (чаще всего воды), которые ускоряют отвод тепла. Этот этап обычно самый длительный, так как пластмассы обладают низкой теплопроводностью.
При остывании материал даёт усадку (в среднем 0,4–2% в зависимости от полимера), и эти значения учитываются при проектировании пресс-формы. В отдельных случаях форму не только охлаждают, но и нагревают (например, горячим маслом или патронными ТЭНами), если это требуется технологией или для улучшения качества поверхности.
- Открытие формы и выталкивание изделия
После достижения заданной температуры пресс-форма раскрывается, и выталкивающая система (штифты, плиты или толкатели) извлекает деталь из формующей полости. Для корректного извлечения детали на изделии предусматриваются технологические уклоны.
На поверхности изделия могут оставаться следы от выталкивателей — их расположение учитывается на стадии проектирования, чтобы они не попадали на видимые или функционально важные зоны.
- Финальная обработка и контроль качества
На заключительном этапе отделяют литник и элементы литниковой системы (если используется холодноканальная схема): литник могут отламывать, отрезать или скручивать в зависимости от конструкции. Затем выполняют визуальный и размерный контроль, при необходимости — дополнительную механическую обработку.
Если применяется горячеканальная система, расплав не застывает в литниковых каналах, поэтому литник и желоба обычно отсутствуют. Это снижает количество отходов, повышает экономичность и может сокращать время цикла при больших тиражах.
2
