Пресс-формы для литья пластмасс под давлением: производство

Одна из наиболее сложных технологий по изготовлению изделий из пластмассы – литье под давлением. Для возможности получения готового товара нужно предварительно разработать проект и изготовить литьевую прессующую форму.

Литье термопластов выполняется на термопластавтомате. Для одного агрегата понадобиться 2-5 и более пресс-форм, что зависит от ассортимента предприятия.

Преимущества использования пресс-форм

• Отсутствие отходов – масса аккуратно заливается в форму, полностью заполняет ее, никаких отходов не предвидится. По завершению процесса полимеризации оператор извлекает готовое изделие.
• Снижение временных затрат по сравнению с традиционной обработкой заготовки режущими и шлифовальными инструментами.
• Нет необходимости в доработке – пластиковые изделия, извлекаемые из пресс-формы, полностью готовы к использованию.

Недостаток пресс-форм – затраты времени и средств на их изготовление, что невыгодно при производстве малых партий продукции. Но при массовом производстве без пресс-форм не обойтись.

Как проходит создание прессовочных форм

Процесс состоит из трех этапов – конструкторские разработки, непосредственно процесс изготовления и доводка с испытанием. Полный комплекс работ занимает несколько месяцев и требует участия специалистов по разработке компьютерной модели, технических документов, операторов термопластавтомата и последующей обработки.

Компьютерное моделирование

На данном этапе создаются эскизы прессовочной формы с 3Д визуализацией. Проводится подготовка эскизов не только изделия в целом, но и отдельных его элементов. Компьютерная модель рабочего процесса по заполнению формы позволяет минимизировать риск появления дефектов в процессе производства. Кроме того, с помощью ПО подбирается оптимальная температура расплава пластмассы, скорость потока литья расплавленной массы и другие данные по рабочему процессу.

На данном этапе все возможные идеи и эскизы переносятся на ПК, где при использовании специальных программ и происходит проектирование.

Первый этап помогает определиться с объемом работ для проведения производственного процесса, а также с набором элементов, которые понадобятся для получения прессовочной формы.

Конструирование

В состав прессующей формы входит множество самостоятельных деталей, которые идеально соединяются друг с другом. Различаются типовые и специальные части. Конструкция первых может быть определена заранее, независимо от характеристик изделий, которые будут отливаться в прессующей форме. Содержание таких деталей в пределах 50-95%.

Стандартные детали

• Верхние и нижние плиты пресс-формы.
• Простые плиты, механически обработанные со всех сторон, подходящие для изготовления пуансонов, матриц и формообразующих плит, требующих большой объем выборки.
• Детали для пресс-форм: направляющие втулки и колонки, центрующие элементы, фиксаторы, вставки в т.ч. с календарями, пружины и т.д.
• Толкатели и элементы для извлечения деталей из формы, хвостовики двойного хода, толкатели от 01мм х 200мм, трубчатые толкатели с толщиной стенки от 0,75мм, щелевые от 0,8 мм, подшипники, шестерни.
• Литниковая система, горячеканальная технология – литниковые втулки, горячеканальные инжекторы (сопла), в том числе, инжекторы многоточечного впрыска, горячеканальные коллекторы, фильтры.
• Техника автоматического управления: тэны, разъемы, приборы и датчики контроля, переносные измерительные приборы.
• Система охлаждения: штуцера, в том числе, из нержавеющей стали, муфты, спиральные вставки для пуансонов, прокладки, шланги.
• Инструменты и дополнительное оборудование, химия – специальные инструменты и приспособления, смазочные материалы, конические сверла, графит для электродов, готовые вставки из графита.

Практически все типовые части для прессующей формы выпускают различные компании. Степень готовности деталей – 10-100%. Наиболее известными производителями являются: Hasco Hasenclever GmbH (Германия), FCPK Bytow (Польша), DME Company (США), EOC Normalien (Германия), Strack Norma GmbH (Германия), Ewikon Heisskanalsysteme (Германия), Mold-Masters Europa GmbH (Канада), Diemould Service Co. Ltd (DMS) (Великобритания). Такие компании, как Schottli AG Mould Technology (Швейцария), FCPK Bytow (Польша), Superior Die Set Corporation (США), Mold & Hotrunner Technology AG (MHT) (Германия), StackTeck (Канада), Husky (Канада) изготавливают стандартные пресс-формы и детали к ним.

Специальные части прессовочной формы

• Матрица – с гнездами, которые точно соответствуют форме отливаемых пластиковых изделий.
• Пуансоны – для получения идеальных контуров пластикового изделия при застывании массы в форме.
• Резьбовые элементы – для создания резьбы в готовых изделиях.
• Выталкиватели – для выталкивания застывшей заготовки из формы.

Специальные части заказываются на предприятиях, где будет изготавливаться и сама пресс-форма.

Готовая пресс-форма собирается из следующих элементов – пакета плит, системы питания, центрирования, выталкивания, охлаждения, формообразования. Все детали, кроме последней части, могут быть стандартными или доработанными из типовых заготовок.

Довольно популярной является технология TAFA для быстрого производства прессовочных форм и прототипов пластиковых изделий. Процесс состоит в закладывании унифицированных деталей в пресс-форму. Полученное изделие проходит формообразующую обработку. Такой подход позволяет снизить временные, трудовые и финансовые затраты на производство, повысить качество и срок службы пресс-форм.   

Обработка прессовочной формы

1. Отжиг (черновые работы) – снимает остаточное напряжение в структуре материала и обеспечивает основную выборку материала с оставлением припусков для рабочих поверхностей в пределах 0,5-2 мм.
2. Нормализация (отжиг с получистовой обработкой) – снимает напряжение в структуре заготовки и снижает риск деформации изделия при проведении закалки. На данном этапе снимается максимально возможный слой материала, и поверхность подготавливается к чистовой обработке.
3. Закаливание – термическое воздействие на заготовку + выборка материала с помощью специального инструментария для получения прессовочной формы, полностью соответствующей проекту.
4. Полировка и окончательный подгон – выполняется слесарем-инструментальщиком.
5. Хромирование – обеспечивает получение поверхности высокой твердости и стойкости к износу. Хромированная пресс-форма имеет рабочий ресурс – до 700 циклов.

Контрольные испытания

Полученное изделие проходит контрольную проверку на термопластавтомате, характеристики которого соответствуют данным станка, где пресс-форма будет использоваться в дальнейшем.  

Полный цикл производства прессующей формы занимает 3-6 недель.