Типы пресс-форм для литья пластмассовых изделий
В бизнесе, занятом изготовлением пластмассовых изделий на заказ, одной из главных предпосылок успеха считается отсутствие проблем с пресс-формами. Чем больше готовых к работе пресс-форм – тем шире доступный ассортимент. Чем выше качество самой пресс-формы, чем строже требования к технологии использования – тем выше «класс» (а заодно и себестоимость) выпускаемой продукции.
Впрочем, на рынке востребованы самые разные и по цене, и по качеству пластмассовые «штуки». Соответственно, в производстве пластиковых изделий на заказ используется все многообразие существующих технологий и соответствующих типов пресс-форм.
Что такое пресс-форма
Под пресс-формой понимается техническое устройство (емкость), в которое помещается материал в расплавленном (вязком) состоянии, и которое при остывании материала под давлением до твердого состояния задает материалу требуемую геометрическую форму. Любая пресс-форма для литья создается под конкретное изделие. Если линейные параметры изделия меняются, то для дальнейшей работы потребуется создание новой пресс-формы.
Традиционному (уже архаичному) способу непосредственной прессовки соответствует самый простой тип пресс-формы: простая неподвижная матрица (основа формы, куда помещается жидкая масса расплавленных полимеров – будущая пластмасса) и простой пуансон (подвижная часть, «крышка» пресс-формы, которая, вдвигаясь в расплавленный состав сверху, создает внутри пресс-формы жидкостное давление, полностью «запирая» форму). Это, просто, и надежно, но пригодно лишь для самых примитивных изделий, не имеющих внутренних полостей.
Современный уровень технологии прессования пластмасс предполагает литьевое прессование. Суть литья пластмасс под давлением состоит в обеспечении избыточного давления расплава на внутренние поверхности пресс-формы, но не в итоге закрытия формы пуансоном, а уже с самого начала литья и заполнения формы, за счет нагнетания: пуансон лишь завершает процесс. Способ заполнения пресс-формы литьем под давлением означает прежде недостижимое качество пластмассовых изделий и решение ранее недоступных технологических задач. Неизбежной «ценой вопроса» при внедрении литья под давлением является радикальное конструктивно-технологическое усложнение работы прессов.
Литье пластмассы под давлением достигается объединением пресс-формы с инжекционно-литьевой машиной (термопластаппаратом) в единый агрегатный комплекс. Термопластаппарат (ТПА) способен довести давление при нагнетании расплава в пресс-форму до значений в сотни тонн на квадратный сантиметр.
Для целей достижения требуемого качества изделий на заказ помимо «обычного» литья под давлением используется множество вариантов литья пластмасс:
- литье под давлением с инертным газом;
- литье под давлением с водяным паром;
- литье под давлением с водой;
- многокомпонентное литье под давлением;
- литье под давлением с декорированием в форме;
- литье под давлением со сборкой в форме.
Разумеется, любая пресс-форма для литья пластмасс под давлением уже сама по себе – весьма сложное техническое изделие с множеством составных деталей конструктивного и технологического назначения, основных и вспомогательных систем.
Основные элементы пресс-формы
Основными технологическими составляющими литьевых пресс-форм (т.н. «особыми» деталями) выступают детали, физически в процессе литья соприкасающиеся с горячей пластмассой и непосредственно формующие изделие:
- операционные элементы: матрица, пуансон, оформляющие и резьбовые вставки и знаки;
- элементы литниковой системы;
- толкатели для извлечения готового изделия из пресс-формы;
- элементы для установки арматуры в изделие.
К основным деталям пресс-форм для литья под давлением, имеющим вспомогательное и общеконструктивное назначение (т.н. «нормализованным» деталям), относят:
- опорные плиты (добавляют устойчивость, центровку и т.п.);
- разнообразные держатели и крепежные детали (закрепляют, устанавливают направления движения технологических деталей);
- плиты обогрева (для постепенности остывания) и нагревательные элементы;
- охлаждающая система.
Матрица пресс-формы
Состав нормализованных деталей, типовых по номенклатуре и весу, в литьевых пресс-формах варьирует от 50 до 95% общего числа деталей. Суммарная стоимость их варьирует в диапазоне от 10 до 60% общей цены готовой пресс-формы.
Состав и стоимость особых деталей в оборудовании для литья под давлением зависит от параметров предполагаемого изделия.
Матрица в сложной пресс-форме (как и в простой) является первым основным элементом, определяющим наружную конфигурацию изделия. Ее геометрические особенности и размеры определяются формой и размерами производимых изделий. Производство изделий сложной конфигурации потребует использования составной матрицы, стыкуемой из нескольких относительно простых блоков, хотя это и создает некоторые риски прочности и устойчивости пресс-формы при литье под высоким давлением.
Пуансон пресс-формы
Пуансон – это второй основной операционный элемент, определяющий как внутреннюю поверхность изделия, так и его верхнюю часть. При одной матрице возможно одновременное применение нескольких пуансонов.
Оформляющие и резьбовые вставки и знаки представляют собой съемные элементы, монтируемые на отдельные участки матрицы либо на пуансон, с целью придания поверхности изделия в процессе литья дополнительных свойств (гладкость, особая шероховатость, резьба и т.п.).
Литниковая система пресс-формы
Литниковая система – это особая конструкция, посредством которой расплавленная пластмасса в процессе литья непосредственно подается в пресс-форму под давлением. Основной элемент этой системы – трубка-канал, стыкуемая с матрицей. Места «входа» каналов литниковой системы в матрицу, количество этих каналов – в каждом случае определяются конструкцией конкретного изделия и особенностями технологии литья.
Существует 2 основных разновидности литниковых систем: система «холодного канала» и система «горячего канала». Холодноканальная система наиболее простая и дешевая, горячеканальная – сложнее и дороже.
Использование холодной литниковой системы предполагает использование трубки-канала в качестве одноразового «расходника», однако, существуют побочные эффекты: увеличенный расход пластмассы при литье, зависимость времени готовности изделия от полного остывания литниковой трубки, необходимость обработки изделия после извлечения из формы (в месте соединения с литниковой трубкой) и т.д. Для крупносерийного производства в автоматическом режиме литья под давлением более пригодны комплексы с горячеканальной литниковой системой для пресс-форм.
Неизбежные усложнения пресс-форм для литья пластмасс и объем предъявляемых к ним требований определяют сложность их проектирования и изготовления. Это, в свою очередь, влияет и на формирование цен на литье под давлением.
В мировой практике весьма очевидно узкое профилирование производителей оборудования для литья под давлением, что в определенном смысле приводит к неформальной унификации и стандартизации. Так, в некоторых случаях производители пластмассовых изделий готовы для своих литьевых пресс-форм использовать нормализованные детали проверенных брендов (это может оказаться дешевле, чем разрабатывать заново). Их заказом и технической адаптацией могут заниматься компании-подрядчики.
Где заказать пресс-форму ?
С другой стороны, проектированием и изготовлением специальных деталей пресс-форм для литья под давлением занимаются, как правило, сами компании-подрядчики. Проектирование матрицы, пуансонов, вставок, элементов литниковой системы – производится на основе компьютерного моделирования. Особо важными являются прочностные расчеты составных матриц.
Материалом для специальных деталей пресс-форм служат различные сорта стали, с высокими показателями сопротивления высокому давлению. Для изготовления этих деталей используется линейка современных программируемых фрезерных и электроэрозионных станков. При этом традиционно предусмотрены последовательно чередуемые стадии механической и термической обработки:
- отжиг (обнуление остаточных напряжений в исходном материале);
- первичная механическая обработка (придание формы);
- термическая нормализация (обнуление остаточных напряжений в обработанной заготовке);
- получистовая механическая обработка (перед чистовой обработкой);
- закалка;
- чистовая механическая обработка (тонкая шлифовка, чистовая стыковка, сборка);
- хромирование.
В России производства пластмассовых изделий методом литья под давлением развернуты как в Москве, так и в крупных региональных центрах. Москва является крупнейшим центром производства пластмассовых изделий.
Купить готовую продукцию из пластмасс, произведенную методом литья под давлением, оформить заказ на производство пресс-форм можно у многих производителей, в частности, здесь .
Таким образом, при организации бизнеса, предполагающего собственное производство изделий из пластмасс, следует заранее учесть специфику работы с пресс-формами, технологии литья под давлением, и заранее упредить возможные проблемы.