Загальний принцип технології лиття із пластику нагадує виконання лиття з металу. Лиття пластмас під тиском проводиться з використанням термопластів. Це вид полімеру, який здатний оборотно переходити з в’язкого до твердого стану. При нагріванні вони спочатку стають високоеластичні, а потім стають в’язкотекучими.
У цьому стані відбувається їх вдування у форми. В результаті утворюється рівномірна полімерна маса, яка під тиском подається у форми, де застигає.
Для отримання готових виробів методом лиття з пластику силіконові форми використовуються двокомпонентні полімерні системи, в яких змішується рідкий каучукоподібний мономер і каталізатор. Існує дві системи полімеризації цих систем – приєднувальний та конденсаційний затвердіння.
Для створення форми використається прототип. Він може бути виготовлений на основі 3D-моделі або є зразком, наданим замовником.
Види пластику, що застосовуються для лиття
Технологія пластмасового лиття пластмас застосовується для отримання різних деталей із пластмаси у будь-якій кількості – від одиничних прототипів до серійного виробництва. Як сировина для лиття можуть бути використані поліуретани (двокомпонентні пластики).
ВИДИ ЛИТТЯ ПЛАСТМАС
Лиття із пластику під тиском
Першим етапом є підготовка спеціальних прес-форм на основі прототипу чи 3D-моделі. Сучасні прес-форми дозволяють випускати деталі з допусками порядку кількох мікрометрів, точної геометрії, з використанням криволінійних поверхонь та різних вигинів. Створення прес-форм проводиться у кілька етапів.
– Проектування прес-форм проводиться спеціалістами на підставі наданих замовником моделей, прототипів чи документації. На цьому етапі виконуються розрахунки з термостатування (температура масиву всередині прес-форми повинна бути однаковою), раціональній заливці, враховується швидкість перебігу пластмасового розплаву, вимоги до міцності прес-форми, вибір посадок деталей, які будуть сполучатися.
– Виготовлення прес-форм. У цьому процесі важливі як якісне виготовлення деталей, так і їхнє правильне складання. Особливо складними є форми виготовлення тонкостінних виробів.
– Доведення та випробування. Завершальний етап, що дозволяє випустити перші дослідні зразки та надіслати їх на погодження замовнику.
Лиття із пластику під тиском застосовується для виготовлення виробів із термопластів під тиском від 80 до 140МПа. Роботи виготовляються на спеціальних поршневих та гвинтових машинах з високим ступенем механізації та автоматизації. Машини для лиття із пластику самостійно дозують гранульовану сировину, підігрівають її до в’язкотекучого стану та під тиском подають у ливарну форму. Після цього форму витримують під тиском до затвердіння, розмикають та виштовхують готові вироби. Завершальною фазою є у разі потреби зняття облої та шліфування готових деталей.
На термопластавтоматах виготовляються середні та великі партії деталей складної форми, що повністю відповідають проектній документації замовника. За розташуванням вузла, що робить упорскування, бувають:
– автомати горизонтального впорскування, у яких форма розташована у вертикальній площині, пластмаса подається горизонтально, збоку;
–автомати вертикального впорскування, у яких форма розташована горизонтально, а пластик подається зверху донизу.
Апарати вертикального впорскування використовуються для отримання деталей із заставними.
Існують способи лиття під тиском з використанням додаткових агентів, що покращують якість готових деталей. Це може бути лиття під тиском із використанням інертного газу, який ущільнює пластик і робить його більш рівномірним. Також існує лиття з пластику з попереднім прогріванням прес-форми водяною парою, що дозволяє отримувати гладкі поверхні та деталі, що не потребують додаткової механічної обробки. Часто використовується також лиття із водою, двокомпонентне лиття, лиття із застосуванням додаткового декорування.
Лиття пластмас у силіконові форми
Виготовлення силіконових форм. Першим етапом створення силіконових форм є формування майстер-моделі. Форму виливки розробляють із використанням 3D CAD систем. При цьому застосовується 3D-принтер (фотополімерні композиції) або установка прототипування, що виконує спікання порошкових матеріалів.
Модель може служити також зразок деталі, яка планується до виробництва. Потім готова модель проходить ретельну обробку поверхонь, визначається лінія роз’єму майбутньої форми за допомогою клейкої стрічки, якою також заклеюються всі отвори. Глибокі пази та отвори армуються металевими елементами. У разі потреби на стрічці створюється додаткова текстура. З кількох литників і прибутків формується літникова система.
Третім етапом є виготовлення форми, у якій встановлюється модель. Монтується опалубка, всередині розміщується літникова система згідно з моделлю, після чого проводиться заливка форми сумішшю силікону з затверджувачем. Перед заливкою силікон обов’язково дегазують у спеціальній вакуумній камері.
Залита форма також міститься у спеціальну камеру для дегазації силікону в процесі застигання форми. Тривалість цього процесу становить приблизно добу.
Після полімеризації готова форма витягується з форми і може бути використана для подальшого лиття із пластику.
Перед початком лиття пластику силіконові форми розігрівають у термошафі. Усі частини форми скріплюють клейкою стрічкою або степлером.
Готується робочий розчин із двох компонентів – смоли та каталізатора. Дуже важливо дотримуватися необхідного компонентів – це забезпечить якісне дозрівання майбутньої пластмаси.
Форма встановлюється у вакуумну шафу і позиціонується вертикально і в неї через лійку, вставлену в литник, заливаються з камери змішані компоненти майбутнього компаунда. Остаточне дозрівання пластику відбувається у термошафі.
Переваги лиття у силіконові форми
Силікони є відмінним матеріалом для виробництва форм, тому що дозволяють виконувати лиття будь-яких видів пластмаси (поліестер, епоксидні смоли, поліуретан та інші).
Силікони мало зчіплюються в матеріалі, з якого виконується лиття, проте здатні віддавати повністю герметичні сполуки. У них можна виконувати не тільки лиття пластмас, але і гуми.
Вони мають високий температурний діапазон від -70 до +4500С, негорючі, стійкі до ультрафіолетового опромінення, хімічно інертні, стійкі до більшості хімічних впливів (кислоти, розчинники, луги, бензин, вода, реагенти).
Переваги лиття у силіконові форми:
– Простота використання.
– Можливість виготовити тонкі деталі або виконати сильні підрізи.
– Просте відділення від форми, висока гнучкість, що знижує внутрішню напругу деталі.
– Відсутність розривів під час повторного використання.
– Висока хімічна інертність.
– Виготовлення форми не потребує застосування спеціального обладнання.
Силіконова форма може витримувати від 20 до 100 циклів заливки, має невисоку вартість, що дозволяє широко використовувати виготовлення силіконових форм для виготовлення одиничних деталей та потреб дрібносерійного виробництва. З її використанням можна виконувати лиття із заставними деталями з металу, іншого виду пластику або скла (кріплення, ребра жорсткості).
ДЛЯ ЧОГО ПОТРІБНЕ ДРІБНЕСЕРІЙНЕ ВИРОБНИЦТВО
Виготовлення пластикових деталей тиражем до 1000 штук вважається дрібносерійним виробництвом (Unit Production). У сучасній економіці воно вважається перехідним від одиничного до серійного та набирає все більшу популярність. Це, наприклад, виготовлення унікальних машин та механізмів на замовлення.
Дрібносерійне виробництво пластмасових деталей необхідно у разі необхідності функціонального тестування деталей, виготовлення корпусів унікальних приладів, макетів для перевірки якості дизайнерських робіт, дизайну пакувальних матеріалів, моделей для проведення презентацій, виготовлення наборів для ручного збирання різних моделей, відновлення прототипів. Їх використання дозволяє випустити новий продукт ринку протягом 1-2 тижнів при невеликих витратах виробництва.
