Строительные материалы
Соответствующую сталь пресс-формы следует выбирать в зависимости от требований применения. Для прототипирования закаленная стальная форма не требуется. В большинстве случаев для снижения затрат и облегчения корректировки формы на этапе прототипирования используется предварительно-закаленная сталь или алюминий. Из этих мягких металлов также можно формовать достаточное количество тестовых образцов и сборных деталей. Предварительно-закаленные стали для форм (такие как P-20 или NAKR-55) часто используются для крупногабаритных форм, поскольку закалка стали для форм нецелесообразна для крупных применений.
Для более высоких объемов производства для сердечника и полости требуется закаленная сталь формы. S-7, H-13 и нержавеющая сталь 420 являются наиболее часто используемыми сталями. S-7 — превосходная литейная сталь, которую можно использовать для расширенных производственных операций. Если требуются очень высокие температуры плавления и формы, следует выбирать сталь H-13. H-13 также можно использовать для изготовления горячеканальных коллекторов. H-13 имеет очень высокую температуру отпуска и может выдерживать очень высокие температуры обработки форм, не влияя на его твердость.
Нержавеющая сталь является лучшим выбором для формовочной стали, где требуется высокая износостойкость или где в окружающей среде образуется значительная конденсация. Износостойкие-вставки для полости пресс-формы могут быть изготовлены из стали типа A2, ASP23 или D-2.
Все формы стали можно защитить от износа и коррозии с помощью определенного типа покрытия. Только нержавеющую сталь можно отремонтировать с помощью сварки и механической обработки. Для сталей с существующим покрытием ремонт возможен только после его удаления. После ремонта покрытие необходимо нанести повторно.
Изображение
Поверхностная обработка
Отделка поверхности формованных деталей может варьироваться в зависимости от эстетических требований, потребностей заказчика и функциональности. От зеркального-глянцевого-глянцевого покрытия SPI #1 до текстурированных поверхностей, получаемых посредством травления, композиты LNP позволяют добиться практически любого типа отделки поверхности формованных деталей. Важно понимать, что некоторые материалы демонстрируют улучшенные характеристики при определенной отделке поверхности формы. Например, полипропилен демонстрирует значительно лучшие антиадгезивные свойства в матовых формах, чем в формах с высоким-глянцем. Добиться высокого глянца при использовании смол с высоким-наполнителем сложно. Вентиляция
Вентиляция является важной частью цикла формования, позволяющей максимизировать производительность пресс-формы. Когда термопластичный материал попадает в полость формы, необходимо удалить воздух. Вентиляционные отверстия обычно располагаются на последних заполненных участках, рядом с линией шва и на направляющей системе. Дополнительные вентиляционные отверстия, расположенные вокруг линии разъема, могут значительно улучшить общую производительность вентиляции. Остаточный газ в форме проявляется в виде поджогов на формованной детали. Основное практическое правило заключается в том, что газ из формы должен иметь возможность выходить с той же скоростью, что и пластик, попадающий в полость.
Глубина пустот варьируется в зависимости от используемого материала – как правило, аморфные термопласты требуют большей глубины пустот из-за их более высокой вязкости.
Изображение
Одинарная-полость и несколько-полостей
В промышленности чаще всего используются три основных типа форм, особенно для форм с использованием композитов ЛНП.
Наиболее распространенным типом является двух-конфигурация холодных литников, показанная на рис. 1. Материал впрыскивается в деталь через втулку литника и систему литников. После охлаждения все формованные детали (включая литники, полозья и литники) выбрасываются. Затем детали снимаются, а оставшиеся направляющие и литники выбрасываются или перерабатываются.
На рис. 2 показана трех-форма с холодными литниками. При такой конструкции материал впрыскивается в полость детали через систему направляющих и литников. После остывания форму открывают, отделяя деталь от литников и полозьев. Деталь естественным образом отваливается от полозьев. Направляющие, ворота и литники по-прежнему необходимо перерабатывать или выбрасывать.
На рис. 3 показана форма горячеканального коллектора с электрическим подогревом. Каналы коллектора и затворного зонда нагреваются до температуры плавления полимера или близкой к ней, поддерживая материал в расплавленном состоянии. Это устраняет необходимость удаления отходов из направляющих, ворот и литников. Эти системы дороже, чем традиционные двух-пластинчатые или трёх-пластинчатые конструкции, но обеспечивают лучший термический контроль материала и производят меньше отходов.
Изображение
Горячий бегун
Полностью горячеканальные формы или формы «без бегунков» имеют много преимуществ, но требуют тщательного проектирования, чтобы обеспечить надлежащий контроль потока расплава в полость формы. Хотя беслитые формы практически не образуют отходов во время операций формования, они склонны к проблемам при запуске, особенно с полу-кристаллическими композитами LNP, которые склонны к быстрому затвердеванию. К принципам, которым следует следовать, относятся:
• Используйте только хорошо-сбалансированные системы коллекторов с горячими литниками, специально разработанные для данного применения.
• В зависимости от используемого материала горячеканальный канал может быть сконструирован таким образом, чтобы обеспечить возможность прямой заливки на деталь с использованием опорной плиты с открытым затвором или затвора клапана для формования без остатков-, либо затвор может быть расположен на желобе небольшой поверхности.
• Нагреваемый канал направляющей и горячая плита основания должны обеспечивать плавный путь потока в полость формы и иметь внешний нагрев.
• При использовании смол, армированных длинным стекловолокном, образование остатков на вороте неизбежно.
• Используйте полную систему от одного производителя горячеканальных систем, а не используйте разные компоненты от разных производителей.
• Размер ворот зависит от количества и типа добавленного материала, размера/соотношения детали и толщины стенки.
• Для получения дополнительной информации о конструкции горячеканальных каналов обратитесь к техническому персоналу GE Plastics Group.
2. Руководство по распространенным методам улучшения поверхности пресс-форм в промышленности по переработке пластмасс.
В приведенной ниже таблице представлены операторы формования и производители пресс-форм с различными видами обычной обработки стали пресс-форм для повышения коррозионной стойкости или износостойкости. Могут существовать и другие решения.
Изображение
3. Полозья, литники и ворота.
Втулки литника
При использовании обычных форм горячий материал попадает в форму через литниковую втулку. Система направляющих направляет материал через ворота в полость формы. Правильная конструкция и размер литниковой втулки имеют решающее значение для правильного распределения расплава и правильного выброса отформованной детали. Диаметр литника «O» должен быть примерно на 20% больше диаметра выхода сопла, чтобы предотвратить засорение литника при открытии формы. Схематическое изображение размеров литника показано ниже. Размер «О» также тесно связан с размером деталей и направляющих. Вместо обычных направляющих втулок можно использовать подогреваемые направляющие втулки. Первоначальная стоимость обогреваемого рабочего колеса (или «горячей» втулки) может быть выше, чем стоимость «холодной» втулки, но это значительно снижает отходы, поскольку исключает рабочее колесо, которое проходит вдоль каждой детали или системы направляющих. Благодаря подогреваемой втулке контроль температуры расплава, поступающего в направляющую систему, может быть гораздо более точным.
Изображение
Дизайн бегуна
Бегунки должны быть как можно короче, чтобы уменьшить ненужные перепады давления. Предпочтительно круглое поперечное-сечение. Если направляющую необходимо поместить в форму наполовину, используйте направляющую трапециевидной формы с закругленным дном. Полу-круглые и плоские направляющие неэффективны и не рекомендуются. Направляющие должны обеспечивать равномерную и беспрепятственную подачу материала в одну или несколько частей (если используется несколько полостей). Обычно диаметр бегунка необходимо уменьшать на 20% на каждые 90 градусов поворота. Это необходимо учитывать при проектировании системы направляющих. Диаметр круглого направляющего обычно составляет 0,125–0,375 дюйма (3,2–9,5 мм). Изображение
Ворота |
Конструкция литника для деталей из композитных материалов LNP должна обеспечивать достаточный запас прочности на механическую обработку, не создавая напряжения в-форме. В зависимости от типа используемого литника (т. е. подводного, кромочного, выступа и т. д.) некоторые основные размеры литника контролируют скорость заполнения, количество материала, поступающего в полость формы, и скорость затвердевания детали.
Толщина стенки определяет размер литника, а геометрия детали определяет расположение литника на детали. Существует три ключевых размера ворот: глубина, ширина и лицевая сторона. Конкретные конструкции для нескольких типов ворот показаны на следующей странице.
Размер/расположение ворот
• Минимальный размер затвора составляет 0,040 дюйма (1 мм), 0,100 дюйма (2,5 мм) для длинноволокнистых композитов Verton - круглый или трапециевидный - 50 – толщина стенки 60 % (для кристаллических композитов) - 50 – толщина стенки 75 % (для аморфных композитов)
• В идеале ворота следует размещать там, где секция стены имеет наибольшую толщину - совместите ворота непосредственно со стеной или втулкой, чтобы предотвратить засыпку и "выбрасывание" (за исключением композитов Verton с длинными волокнами). - туннельные ворота не рекомендуются для композитов Verton.
