Блог

Литье под давлением пластика: Обзор

Литье под давлением — это производственный процесс, при котором пластик (или другой материал) расплавляется и впрыскивается в металлическую форму для изготовления деталей. В этом процессе гранулы сырого пластика подаются в машину, нагреваются до расплавления, а затем под высоким давлением вдавливаются в закрытую полость формы. После охлаждения форма открывается, и затвердевшая пластиковая деталь извлекается. Литье под давлением широко используется для изготовления огромного количества изделий — от крошечных компонентов, таких как шестерни и гребенки, до крупных изделий, таких как автомобильные панели. Оно популярно, потому что после изготовления формы машина может быстро производить большие объемы идентичных пластиковых деталей при относительно низких затратах. Отрасли, от автомобильной и электронной промышленности до товаров для дома и медицинских приборов, полагаются на детали, изготовленные методом литья под давлением.

Компоненты машины для литья под давлением

Литейные машины состоят из двух основных частей: блока впрыска и зажимного блока. Блок впрыска (см. фото ниже) состоит из: бункера: большой воронки в верхней части, которая вмещает и подает пластиковые гранулы (сырье) в машину.

Ствол и винт: нагреваемый металлический цилиндр (ствол) содержит длинный винт. Когда машина работает, винт вращается и двигается вперёд. Это как смешивает, так и плавит пластиковые гранулы трением и нагревом.

Сопло: передняя часть цилиндра, через которую расплавленный пластик выдавливается в форму.

Тем временем зажимной механизм удерживает саму форму. Форма обычно состоит из двух прецизионно обработанных металлических половин (полости и сердечника). Зажимной механизм плотно прижимает эти половины друг к другу во время литья под давлением. Высокое усилие зажима (измеряемое в тоннах) удерживает форму закрытой, противодействуя давлению впрыскиваемого пластика. После охлаждения пластика зажимной механизм открывает форму и с помощью выталкивающих штифтов или пластин выталкивает готовую деталь.

Рисунок: Машины для литья под давлением на фабрике. Высокие металлические бункеры сверху подают пластиковые гранулы в нагреваемую бочку (серые цилиндры) внизу. Панели управления (справа) управляют блоками впрыска и зажима.

Вкратце, ключевыми компонентами являются: бункер (для подачи гранул), нагреваемый цилиндр и шнек (для плавления и впрыска), пресс-форма (две половины, формирующие деталь) и зажимное устройство (удерживающее пресс-форму в закрытом состоянии и выталкивающее деталь).

Этапы процесса литья под давлением

Литье под давлением происходит в повторяющемся цикле этапов. Упрощённая схема ниже иллюстрирует процесс: пластиковые гранулы попадают в бункер, плавятся в бочке и вводятся в форму. После охлаждения деталь удаляется, и цикл повторяется.

Рисунок: Упрощённый процесс литья под давлением. 

(1) Пластиковые гранулы подаются из бункера в нагреваемую бочку. 

(2) Вращающийся винт плавится и толкает расплавленный пластик вперёд. 

(3) Расплавленный пластик вводится в полость формы. 

(4) Пластик остывает и затвердевает в форме. 

(5) Форма открывается, и готовая деталь выбрасывается.

Основные шаги включают:

Подача материала: Пластиковые гранулы засыпаются в бункер. Они падают в нагретый цилиндр под бункером.

Плавление: Внутри цилиндра шнек вращается и проталкивает гранулы вперед. Нагревательные ленты вокруг цилиндра расплавляют пластик. Вращающийся шнек обеспечивает равномерное расплавление пластика и образование однородной расплавленной смеси.

Впрыск: При закрытой и зажатой форме шнек действует как поршень и под высоким давлением впрыскивает расплавленный пластик через сопло в полость формы. Это давление заставляет пластик заполнять каждую деталь формы.

Охлаждение: Пластик внутри формы охлаждается и затвердевает, принимая форму полости. (Формы часто имеют каналы для воды или масла для ускорения охлаждения.)

Выталкивание: После затвердевания пластика форма открывается наполовину, и выталкивающие штифты выталкивают готовую деталь из формы. Излишки пластика (литники или литники) обрезаются. Затем форма закрывается, и цикл начинается снова.

Этот цикл обычно занимает от нескольких секунд до нескольких минут, в зависимости от формы детали и материала. Время впрыска может быть очень быстрым (часто меньше секунды), а время охлаждения зависит от толщины детали.

Распространённые пластмассы и применения

Большинство деталей, литых под давлением, используют термопласты — пластики, которые плавятся при нагреве и затвердевают при охлаждении. Распространённые термопластичные материалы включают полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS), поливинилхлорид (PVC), полиэтилентерефталат (PET) и поликарбонат (PC). Другие популярные пластмассы — акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), нейлон (полиамид), акрил (PMMA) и ацеталь, выбираемые за их прочность, гибкость или химическую устойчивость. (Некоторые литья под давлением также используют термореактивные пластики, такие как эпоксидные или фенольные смолы, особенно для деталей, требующих высокой термостойкости.)

Благодаря возможности литья под давлением создавать детализированные и сложные формы в больших объемах, этот метод используется во многих отраслях промышленности. Типичные изделия, изготавливаемые методом литья под давлением, включают:

Автомобильные детали: приборные панели, бамперы, зажимы, ручки и внутренние панели. (Можно отливать целые кузовные панели.)

Товары народного потребления и бытовые товары: пластиковые бутылки, крышки и контейнеры; игрушки (например, кубики LEGO); кухонная утварь; бытовая техника; и корпуса для товаров длительного пользования.

Упаковка: крышки для бутылок, затворы и компоненты одноразовой упаковки.

Электроника и электротехника: корпуса для телефонов, компьютеров и бытовой техники; разъемы; переключатели; и корпуса батарей.

Медицинские и лабораторные изделия: корпуса шприцев, пробирки, флаконы для таблеток, корпуса медицинских приборов и хирургические компоненты.

Строительство и сантехника: фитинги для труб, клапаны, оконные рамы и другая строительная фурнитура.

Например, литье под давлением используется для изготовления всего, от ручек зубных щеток и расчесок до корпусов телефонов и хирургических инструментов. Фактически, это самый распространенный метод массового производства пластиковых деталей.

Сила литья под давлением заключается в скорости, стабильности и низкой себестоимости одной детали при больших объемах производства. Как только завод получит подходящую пресс-форму и оборудование, он сможет выпускать тысячи одинаковых пластиковых деталей в час. Это делает его идеальным как для повседневных товаров, так и для ответственных компонентов, при условии необходимости больших объемов производства.

Литье под давлением определяется как плавление и введение пластика в полость формы. Система винтов и ствол машины нагревает и смешивает пластик. После впрыска под высоким давлением пластик остывает и выбрасывается. Распространённые пластики включают PE, PP, PS, PVC, PET и PC. Отрасли — от автомобильной и упаковочной промышленности до игрушек, медицинских устройств и электроники — используют детали методом литья под давлением. Каждый цикл впрыска (подача, плавка, инжекция, охлаждение, выброс) повторяется быстро для получения больших объёмов деталей.