Як дизайн прес-форм адаптується до різних пластикових матеріалів?

Різні пластики мають дуже різну фізичну поведінку під час циклу формування.

Деякі майже не стискаються при охолодженні (0,4 відсотка для PS). Інші різко зменшуються (2,5 відсотка для деяких марок POM). Деяким потрібен особливий сорт сталі для форми, щоб протистояти хімічному впливу. Деякі потребують швидкого охолодження, інші потребують повільного охолодження, щоб уникнути стресу. Деякі легко розтікаються на тонких ділянках, інші борються з усім, що має товщину стінки менше 1 мм.

Коли дизайнер прес-форми не знає, який матеріал входить, він повинен зробити припущення. Ці припущення зазвичай оптимізуються для найпоширенішого матеріалу, який бачить магазин - зазвичай ABS для косметичних деталей. Якщо у вашому фактичному виробництві використовується нейлон або полікарбонат із скляним-наповнювачем, та сама форма може деформувати деталі, утворювати лінії зварювання або просто не заповнювати належним чином.

Прийняття матеріального рішення перед початком роботи з інструментами є однією з найважливіших речей, які покупець може зробити для свого проекту. Окрім тривалості циклу та косметичної якості, вибір матеріалу визначає вибір сталевої форми, конструкцію системи охолодження, стратегію викиду та специфікацію обробки поверхні - загалом усе, що далі.

Пластик поділяється на три основні категорії поведінки. Розуміння, до якої категорії належить ваш матеріал, є першим кроком у відповідності конструкції прес-форми матеріалу.

Аморфні пластики - для косметичних і оптичних деталей

Аморфні полімери, як-от ABS, полістирол (PS) і полікарбонат (PC), мають молекулярні ланцюги, які твердіють у випадкову структуру, а не кристалічний малюнок. Це надає їм кілька характеристик, які мають значення для конструкції форми:

Низькі показники усадки, зазвичай від 0,4 до 0,7 відсотка

Чудова здатність обробки поверхні - вони можуть утримувати полірування до оптичної прозорості

Передбачувана точність розмірів

Вища чутливість до надрізів, тобто вони більш схильні до стресового відбілювання

Для форми для лиття під тиском оболонки миші ABS є основним матеріалом. Його низька усадка означає жорсткий контроль допусків на особливості складання, а його здатність до обробки поверхні відповідає косметичним очікуванням побутової електроніки. Дизайн прес-форми для ABS зосереджується на косметичному збереженні поверхні - стратегічному розміщенні воріт, щоб уникнути зварних ліній, достатній кількості виштовхувальних штифтів, щоб запобігти побілюванню напруги, і поліровці поверхні відповідно до специфікації видимої-області.

A Пластикові PS чашки для ін'єкційвикористовує PS загального-цільового призначення або модифіковані-варіанти впливу. Дизайн прес-форм тут зосереджений на оптимізації потоку тонких-стінок і над-надзвичайно швидкому циклі. PS добре справляється з холодними формами (зазвичай від 35 до 45 градусів), що сприяє-найкращій у галузі ефективності циклу для-об’ємних-робот із тонкими стінками.

Напів-кристалічні пластики для функціональних і швидкозношуваних деталей

POM (ацеталь), поліпропілен (PP) і нейлон (PA66) є напів-кристалічними полімерами. Їхні молекулярні ланцюги впорядковуються в кристалічні області під час охолодження, надаючи їм характеристики, які сильно відрізняються від характеристик аморфних матеріалів:

Високі показники усадки, зазвичай від 1,5 до 2,5 відсотків

Відмінні механічні властивості - міцність, жорсткість, зносостійкість

Нижча чутливість - більше поблажлива до геометричних концентраторів напруги

Більш вимогливий контроль температури форми

AПрес-форма для лиття двигуназазвичай використовує POM через його видатне поєднання низького тертя, стабільності розмірів під навантаженням і стійкості до втоми. Але висока усадка POM (від 1,8 до 2,5 відсотка) означає, що порожнину форми має бути вирізана більше, ніж розміри готової деталі, на потрібну кількість. Зробити це неправильно означає-від-специфікованих шестерень, які не можуть належним чином зачепити.

POM також вимагає гарячих форм - типова температура форми від 80 до 95 градусів - для забезпечення належної кристалізації. У холодних формах виробляють деталі з низькою кристалічністю, поганими механічними властивостями та внутрішньою напругою, яка пізніше проявляється як викривлення.

Інженерні пластики для-високоефективних застосувань

Суміші PC/ABS, PEEK, PPS та подібні інженерні пластики просувають дизайн прес-форм на територію спеціальності:

Температура обробки вище 300 градусів

Часто абразивні (скло-наповнені, мінеральні-наповнені марки)

Вибір прес-форми стає критичним

Часто потрібні системи прес-форм з підігрівом

Для цих матеріалів стандартна прес-форма P20 не проживе довго. Зазвичай потрібна інструментальна сталь H13 для гарячих робіт або спеціальна нержавіюча сталь, наприклад S136, з твердістю в діапазоні від 50 до 58 HRC. Поліроль для порожнини має витримувати абразивний наповнювач. Вентиляційна конструкція повинна витримувати агресивні гази, що виділяються під час обробки.

Ось довідкова таблиця, яка повинна бути на стіні кожного інженера прес-форм, коли він починає проект.

Кілька спостережень із цих даних. Усадка POM від 1,8 до 2,5 відсотка приблизно в 4-6 разів перевищує усадку ABS від 0,4 до 0,7 відсотка. Це величезна різниця -, і саме тому розміри порожнин форми POM мають бути більшими, ніж розміри порожнин еквівалентної форми з ABS для того самого розміру готової частини.

Різниця температур форми також має значення. Форми з ABS, що працюють на 50-80 градусів, використовують стандартні регулятори температури. Прес-форми POM, що працюють на 80-105 градусів, потребують систем нагрівання більшої потужності та належної ізоляції. Форми ПК, що працюють при температурі 80-110 градусів з температурою розплаву вище 280 градусів, вимагають гарячеканальних систем, спеціально розрахованих на роботу при високій температурі.

Як формована сталь повинна змінюватися залежно від матеріалу

Вибір матеріалу прес-форми часто ігнорується на етапі проектування, але це значно впливає як на початкову вартість форми, так і на тривалий-термін служби.

Типова прес-форма для лиття під тиском пластикових стаканчиків із полістиролу, яка працює з-полістиролу загального призначення, може використовувати-рентабельну сталь P20, оскільки полістирол не є-корозійним і не-абразивним. Форма забезпечує від 500 000 до 1 000 000 пострілів без значного зносу.

Форма для лиття під тиском корпусу миші для ABS зазвичай використовує NAK80 - попередньо-загартовану формувальну сталь, яка надзвичайно добре тримає полірування для косметичних вимог до поверхні. Трохи більш висока вартість (приблизно на 25 відсотків більше, ніж P20) виправдовується косметичною якістю і трохи більшим терміном служби.

AПрес-форма для лиття двигунадля роботи з POM, особливо зі скло{0}}наповнювачем, потрібна загартована сталь, наприклад S136 або H13. Скло-POM є абразивним - проходження через порожнину P20 помітно зношує поверхню протягом 200 000 ударів. При правильному виборі сталі одна й та сама зубчаста форма забезпечує 1,5 мільйона пострілів або більше.

Виробник форм для лиття під тиском, який має авторитет, підбирає сталь відповідно до фактичних вимог до матеріалу та обсягу, а не вибирає одну марку сталі для кожного проекту. Таке розроблення-спеціального матеріалу — це те, що відрізняє інструмент преміум-класу від стандартного.

Дві тенденції, що виникають, змінюють те, як дизайн форми вміщує нові матеріали.

Перероблений пластик швидко зростає серед споживчої упаковки. Перероблений полістирол, зокрема, стає все більш поширеним у виробництві одноразових стаканчиків, як для вимог екологічності, так і для зниження витрат. Проблема: перероблені сорти мають більше-{3}}варіацій від партії, ніж первинний матеріал. Конструкції прес-форм потребують ширших вікон обробки, щоб врахувати цю мінливість без утворення дефектів.

Пластмаси на біо-основі, як-от PLA, PHA та біо-PE, все частіше застосовуються в продуктах,-що контактують із харчовими продуктами. Характеристики обробки цих матеріалів значно відрізняються від еквівалентів на основі нафти-. Конструкції прес-форм можуть потребувати скоригованої швидкості охолодження, іншого розміру затвора та модифікованих систем викиду порівняно з традиційними матеріалами.

Для брендів, які долають цей перехід, робота з досвідченою фабрикою прес-форм для лиття під тиском, яка фактично виробляла деталі як первинного, так і біологічного-класу, суттєво впливає на успіх від-до-виробництва.

Вибір матеріалу безпосередньо пов’язаний із відповідністю нормативним вимогам:

Стандартна практика ASTM D3641 для лиття під тиском

Стандарти ідентифікації пластикових матеріалів ISO 1043

FDA 21 CFR для матеріалів, що контактують з харчовими продуктами (стосується харчових продуктів-класу PS)

RoHS і REACH для корпусів електроніки (стосовно побутової електроніки)

IATF 16949 для автомобільного застосування (стосується систем трансмісії транспортних засобів)

Регламент ЄС 10/2011 щодо пластикових матеріалів, що контактують з харчовими продуктами

Документація, що відповідає цим стандартам, має супроводжувати будь-яку доставку інструментів від серйозного постачальника - не як запізнення, а як стандартний проект.

Ось сценарій, який ми часто бачимо. Споживацький бренд запитує, чи може одна форма виготовити ту саму деталь із ABS, PC-ABS суміші та PC-зі склонаповненим -, щоб спростити свій інвентар та зменшити інвестиції в інструменти.

На папері це звучить розумно. З усіх трьох матеріалів при лиття під тиском виробляються приблизно однакові деталі. На практиці показники усадки відрізняються настільки (0,5%, 0,6%, 0,3%), що одна й та сама порожнина виробляє деталі з відхиленнями розмірів, що перевищують заданий замовником допуск у 2-3 рази.

Фактичне рішення: спільна основа прес-форми з трьома наборами взаємозамінних вставок із порожнинами, кожна з яких вирізана для компенсації специфічної швидкості усадки матеріалу. Вартість однієї форми становить приблизно в 1,6 рази, а не в 3 рази - істотна економія - при дотриманні правильних розмірів для кожного матеріалу.

Саме тому для такого проекту так важлива попередня розмова з вашим постачальником щодо точних матеріалів і кількості. Незалежно від того, чи купуєте ви багато{1}}форму для лиття під тиском пластикових PS Cups для великого{2}}об’ємного пакування, прецизійну форму для лиття під тиском двигуна для промислових вузлів передач або косметичнийФорма для лиття під тиском оболонки мишідля споживчої електроніки вибір матеріалу визначає будь-який інший інженерний вибір.

Пластикові матеріали поділяються на три групи: аморфні (ABS, PS, PC), напів-кристалічні (POM, PP, PA66) і технічні види (PEEK, PPS, наповнені інженерні пластики)

Швидкість усадки різниться в 4-6 разів для різних матеріалів, різко впливаючи на розміри порожнини

47% переробки прес-форм відбувається через невідповідність-матеріалів форми (дані ASTM)

Формована сталь має відповідати матеріалу: P20 для загального призначення, NAK80 для косметичних, S136/H13 для інженерних пластмас

Різні продукти природні пари з різними родинами полімерів:Форма для лиття під тиском оболонки мишіяк правило, використовується ABS, прес-форма для ін’єкцій моторних передач використовує POM, пластикові чашки PS для ін’єкційної форми використовує PS

Для переробленого та біологічного-пластику потрібні ширші вікна обробки у формі

Зафіксуйте специфікацію матеріалу перед початком проектування інструментів - це керує будь-яким інженерним рішенням

Незалежно від того, чи потрібні для вашого проекту косметичні деталі з АБС-пластику, точні шестерні з поліетилену полістиролу, упаковка з полістиролу або спеціальні конструкційні матеріали, правильний дизайн прес-форми починається з правильного рішення щодо матеріалу. Почніть цю розмову прямо на етапі DFM, і решта проекту пройде гладко.

Sunhingstones надає аналіз-спеціального матеріалу DFM для всіх трьох категорій продуктів - інструменти для лиття під тиском пластикових чашок PS для-об’ємного пакування, конструкції прес-форм для двигунів для прецизійних промислових передач і програми лиття під тиском корпусів миші для корпусів побутової електроніки.

Зв'язатися зараз