Литье под давлением - это производственный процесс, широко используемый для производства предметов от игрушек и пластиковых безделушек до автомобильных панелей, бутылок с водой и чехлов для сотовых телефонов. Жидкий пластик вдавливается в форму и затвердевает - это звучит просто, но это сложный процесс. Используемые жидкости варьируются от горячего стекла до различных пластиков - термореактивные и термопластичные.
история
Первая машина для литья под давлением была запатентована в 1872 году, и целлулоид использовался для производства простых предметов повседневного спроса, таких как расчески для волос.
Сразу после Второй мировой войны был разработан значительно улучшенный процесс литья под давлением - «винтовой впрыск», который сегодня является наиболее широко используемым методом. Его изобретатель Джеймс Уотсон Хендри позже разработал «выдувное формование», которое используется, например, для производства современных пластиковых бутылок.
Типы пластика
Пластмассы, используемые в литье под давлением, представляют собой полимеры - химические вещества - термореактивные или термопластичные. Термореактивные пластики устанавливаются путем нагревания или каталитической реакции. После отверждения их невозможно переплавить и использовать повторно - процесс отверждения химический и необратимый. Термопласты, однако, могут быть нагреты, расплавлены и использованы повторно.
Термореактивные пластики включают эпоксидная смолаполиэфирные и фенольные смолы, в то время как термопласты включают нейлон и полиэтилен. Для литья под давлением доступно почти двадцать тысяч пластиковых смесей, а это значит, что есть идеальное решение практически для любых требований к литью.
Стекло не является полимером, и поэтому оно не соответствует общепринятому определению термопластика - хотя оно может быть расплавлено и переработано.
Плесень
Изготовление пресс-форм исторически было высококвалифицированным ремеслом («изготовление штампов»). Пресс-форма обычно находится в двух основных сборках, скрепленных вместе в прессе. Изготовление пресс-формы часто требует сложной конструкции, множества операций на станке и высокой квалификации.
Инструмент, как правило, из стали или бериллиевой меди, который используется для изготовления пресс-формы и требует термической обработки для ее затвердевания. алюминий дешевле и проще в обработке и может использоваться для более короткого производства. В настоящее время методы компьютерного фрезерования и искровой эрозии (EDM) позволяют в высокой степени автоматизировать процесс изготовления пресс-форм.
Некоторые формы предназначены для изготовления нескольких связанных деталей, например, комплекта моделей самолетов, и они известны как семейные формы. Другие конструкции пресс-формы могут иметь несколько копий («оттисков») одного и того же изделия, изготовленного в одном «выстреле», то есть одной инъекции пластика в пресс-форму.
Как работает литье под давлением
Есть три основных устройства, которые составляют машину для литья под давлением - загрузочный бункер, цилиндр нагревателя и поршень. Пластик в бункере находится в гранулированной или порошковой форме, хотя некоторые материалы, такие как силиконовая резина, могут быть жидкими и могут не требовать нагревания.
Оказавшись в горячей жидкой форме, плунжер («винт») выталкивает жидкость в плотно зажатую форму, и жидкость застывает. Более вязкие расплавленные пластмассы требуют более высоких давлений (и более высоких нагрузок прессования), чтобы вдавливать пластик в каждую щель и угол. Пластик охлаждается, когда металлическая форма отводит тепло, а затем пресс циклически удаляется для удаления отливки.
Тем не менее, для термореактивных пластмасс форма будет нагрета, чтобы установить пластик.
Преимущества литья под давлением
Литье под давлением позволяет изготавливать сложные формы, некоторые из которых практически невозможно изготовить экономичным способом любым другим способом.
Широкий ассортимент материалов обеспечивает практически точное соответствие физических свойств, требуемых для изделия, и многослойное литье позволяет адаптировать механические свойства и привлекательный внешний вид - даже в зубная щетка
По объему это недорогой процесс, возможно, с минимальным воздействием на окружающую среду. В этом процессе образуется мало лома, а также лом, который производится, а затем перемалывается и используется повторно.
Недостатки литья под давлением
Инвестиции в оснастку - изготовление пресс-формы - обычно требуют большого объема производства, чтобы окупить инвестиции, хотя это зависит от конкретной статьи.
Изготовление оснастки требует времени на разработку, и некоторые детали не всегда поддаются практическому проектированию пресс-формы.
Экономика литья под давлением
Высококачественная пресс-форма, хотя и относительно дорогая, способна произвести сотни тысяч «впечатлений».
Сам пластик довольно недорогой, и, несмотря на энергию, необходимую для его нагрева и нажмите (чтобы удалить каждое впечатление), процесс может быть экономичным даже для самых простых предметов, таких как бутылка колпачки.
Дешевое литье под давлением привело в конечном итоге к одноразовость - например, бритвы и шариковые ручки.
Благодаря тому, что каждый год разрабатываются несколько сотен новых пластикатов и применяются современные технологии изготовления пресс-форм, литье под давлением наверняка продолжит расти в течение следующих пятидесяти лет. Хотя термореактивные пластики не подлежат вторичной переработке, их использование, особенно для высокоточных компонентов, также будет расти.