Конструкции пресс-форм, применяемые для литья пластмасс

01.12.2023

Изготовление ассортимента из пластика является очень востребованным по всему миру. Это объясняется огромной областью применения в отраслях экономики, начиная от упаковки и заканчивая автомобильной и электронной промышленностью.

Чтобы была возможность производить однотипную продукцию сотнями и тысячами штук, нужна оснастка с чётко выраженными линиями. Они помогают унифицировать изделия одной марки, с точностью повторяя простые и сложные формы в каждом экземпляре. Выбор правильной пресс-формы напрямую влияет на качество выпускаемой линейки товаров, поэтому важно понимать, что и для каких случаев подходит. Рассмотрим несколько видов оснастки в подробностях. 

Пресс-формы, которые подходят для литья пластмасс под давлением

Они имеют 2 половинки, в которых предусмотрены полости для серийных изделий. Первой стадией является нагрев сырьевой массы. Для повышения теплового показателя спользуется энергия кольцевых ТЭНов процессы трения и уплотнения. После этого масса проталкивается через сопло ТПА движимая винтом плунжером. Полуфабрикат заполняет оснастку охлаждается в указанном температурной поле и в результате твердения приобретает конечную форму продукта. В конструкцию оснастки входят толкатель, направляющая часть, литники, полость для наливания горючей смеси, терморегулирование, опорная часть и выхлопная. Изготавливают подобным методом:

• бытовые корзины, тазы, вёдра;
• тару (бутылки, канистры, банки);
• детали корпусов, переключателей;
• корпуса фар, обтекатели для мотоциклов и машин;
• металлическую мебель (стулья, столы, ящики).

Холодноканальные литьевые формы используются для термопластов которые быстро затвердевают и не нуждаются в нагреве. Литник принудительно охлаждают до температуры твердения пластика, и только после этого происходит заливка формы. Горячеканальные литьевые формы используются для термопластов которые требуют нагрева для того чтобы стать жидкими и текучими. Здесь литник постоянно подогревается чтобы пластмасса не затвердела в нем и могла свободно перетекать в оснастку. Это снижает длительность производственного цикла, а также удаётся использовать меньше сырьевых компонентов.

Материалы для изготовления пресс-формы должны быть достаточно прочными и стойкими к износу. Обычно берут стали с высоким содержанием хрома и молибдена, а также сплавы алюминия. Важно выбирать то, что обладает высокой теплопроводностью и способно оперативно снижать температуру изделий.

Пресс-формы для литья пластмасс под давлением имеют свои особенности. Они должны быть достаточно прочными, чтобы не развалиться от высокого давления, обеспечивать правильную конфигурацию, размеры готовой продукции, повторяемость циклов.

Пресс-формы для выдувного формования пластика

Всё начинается с загрузки гранулята в экструдер, где сырьё расплавляется и приобретает полужидкостные свойства. Он подается в головку, там формуется в трубку. Головка выдува имеет специальную конструкцию, которая способна делать трубки различных диаметров и форм.

Трубка пластика направляется в оснастку, где она сжимается и выдувается в нужную форму. Благодаря разным вариантам пресс-форм удаётся производить изделия в разном пространственном исполнении. Изделие извлекается наружу после того, как пластик остынет и затвердеет.

Выдувное формование пластика подходит для:

• баков и резервуаров всевозможного объёма;
• банок, фляг;
• изделий технического назначения.

Здесь используют многочисленные варианты пластиков. На выходе образуются изделия с нужными линейно-пространственными характеристиками. Высокоскоростное производство помогает экономить расход материалов, так как потери сырья при технологической обработке очень незначительные.

Пресс-формы для пластиковой экструзии

Когда требуется изготовление пластиковой продукции с одинаковым поперечным сечением по всей длине, выбирается технологии экструзии. Первым делом выполняется окрашивание исходной массы в желаемый оттенок. Затем твёрдые частицы сырья плавятся и пластифицируются при нагреве. Шнек экструдера в результате регулярного и быстрого вращения нагнетает давление. После выхода полуфабриката из фильер он попадает в калибратор, где выполняется постепенное снижение температуры. Это позволяет стабилизировать конечные размеры. 

Пластиковая экструзия помогает выпускать:

• трубы;
• стержни;
• покрытие для кабелей;
• листы;
• плёнки;
• уплотнители;
• прокладки.

Непрерывное профилирование увеличивает коэффициент использования форм, повышая рентабельность производства и объём выпуска продукции.

Пресс-формы для получения блистерной упаковки

Используют для изготовления упаковки с подложкой вкладыша или фиксирующей подставки (ложемента). Такой вид востребован в косметической, косметологической, пищевой отрасли.

В процессе получения упаковки применяют картон, ПВХ-плёнку, фольгу, пластик. Сначала путём вытягивания плёнки (фольги) формуется блистер, после чего он заполняется и запаивается верхними материалами. Затем присоединяется картонная или пластиковая основа, после чего происходит разделение на штучные изделия нужных размеров (вырубка).

Пресс-формы бывают универсального типа и специально разработанными под конкретные размеры и конфигурацию. При необходимости добавляют вырубку отверстий или штампование логотипа.

Такие пресс-формы пригодятся для:

• упаковки таблеток, капсулированных аналогов;
• ряда пищевых продуктов;
• мелкой продукции (металлического крепежа, заколок и пр.).

Существуют инновационные методы производства упрощенной упаковки. Один из них заключается в следующем. В оснастку помещают термопластичную полимерную заготовку. Затем её размягчают с помощью нагрева и подают в пресс-форму. Далее на пластину оказывают воздействие сжатым воздухом. Под давлением горячий пластик растекается и повторяет контур полости пресс-формы, принимая желаемую форму упаковки. Фиксируя заготовку на специальной матрице можно придать готовому изделию блистерную форму. Такой метод позволяет оперативно и экономично производить индивидуальную упаковку, используя простейшее оборудование и минимум материалов. Горячая штамповка пластика под давлением обеспечивает точное повторение заданной геометрии изделия.

Пресс-форма для компрессионного формования пластика

В качестве сырья используются термореактивные порошковые пластики. Загруженный в пресс-форму материал подвергается воздействию высокой температуры от нагретых стенок пресс-формы. Одновременно на него оказывается высокое давление в герметичном объёме. Под этими условиями порошок пластифицируется и переходит в вязкотекучее состояние, заполняя всю полость формы. Затем изделие охлаждается и затвердевает, повторяя контуры пресс-формы.

Другим методом является предварительный нагрев исходного порошкового материала перед загрузкой в форму. Размягчённый горячий пластик легче заполняет всю полость пресс-формы при приложении давления. После остывания готовое изделие извлекают из формы

Такие технологии компрессионного формования позволяют оперативно и с высокой точностью изготавливать пластмассовые детали сложной конфигурации.

Матрица и пуансон сделаны из закалённых конструкционных сталей. Чтобы к полированным поверхностям не прилипала расплавленная масса, используют антиадгезионные покрытия. И тогда в изделия поверхности также получаются ровными, без надрывов. Для нагрева подходят электроустройства, а давление создаётся перемещаемым пуансоном (формируется усилие до 150 МПа).

Таким способом производят:

• корпуса, катушки, изоляторы для радиотехнических и электротехнических устройств;
• обтекатели, панели в автомобиле- и самолётостроении;
• сантехническую продукцию;
• производственную оптику;
• столешницы, панели для мебельной группы.

Упрощает и ускоряет процесс автоматизация производства, с полным отказом от ручного труда.

Пресс-формы для изделий из вспенивающегося пластика

Применяют для получения пластиковых изделий, которые при термическом воздействии увеличиваются в размерах. Сырьё насыщается газом, следствием чего является вспучивание полуфабриката. Формы сделаны из стали или алюминия для обеспечения точности размеров каждой партии товаров. Сырьём является гранулированный пенополистирол (в виде шариков), который активируется пеной в горячей, закрытой форме. Под действием давления пластик расширяется, заполняет полость. Когда температура уменьшится до нормальной, продукцию вынимают и цикл повторяют с новой порцией шариков. Формы производят из стали, бронзы или алюминия, предлагаются модификации для ручного и гидравлического (для пенопласта) применения.

Применяется технология для:

• упаковки изделий промышленного назначения;
• бамперов и коробов для машин;
• лотков и подложек.

Эти изделия применяют в автомобильной промышленности, электронике, мебельной отрасли и др.

Что надо учитывать при выборе пресс-форм

Производство качественных пластиковых изделий в промышленных масштабах невозможно без использования специальной оснастки. От правильного выбора и изготовления пресс-форм зависят оптимизация техпроцесса и снижение себестоимости продукции.

При разработке пресс-форм необходимо учитывать следующие ключевые моменты.

1. Метод производства. Существуют различные виды формования пластмасс: литье под давлением, выдувное формование, экструзия, термоформование, ротационное формование и др. Каждая технология предъявляет свои специфические требования к конструкции пресс-формы.
2. Конструкцию формы. Она должна обеспечивать получение изделий заданной геометрии и размеров, в том числе со сложными 3D поверхностями, с высокой точностью и качеством поверхностей. Различные конструктивные элементы формы (матрица, пуансон, направляющие, эжекторы и др.) выполняют определенные технологические функции.
3. Материал формы. Должен отличаться высокой износостойкостью, сохранять размеры и свойства в условиях циклических термических и механических нагрузок. Наиболее распространены инструментальные и конструкционные стали, алюминиевые сплавы.
4. Инновационные системы терморегуляции для поддержания оптимальной температуры формы.
5. Автоматизация процессов смыкания и размыкания формы, подачи материала, извлечения готовых изделий.

Грамотный подход к разработке и изготовлению пресс-форм с учетом всех технологических нюансов - залог высокого качества продукции и экономичности производственного процесса. Компетентный выбор материалов, конструкции и оснащения форм позволяет создавать надежную оснастку с оптимальным соотношением стоимости и функциональности.

4. Выбор поставщика

Надежный поставщик должен обладать опытом работы в данной области, иметь квалифицированных специалистов и выполнять заказы на современном оборудовании. Также важно учитывать репутацию поставщика и отзывы его клиентов. Лучшие поставщики гарантируют высокое качество своих изделий, предоставляют гарантии на свою продукцию и обеспечивают техническую поддержку.

Компания «Электронагрев» предлагает одну из важнейших составляющих оснастки – пальчиковые ТЭНы, расчёт характеристик которых будет выполнен под функционал формующего оборудования.

Выводы

Пресс-формы играют ключевую роль в процессах переработки пластмасс. При их получении используют ковку, резку и температурную обработку.

1. Главными задачами при проектировании являются обеспечение требуемой геометрии и размерной точности изделий, качества поверхности, минимизация остаточных напряжений и деформаций после формования. Формы имеют замедленное усталостное разрушение при изгибе, растяжении и контакте.
2. Используются современные конструкционные и инструментальные стали, обеспечивающие стабильность размеров, износостойкость и долговечность, прочность и ударную вязкость.
3. Важны также тщательный подбор режимов формования, систем охлаждения и термостатирования оснастки.
4. При проектировании пресс-форм для переработки пластмасс ключевую роль играет выбор материалов рабочих поверхностей. Оптимальное сочетание прочности, износостойкости, теплопроводности, антиадгезионных свойств позволяет максимизировать ресурс формы и качество отливок.
5. Применение современных технологий производства пресс-форм (высокоскоростной обработки на станках с ЧПУ, аддитивных методов) дает возможность изготавливать высокоточные формы сложной геометрии.
6. Автоматизация процессов смыкания форм, подачи материала, извлечения и охлаждения изделий сокращает цикл и повышает стабильность параметров.
7. Отечественные марки сталей при грамотном выборе могут обеспечить необходимый баланс свойств и стоимости оснастки.

Глубокий системный подход, учитывающий все аспекты проектирования и производства пресс-форм, позволяет создавать высокоэффективное оборудование, отвечающее всем требованиям.