Литье под давлением широко используется для производства крупносерийных деталей, однако оно сопряжено с определенными трудностями, включая высокие первоначальные затраты на установку и возможность появления дефектов.

К недостаткам литья под давлением относятся высокая стоимость пресс-формы, длительные сроки изготовления, отходы материалов и ограничения при работе со сложными геометрическими формами. Этот процесс также не идеален для мелкосерийного производства.

Хотя литье под давлением обеспечивает высокую эффективность при массовом производстве, понимание его недостатков является ключевым моментом для определения того, когда оно является правильным выбором для ваших производственных нужд.

Что такое литье под давлением?

Литье под давлением - это широко распространенный производственный процесс, при котором расплавленный пластик впрыскивается в формы для быстрого и эффективного создания сложных деталей. Он идеально подходит для крупносерийного производства.

Литье под давлением - это процесс, при котором расплавленный пластик впрыскивается в полость формы для формирования деталей. Он известен высокой эффективностью, точностью и способностью создавать сложные формы с минимальным количеством отходов. Он используется в таких отраслях, как автомобилестроение, электроника и медицина.

Литье под давлением - это когда вы берете горячий, расплавленный материал и заливаете его в форму. Затем вы даете ему остыть и затвердеть. Вот как это работает: Вы берете маленькие пластиковые гранулы или порошок и кладете их в бункер машины для литья под давлением. Машина нагревает их и расплавляет в жидкость.

Затем через сопло на конце машины жидкость выливается в холодную закрытую форму. Форма охлаждает жидкость и делает ее твердой. Когда вы открываете форму и вынимаете пластик, все готово. Это один цикл.

Какие этапы включает в себя процесс литья под давлением?

Процесс литья под давлением включает в себя несколько важнейших этапов, каждый из которых способствует эффективному и последовательному созданию высококачественных пластиковых деталей.

Процесс литья под давлением включает в себя смыкание, впрыск, охлаждение и выталкивание. Он начинается с расплавления пластика, впрыска его в форму, охлаждения и последующего выталкивания готовой детали. Эти этапы обеспечивают точность, скорость и минимальное количество отходов при производстве.

Стадия заполнения

Заполнение - это первый этап всего процесса литья под давлением. Время начинается с момента закрытия пресс-формы и литья под давлением до заполнения полости пресс-формы примерно до 95%. Теоретически, чем короче время заполнения¹тем выше эффективность формования, но на практике время формования или скорость впрыска² зависит от множества условий.

Стадия удержания давления

Стадия выдержки под давлением предназначена для поддержания давления, упаковки расплава, придания пластику большей плотности (денсификация) и компенсации усадки пластика. На этапе выдержки под давлением противодавление высокое, так как полость формы уже заполнена пластиком.

На этапе удержания давления и упаковки шнек термопластавтомата может двигаться вперед только немного и медленно, и скорость потока пластика также медленная. Такой поток называется потоком удержания давления. Поскольку на этапе выдержки пластик охлаждается и застывает на стенках пресс-формы, а вязкость расплава быстро увеличивается, сопротивление в полости пресс-формы очень велико.

На более поздней стадии выдержки плотность пластикового материала продолжает расти, и пластиковая деталь начинает формироваться. Стадия выдержки должна продолжаться до тех пор, пока ворота не станут твердыми и герметичными. На этом этапе давление в полости³на этапе удержания высок.

Стадия охлаждения

Конструкция системы охлаждения очень важна для литьевых форм. Это связано с тем, что только при охлаждении и затвердевании отформованных пластмассовых изделий до достаточной жесткости можно предотвратить их деформацию под действием внешних сил после распалубки.

С тех пор как время охлаждения⁴составляет около 70% - 80% всего цикла литья, хорошо спроектированная система охлаждения может значительно сократить время литья, повысить производительность литья под давлением и снизить затраты. Неправильно спроектированная система охлаждения увеличивает время литья и повышает затраты; неровные линии охлаждения приводят к короблению и деформации пластиковых изделий.

Стадия распалубки

Развалка - это последнее звено в цикле литья под давлением. Несмотря на то, что изделие было отформовано в холодном состоянии, распалубка все равно оказывает очень важное влияние на качество продукции. Неправильные методы распалубки могут привести к неравномерному усилию на изделие во время распалубки и деформации изделия во время извлечения.

Существует два основных способа распалубки: выталкивание и снятие. При проектировании пресс-формы следует выбрать подходящий метод распалубки, исходя из конструктивных особенностей изделия, чтобы обеспечить качество продукции.

Каковы недостатки литья под давлением?

Литье под давлением - популярный производственный процесс, но у него есть свои недостатки, включая высокую первоначальную стоимость и ограничения при работе со сложными геометрическими формами или материалами.

К недостаткам литья под давлением относятся высокая стоимость установки, необходимость в дорогих пресс-формах и ограниченная гибкость в выборе материалов. Оно менее эффективно при небольших партиях продукции из-за дороговизны изготовления пресс-форм и наладки.

Высокая первоначальная стоимость пресс-формы

Одним из главных минусов литья под давлением является высокая стоимость изготовления пресс-формы. Проектирование и изготовление пресс-форм, соответствующих определенной форме детали, может быть очень дорогим, особенно для сложных или причудливых конструкций. Эти предварительные затраты могут стать решающим фактором для компаний с небольшим производством или ограниченным бюджетом.

Первоначальные затраты высоки, потому что нужно разработать, испытать и изготовить инструмент. Вам нужно разработать ее и создать прототип (возможно, с помощью ЧПУ или 3D-печати), затем разработать прототип пресс-формы для массового производства копий детали. Наконец, только после всестороннего тестирования на этих двух этапах вы можете окончательно изготовить деталь методом литья под давлением.

Низкая эффективность

Скорость литья пластмассы под давлением зависит от размера инжекционной машины и условий процесса. Чем больше инжекционная машина, тем быстрее производство.

Но даже на большой литьевой машине на один впрыск уходят десятки секунд. Таким образом, скорость производства литья пластмасс под давлением относительно низкая по сравнению с другими производственными процессами, что влияет на эффективность производства промышленных изделий.

Процесс литья под давлением необратим

Хотя литье под давлением позволяет придать любую форму множеству пластиковых материалов, это - улица с односторонним движением. После формовки форма задана. Если вам нужно изменить или модифицировать конструкцию, необходимо изготовить новую форму, а это стоит времени и денег.

Высокий процент брака

Доля брака в процессе литья пластмасс под давлением также относительно высока. Это связано с тем, что изменения температуры и давления в процессе литья под давлением могут вызвать такие дефекты, как коробление, вспышки и пустоты. При возникновении этих проблем литьевую форму приходится переделывать или выбрасывать некачественную деталь, что увеличивает потери денег и времени.

Ограничения по размеру

У литья под давлением есть ограничения по размерам, особенно для больших деталей. Размер машины для литья под давлением и размер полости ограничивают размер самой большой детали, которую вы можете изготовить. Если вы хотите изготовить большую деталь, вам может понадобиться специальное оборудование или несколько полостей пресс-формы, что сделает процесс более дорогим и сложным.

Ограничения конструкции

Проектирование пластиковых деталей. При проектировании пластиковых деталей необходимо учитывать, что они будут изготавливаться методом литья под давлением. Это означает, что вам необходимо следовать некоторым основным правилам, таким как: старайтесь избегать подрезов и острых краев. Используйте равномерную толщину стенок для предотвращения таких дефектов, как следы от раковины ⁵ которые происходят, когда процесс охлаждения не соответствует требованиям. Используйте углы осадки⁶ чтобы облегчить извлечение детали из формы.

Помните, что инструменты обычно изготавливаются из стали или алюминия, поэтому внести изменения в конструкцию сложно. Если вам нужно добавить пластик в деталь, вы можете сделать полость инструмента больше, вырезав сталь или алюминий. Но чтобы убрать пластик, нужно сделать полость инструмента меньше, добавив алюминий или металл. Это очень сложно и во многих случаях означает, что вам придется выбросить инструмент (или его часть) и начать все сначала.

Кроме того, вес и размер детали определяют размер инструмента и размер пресса. Чем больше деталь, тем она сложнее и дороже.

Литье под давлением - это универсальный процесс для создания всевозможных форм и деталей. Но есть и ограничения. Некоторые формы, например острые углы, тонкие стенки или глубокие отверстия, могут затруднить заполнение формы, охлаждение детали или извлечение ее из формы.

Когда вы проектируете деталь для литья под давлением, вам приходится думать о таких вещах, как углы вытяжки, толщина стенок и другие, чтобы убедиться, что форма работает и деталь получается хорошей. Иногда приходится добавлять дополнительные элементы в пресс-форму или делать дополнительные действия с деталью, чтобы она работала. Это усложняет и удорожает изготовление детали.

Высокие первоначальные затраты

Пресс-формы для литья пластмасс сложны. Только опытные инженеры знают, как их проектировать и создавать, что означает высокие трудозатраты. Кроме того, изготовление пресс-формы, которая со временем будет производить миллионы одинаковых деталей, состоит из множества этапов. Стоимость простой одногнездной пресс-формы начинается от $2 000-3 000. Высокопроизводительная многогнездная пресс-форма из закаленной инструментальной стали может стоить $100 000 и более.

Длительное время ожидания

Хорошая пресс-форма для литья пластмассы под давлением будет служить вечно. Поэтому, чтобы сделать ее правильно, требуется много планирования и испытаний. Этапы проектирования, создания прототипа, тестирования и обработки могут занять несколько месяцев. По сравнению с другими видами производства пластмасс, литье пластмасс под давлением занимает много времени.

Если вам нужна пресс-форма, позволяющая изготавливать несколько пластиковых деталей за один раз, это может занять еще больше времени. Для этого тип формы⁷Производитель пресс-форм может спроектировать, изготовить и испытать одногнездный инструмент, прежде чем приступать к изготовлению многогнездного инструмента. Разумеется, многогнездный инструмент также должен пройти этапы проектирования, создания прототипа, изготовления и тестирования.

Но после планирования и обработки пресс-форма для литья пластмасс под давлением может производить миллионы деталей в течение всего срока службы. Масштабы производства пластмассовых деталей часто перевешивают первоначальные затраты и потерю времени.

Несгибаемые материалы

В отличие от обработки на станках с ЧПУ, где физические детали создаются из компьютерных файлов, которые в любой момент могут быть изменены инженерами-программистами, в пластиковую форму сложно внести значительные изменения после обработки, поскольку она обычно изготавливается из стали.

Существует два способа изменить пластиковую форму. Один из них - сделать полость формы больше, отрезав части металлической формы. Это добавляет пластик в деталь. Извлечь пластик из детали сложнее. Иногда в полость можно вварить металл, но иногда это невозможно, и требуется новая полость или совершенно новая пресс-форма. Это означает, что вам придется вернуться к этапу проектирования.

Ограничения по размеру

Если вам нужно изготовить большую пластиковую деталь, литье под давлением имеет свои ограничения. Существуют машины для литья под давлением, достаточно большие, чтобы сделать корпус лодки, но сценарии литья, о которых я говорю здесь, предназначены для небольших деталей, весом не более трех фунтов. Если вам нужна деталь большего размера, время выполнения заказа и стоимость могут возрасти в геометрической прогрессии.

Высокие затраты

Литье под давлением - это высокоточная технология производства, которая требует больших затрат для обеспечения качества и стабильности продукта. Производство литья под давлением требует большого количества оборудования, процессов и человеческих ресурсов, что приводит к высоким производственным затратам. Кроме того, необходимость использования высококачественного сырья и добавок в процессе литья под давлением еще больше увеличивает затраты.

Мелкие партии деталей могут быть дорогими. Инструментарий сложный, и перед изготовлением следующей детали необходимо очистить станок. Таким образом, на настройку уходит много времени. Именно поэтому литьевые формы традиционно считались слишком дорогими для изготовления мелких партий деталей.

Высокие требования к оборудованию

Для литья под давлением требуется большое количество оборудования, такого как термопластавтоматы, пресс-формы, автоматическое транспортное оборудование и сопутствующее вспомогательное оборудование. Это оборудование нуждается в строгом обслуживании и управлении, а в случае поломки стоимость ремонта будет довольно высокой. Кроме того, для литья под давлением необходимы высокоточные системы контроля температуры и давления, поэтому оборудование должно быть очень стабильным и надежным.

Длительный производственный цикл

По сравнению с некоторыми методами быстрого прототипирования, такими как 3D-печать, литье под давлением обычно требует больше времени на настройку и начало работы. Это включает в себя проектирование и изготовление пресс-форм, испытания пресс-форм и настройку параметров процесса, прежде чем вы сможете приступить к масштабному производству деталей. Таким образом, время от разработки концепции до получения готовых деталей может быть больше, чем при использовании более быстрых методов прототипирования.

Производственный цикл литья под давлением относительно длительный, обычно он занимает от нескольких дней до нескольких недель. В основном это связано с тем, что литье под давлением требует нескольких звеньев, таких как изготовление пресс-формы, испытание пресс-формы и серийное производство, и каждое звено занимает много времени. Это также делает литье под давлением не самым удобным для обработки срочных заказов.

Дефекты готовой продукции

Технология литья под давлением давно разработана и применяется, но в готовых изделиях все еще встречаются дефекты. Например, могут появиться пузыри, усадочные отверстия, нереальные участки, что серьезно повлияет на качество и внешний вид изделия.

Загрязнение окружающей среды

При изготовлении изделий методом литья под давлением могут образовываться и вредные вещества, такие как химически стойкие пластмассы, пластиковые отходы, отработанный газ и сточные воды, которые могут испортить мир. Кроме того, литье под давлением требует много энергии и материалов, поэтому образуется много неиспользованного или отработанного пластика, что также вредно для мира.

Заключение

В заключение следует отметить, что литье пластмассы под давлением является распространенным производственным процессом, хотя литье под давлением иногда имеет низкие трудозатраты и низкую стоимость, оно также имеет некоторые очевидные недостатки.

К этим недостаткам относятся низкая эффективность, высокая первоначальная стоимость, необратимость процесса литья под давлением и высокий процент брака. При использовании этого процесса компаниям необходимо знать об этих проблемах, чтобы решить их и повысить эффективность производства и экономическую выгоду.