В этой статье мы подробно разберём преимущества и недостатки литья под давлением, чтобы у вас была надёжная основа для принятия решения о производстве литых деталей.
Что такое литье под давлением?
Литьё под давлением — это метод формования путём впрыска. Для него необходимы термопластавтомат, пластиковое сырьё, литьевые формы и другое оборудование.
При определенной температуре расплавленные полимерные материалы перемешиваются шнеком, впрыскиваются в полость формы под высоким давлением, затем охлаждаются и отверждаются для получения формованного изделия.
Этот метод подходит для массового производства деталей сложной формы и является одним из важных методов обработки.
Процесс литья под давлением
Процесс литья под давлением можно приблизительно разделить на следующие 6 этапов:
(1) Смыкание формы
(2) Впрыск
(3) Выдержка под давлением
(4) Охлаждение
(5) Раскрытие формы
(6) Извлечение изделия
Вышеописанный процесс повторяется для производства продукции в цикле партии.
Почему мы используем литье под давлением?
Метод литья под давлением быстрый и эффективный, операция может быть автоматизирована, есть много цветовых вариантов на выбор, форма может быть от простой до сложной, размер от большого до маленького, размер изделия точен, продукт легко обновить, и можно создавать детали сложной формы.
(1) Поскольку пластификация расплава и моделирование течения при формовании нескольких пластических материалов осуществляются в бочке и полости формы соответственно, форма всегда может находиться в состоянии, когда расплав конденсируется или сшивается и быстро отверждается, что способствует сокращению цикла формования.
(2) При формовании расплав впрыскивается в пресс-форму после ее запирания, и расплав с хорошей текучестью мало изнашивает полость пресс-формы, поэтому один комплект пресс-форм может производить большое количество литых изделий.
(3) Один оператор часто может управлять двумя или более машинами для литья под давлением, особенно когда отлитые детали могут выгружаться автоматически, и можно управлять большим количеством машин, поэтому требуемый труд относительно низок.
(4) Все процессы формования, такие как закрытие пресс-формы, добавление пластикового материала, пластификация, впрыск, открытие пресс-формы и извлечение, выполняются действием машины для литья под давлением, что позволяет легко полностью автоматизировать процесс литья и реализовать программное управление.
(5) Благодаря высокому давлению в процессе литья под давлением возможно формование пластиковых деталей со сложной геометрией, четкими поверхностными узорами и маркировкой, а также высокой точностью размеров.
(6) С помощью совместного впрыска можно формовать более одного вида материала; он может эффективно формовать материалы с твердой кожей и вспенивающимся сердцем, термореактивные пластмассы и армированные волокнами пластмассы.
Поскольку формовка может осуществляться с помощью точной пресс-формы и точной гидравлической системы, а также с использованием микрокомпьютерного управления, можно получать изделия с высокой точностью.
(7) Высокая производственная эффективность, два комплекта пресс-форм могут содержать десятки или даже сотни полостей, поэтому десятки или даже сотни пластиковых деталей могут быть отлиты за один цикл.
(8) Отлитым деталям требуется лишь небольшая обрезка для использования, а отходы, образующиеся в процессе литья под давлением, могут быть переработаны, поэтому при литье под давлением очень мало отходов сырья.
(9) Литьё под давлением имеет преимущество использования нескольких пластиковых материалов одновременно для изготовления одной детали. Например, возможно формование TPU или металлических вставок с пластиковыми деталями.
Преимущества процесса литья под давлением
(1) Простой контроль качества: очень высокая точность поверхности и минимальные отклонения формы в пределах одной партии.
Литье под давлением — это высоко повторяемый процесс. Это означает, что вторая деталь в производстве будет такой же, как и первая. Это обеспечивает отличный контроль над согласованностью продукции и надежностью деталей при массовом производстве.
(2) Низкая себестоимость процесса: высокая начальная стоимость оснастки, но низкая стоимость одной детали. Главное преимущество литья под давлением — возможность эффективно наращивать объём производства.
Как только станок и пресс-форма готовы, цена за единицу продукции в процессе производства становится очень низкой. По мере производства большего количества деталей цена резко снижается.
(3) Пригодность для массового производства: как правило, процесс литья под давлением целесообразен только при массовом производстве изделий сложной формы и в других областях формования.
(4) Высокая производительность: обычный цикл литья под давлением составляет 30–60 с на форму; труд почти не требуется, а после настройки параметров термопластавтомата производство может идти непрерывно без частых ручных регулировок.
Недостатки процесса литья под давлением
(1) Высокие первоначальные инвестиции: для быстрого серийного литья необходимы термопластавтомат, оборудование для литья под давлением, литьевые формы и другое вспомогательное оборудование.
Поскольку стоимость машин для литья под давлением и литьевых форм относительно высока, начальные инвестиции велики, метод не подходит для мелкосерийного
Поэтому он не подходит для производства небольших партий пластиковых деталей.
(2) Высокие требования к конструкции: Если вы хотите наладить массовое производство деталей, вам необходимо убедиться в правильности конструкции с первого раза, потому что если впоследствии вам придется менять форму из-за проблем с конструкцией, стоимость замены формы также будет относительно высокой.
(3) Высокие требования к квалификации: Качество формованных изделий ограничивается множеством факторов, поэтому технические требования выше и сложнее для освоения.
Квалификация операторов оборудования для литья под давлением должна быть высокой; обычно требуется 5–10 лет опыта.
Более высокие требования к техническому опыту для персонала, занимающегося разработкой и производством пресс-форм, как правило, также требуют 5-10 лет опыта.
(4) Более длительное время подготовки к производству: ключевым аппаратом литья под давлением является пресс-форма, но цикл проектирования пресс-формы, различные технологии изготовления инструментов и испытания пресс-формы очень длительны и медленнее вводятся в производство.
В зависимости от размера и структуры идеи изделия, изготовление пресс-формы для литья под давлением обычно занимает 25-40 дней.
После готовности пресс-формы на этапе изготовления образцов требуется несколько раз отладить параметры машины для литья под давлением, чтобы достичь наиболее подходящих параметров для быстрого производства, что также занимает некоторое время.
(5) Из-за ограничения условий охлаждения сложнее формовать толстостенные пластиковые детали с большими отклонениями.
(6) Недостатки литья под давлением Высокие начальные затраты — главный недостаток литья пластмасс под давлением заключается в том, что оснастка для литья, машина для литья и вспомогательное оборудование очень дороги. Длительный срок выполнения — от концепции продукта до готовой детали могут уйти месяцы на проектирование, проверки, тестирование и изготовление оснастки.
Соображения, касающиеся литья под давлением
Прежде чем пытаться производить детали методом литья под давлением, рассмотрите следующие советы:
(1) Финансовые аспекты Первоначальные затраты: подготовка производства изделий методом литья под давлением требует значительных начальных инвестиций. Это важно учитывать заранее.
(2) Объём производства Определите количество необходимых деталей: при подходящем объёме литьё под давлением является наиболее экономичным методом производства.
Определите количество деталей, которые вы хотите получить от своих инвестиций (учитывайте затраты на разработку, тестирование, производство, сборку, маркетинг и распространение, а также ожидаемую цену продаж).
(3) Конструктивные аспекты Конструкция детали: раннее упрощение геометрии изделия и сокращение количества деталей принесут ощутимую пользу.
Проектирование оснастки: При проектировании пресс-формы заранее учитывайте дефекты, которые могут возникнуть в процессе производства. Продумайте расположение затворов и проведите моделирование с помощью программного обеспечения для обтекания пресс-формы, например Solidworks Plastics.
(4) Производственные аспекты Время цикла: максимально сократите цикл, используя технически совершенную оснастку. Небольшие изменения дают значительный эффект: экономия нескольких секунд на цикле при выпуске миллионов деталей существенно снижает затраты.
(5) Сборка Проектируйте детали так, чтобы свести сборку к минимуму. Основная причина в том, что сборка простых деталей после литья под давлением всё равно обходится относительно дорого. Оптимизация сборочных операций в производственном процессе позволит значительно сократить затраты труда.
Факторы, влияющие на качество литья под давлением
(1) Давление впрыска: давление необходимо для преодоления сопротивления течению расплава. Иными словами, давление литьевой машины должно компенсировать это сопротивление и обеспечивать плавное заполнение формы.
(2) Время впрыска: правильно выбранное время способствует оптимальному заполнению расплавом и играет важную роль в повышении качества поверхности изделия и уменьшении размерных отклонений.
(3) Температура впрыска: её необходимо поддерживать в подходящем диапазоне. При слишком низкой температуре расплав недостаточно пластифицируется, что ухудшает качество формованных деталей и усложняет обработку; при слишком высокой сырьё легко разлагается.
Резюме
Если вам предстоит крупносерийное производство пластиковых изделий методом литья под давлением, рассмотрите этот процесс. Ниже приведены важные рекомендации.
(1) До изготовления пластиковой формы опытный промышленный дизайнер и инженер по проектированию литьевых форм должны оптимизировать внешний вид и конструкцию изделия, чтобы не пришлось впоследствии тратиться на переделку формы из-за неудачных проектных решений.
(2) Перед официальным производством литьевой оснастки рекомендуется изготовить прототип на ЧПУ или с помощью 3D1печати для сборки и функционального тестирования.
(3) Найдите компанию, в штате которой есть инженеры по продукции, инженеры по проектированию литьевых форм, инженеры по производству форм, наладчики оборудования для литья под давлением, специалисты по контролю качества и несколько свободно говорящих по-английски менеджеров по продажам. Это обеспечит слаженную работу над технической частью, качеством и коммуникацией проекта.
Если вы плохо знакомы с отраслью, обратитесь в Zetarmold за комплексным сопровождением всего проекта.
С Zetar вы можете воплотить свой проект в жизнь в считанные дни. Более 20 англоговорящих специалистов и 7 опытных дизайнеров изделий и инженеров по проектированию пресс-форм готовы поддержать производственный процесс от идеи до воплощения - позвольте нам помочь воплотить вашу мечту в реальность!
Нужно коммерческое предложение для вашего проекта литья под давлением?Получите конкурентную цену, рекомендации DFM и график производства от инженерной команды ZetarMold.
Запросить бесплатное предложение → Полный обзор см. в нашем полном руководстве по литью под давлением.
