Точностьлитье под давлениемВ общепринятом понимании это изделия,-отлитые под давлением и отвечающие строгим требованиям по размерным допускам, геометрическим допускам и шероховатости поверхности. Для достижения прецизионного литья под давлением требуется множество факторов, но наиболее важными являются четыре элемента: пластиковое сырье, формы для литья под давлением, процесс литья под давлением и оборудование для литья под давлением (машина для литья под давлением).
Прецизионные литьевые-пластмассы
Пластмассы, подходящие для прецизионного литья под давлением, должны обладать такими характеристиками, как высокая механическая прочность, хорошая стабильность размеров, отличное сопротивление ползучести и широкий диапазон адаптации к окружающей среде. Для прецизионного литья под давлением обычно используются следующие четыре типа пластмасс:
① ПОМ и ПОМ, армированный углеродным волокном (CF), или ПОМ, армированный стекловолокном (GF). Этот материал характеризуется хорошим сопротивлением ползучести, усталостной прочностью, атмосферостойкостью и диэлектрическими свойствами, а также является -огнестойким. Добавление смазочных материалов облегчает отделение формы.
② PA и армированный стекловолокном PA66. Особенности: высокая ударопрочность и износостойкость, хорошие свойства текучести, возможность формования изделий с толщиной стенок 0,4 мм. Армированный стекловолокном PA66 обладает хорошей термостойкостью (температура плавления 250 градусов), но его недостатком является гигроскопичность; как правило, после формования требуется кондиционирование влагой.
③ Полиэстер, армированный ПБТ. Особенности: короткий цикл формования. Сравнение времени формования следующее: PBT Меньше или равно POM ~ PA66 Меньше или равно PA6.
④ ПК и ПК, армированный стекловолокном. Характеристики: хорошая износостойкость, повышенная жесткость после армирования, хорошая стабильность размеров, хорошая атмосферостойкость, огнестойкость и хорошая формуемость.
Прецизионные формы для литья под давлением
Пресс-формы, используемые для прецизионного литья под давлением, должны обладать следующими характеристиками:
① Высокая точность пресс-формы.
Это в первую очередь зависит от того, соответствуют ли требованиям размеры полости формы, ее расположение или точность поверхности разъема.
② Хорошая обрабатываемость и жесткость.
При проектировании конструкции пресс-формы количество полостей не должно быть чрезмерным, а опорная плита, опорная пластина и стенки полостей должны быть толще, чтобы предотвратить сильную упругую деформацию деталей под воздействием высокой температуры и высокого давления.
③ Хорошая производительность расформовки продукта.
В идеале форма должна иметь небольшое количество полостей, меньшее количество и более короткие полозья и более высокую шероховатость поверхности, чем у обычных форм, что облегчает извлечение из формы.
④ Сталь для прецизионных форм.
Следует выбирать-высокопрочную легированную сталь; материалы, используемые для полостей и полозьев, должны подвергаться строгой термической обработке и выбирать материалы с высокой твердостью (формующие детали должны достигать примерно 52 HRC), хорошей износостойкостью и сильной коррозионной стойкостью.
Прецизионная машина для литья под давлением
Характеристики с точки зрения технических параметров
По давлению впрыска обычные термопластавтоматы работают при 147–177 МПа; прецизионные термопластавтоматы работают при давлении 216–243 МПа; и машины для литья под давлением сверх-высокого-давления работают при 243–392 МПа. В машинах для прецизионного литья под давлением необходимо использовать машины для литья под высоким-давлением по следующим причинам:
①
Повысить точность и качество прецизионных изделий, поскольку давление впрыска оказывает наиболее существенное влияние на скорость усадки изделия при формовании. При достижении давления впрыска 392 МПа степень формовочной усадки изделия практически равна нулю. На этом этапе на точность изделия влияют только плесень или окружающая среда. Испытания показали, что увеличение давления впрыска с 98 МПа до 392 МПа повышает механическую прочность на 3–33%.
②
Для уменьшения толщины стенок прецизионных изделий и увеличения длины формовки. На примере ПК обычная машина с давлением впрыска 177 МПа может формовать изделия с толщиной стенок 0,2–0,8 мм, а прецизионная машина с давлением впрыска 392 МПа может формовать изделия толщиной от 0,15 до 0,6 мм. Машины для литья под давлением сверх-высокого-давления могут производить изделия с большей длиной потока.
③
Увеличение давления впрыска позволяет полностью использовать эффективность скорости впрыска. Для достижения номинальной скорости впрыска есть только два пути: один — увеличить максимальное давление впрыска системы; другой — изменить параметры винта, чтобы увеличить соотношение длины-к-диаметру. Прецизионные термопластавтоматы требуют высоких скоростей впрыска. Если взять в качестве примера прецизионную термопластавтомату DEMAG-немецкого производства (60–420 т), скорость впрыска может достигать 1000 мм/с, а ускорение шнека — 12 м/с².
Характеристики прецизионных термопластавтоматов с точки зрения управления
① Требования к повторяемости (воспроизводимости) параметров литья под давлением.
② Требования к качеству пластификации.
③ Контроль температуры рабочего гидравлического масла.
④ Требования к выдерживанию давления.
⑤ Требования к контролю температуры пресс-формы.
Гидравлическая (масляная) система прецизионного термопластавтомата
- ① В гидравлической системе должны использоваться пропорциональные компоненты, такие как пропорциональные клапаны давления, пропорциональные клапаны расхода или серворегулируемые насосы.
- ② В механизмах зажима с прямым-давлением гидравлические контуры зажимной и впрыскивающей частей должны быть разделены.
- ③ Из-за высокой скорости прецизионных термопластавтоматов необходимо увеличить скорость срабатывания гидравлической системы.
- ④ Гидравлическая система прецизионных термопластавтоматов должна полностью включать в себя интегрированную конструкцию механических, электрических, гидравлических и контрольно-измерительных систем.
Конструктивные характеристики прецизионных термопластавтоматов
① Из-за высокого давления впрыска прецизионных термопластавтоматов жесткость зажимной системы имеет решающее значение, а параллельность движущихся и неподвижных плит должна контролироваться в диапазоне от 0,05 до 0,08 мм.
② Формы низкого-давления должны быть защищены, а точность усилия зажима должна строго контролироваться, поскольку величина усилия зажима влияет на степень деформации формы, что в конечном итоге влияет на размерные допуски отливаемых деталей.
③ Скорость открытия и закрытия формы должна быть высокой, обычно около 60 мм/с.
④ Пластифицирующие компоненты: шнек, головка винта, невозвратное кольцо и цилиндр должны иметь конструкционную форму, обеспечивающую сильную пластифицирующую способность, хорошую гомогенизацию и высокую эффективность впрыска; Крутящий момент винтового привода должен быть большим и обеспечивать бесступенчатое регулирование скорости. Исходя из этого, в прецизионных машинах для литья под давлением часто используются модульные блоки для адаптации к производственным потребностям различных прецизионных пластиковых деталей, как показано на рисунке.
Мы знаем, что независимо от типа прецизионного термопластавтомата, он в конечном итоге должен иметь возможность стабильно контролировать повторяемость размеров и повторяемость качества отливаемых изделий.
Крупнейшие производители прецизионных термопластавтоматов
В области разработки машин для точного литья под давлением ведущие производители, представляющие современный мировой уровень, включают немецкие компании, такие как KraussMaffei, Demag и Arburg, а также японские компании, такие как Nissei, JSW и Sumitomo Heavy Industries. Среди них машина для прецизионного литья под давлением, выпущенная немецкой компанией Arburg, имеет коробчатую-конструкцию зажимного механизма, что значительно повышает точность зажима.
Проблемы усадки пластиковых деталей, отлитых под давлением.
На усадку формованных пластиковых деталей влияют четыре фактора: термическая усадка, усадка при фазовом переходе, ориентационная усадка и усадка при сжатии.
Влияние каждого фактора усадки на прецизионное литье под давлением анализируется ниже:
① Термическая усадка
② Усадка при фазовом переходе
③ Ориентационная усадка
④ Усадка при сжатии
① Термическая усадка:Термическая усадка является неотъемлемой теплофизической характеристикой формовочного материала и материала формы. Более высокие температуры пресс-формы приводят к более высоким температурам продукта, что приводит к увеличению фактической усадки. Поэтому температура формы не должна быть слишком высокой при точном литье под давлением.
② Усадка при фазовом переходе:В кристаллических смолах в процессе ориентации происходит кристаллизация макромолекул, вызывающая усадку из-за уменьшения удельного объема. Это называется усадкой фазового перехода. Более высокие температуры формы приводят к более высокой кристалличности и большей усадке; однако, с другой стороны, повышенная кристалличность увеличивает плотность продукта, снижает коэффициент линейного расширения и, следовательно, уменьшает усадку. Следовательно, фактическая скорость усадки определяется совместным действием этих двух факторов.
③ Ориентационная усадка:Из-за вынужденного растяжения молекулярных цепей в направлении потока макромолекулы имеют тенденцию скручиваться и восстанавливаться при охлаждении, что приводит к усадке в направлении ориентации. Степень молекулярной ориентации связана с давлением впрыска, скоростью впрыска, температурой смолы и температурой формы, но главным образом со скоростью впрыска.
④ Усадка при сжатии:Большинство пластмасс сжимаемы, а это означает, что их удельный объем значительно изменяется под высоким давлением. При обычных температурах увеличение давления впрыска уменьшает удельный объем формованного изделия, увеличивает его плотность, снижает коэффициент линейного расширения, существенно снижает усадку. Соответствующий сжимаемости формовочный материал обладает эффектом упругого восстановления, что снижает усадку изделия.