Переваги лиття під тиском пластику для серійного виробництва
Пластикові вироби виготовляють кількома основними методами: литтям під тиском, екструзією, термоформуванням, видувним і ротаційним формуванням та 3D-друком. Вибір технології залежить від форми та розмірів деталі, типу полімеру, необхідної точності, тиражу й допустимої собівартості виробу. Наприклад, лиття під тиском оптимальне для серійного виробництва деталей складної геометрії, тоді як екструзію використовують переважно для безперервного виготовлення профілів, труб, листів і плівок.
Основні способи виготовлення пластикових виробів
Під час переробки пластмаси матеріалу надають потрібну форму під дією температури, тиску, вакууму або обертання. Кожен із методів має свою сферу застосування: одна технологія краще підходить для точних деталей, інша — для порожнистих виробів, упаковки чи безперервного виробництва профілів.
| Метод | Для яких виробів | Оптимальний масштаб | Головна особливість |
| Лиття під тиском | Корпуси, технічні деталі, кріплення, компоненти складної форми | Середні та великі серії | Висока точність і повторюваність |
| Екструзія | Профілі, труби, плівки, листи | Великі обсяги | Безперервне виробництво |
| Термоформування | Упаковка, лотки, оболонки | Середні та великі серії | Формування нагрітого листа |
| Видувне формування | Пляшки, каністри, контейнери | Великі серії | Виробництво порожнистих виробів |
| Ротаційне формування | Баки, резервуари, великі порожнисті деталі | Малі та середні серії | Підходить для великих виробів |
| 3D-друк | Прототипи, дослідні та одиничні деталі | Одиниці та малі серії | Не потребує традиційної прес-форми |
Спосіб виготовлення виробів варто визначати ще на етапі проєктування. Конструкція, яка добре підходить для лиття, не обов’язково буде технологічною для термоформування або екструзії.
Як тип полімеру впливає на спосіб виготовлення
Термопласти можна нагрівати до пластичного або розплавленого стану, формувати, охолоджувати, а за потреби повторно нагрівати. До поширених термопластичних полімерів належать поліетилен, ПВХ, поліпропілен, полістирол і поліаміди. Саме термопласти найчастіше переробляють литтям під тиском, екструзією, термоформуванням та видувним формуванням.
Під час нагрівання термопласту полімер переходить у стан, у якому його можна переміщувати та формувати. Після охолодження виріб зберігає задану геометрію. Температурний режим залежить від конкретного полімеру та технологічних вимог до готових виробів.
Для виготовлення виробів з термореактивних пластмас можуть застосовувати пресування у нагрітій прес-формі. Прес-порошок або попередньо сформовані таблетки поміщають у форму, після чого матеріал під дією температури й тиску заповнює її порожнину та затвердіває. Такий принцип використовують, зокрема, під час пресування деяких фенопластів та амінопластів. Після затвердіння ці полімери вже не переходять повторно у пластичний стан при нагріванні.
Лиття пластмас під тиском
Лиття під тиском застосовують для виготовлення пластмасових виробів складної форми, коли важливі точність розмірів, повторюваність деталей і можливість серійного виробництва. Метод підходить для корпусів, кріплень, технічних компонентів, деталей побутової техніки, електроніки та інших виробів різних форм і розмірів.
Під час процесу гранули полімеру завантажують у литтєву машину, де матеріал нагрівається та переміщується вздовж циліндра за допомогою шнека. Розплавлений термопласт через сопло під тиском подається у закриту прес-форму та заповнює її порожнину. У сучасних машин матеріал переважно переміщується шнеком, хоча в окремих типах обладнання подача може виконуватися поршнем.
Після заповнення прес-форми починається охолодження. Коли пластмаса набуває достатньої жорсткості, форму відкривають, а готовий виріб виштовхується. Далі цикл повторюється. У прес-формі також можна виготовляти деталі з металевою арматурою або іншими закладними компонентами, якщо це передбачено конструкцією виробу.
Екструзія пластмас
Екструзія — це безперервний метод переробки термопластів, який застосовують для виготовлення профілів, труб, шлангів, листів, плівок, кабельних покриттів та інших виробів із постійним поперечним перерізом. Для екструзії широко використовують поліетилен, ПВХ та інші термопластичні полімери.
Сировина надходить у циліндр екструдера, де нагрівається та переміщується обертанням шнека. У процесі руху матеріал переходить у пластичний або розплавлений стан. Дозування сировини, температура зон екструдера та швидкість обертання шнека впливають на стабільність процесу й характеристики готових виробів.
Далі розплав продавлюється через формувальну головку, яка задає майбутньому виробу необхідний профіль. Після виходу з головки матеріал охолоджують і калібрують. Під час виробництва листових матеріалів полотно може проходити через валки, що допомагають забезпечити необхідну товщину та геометрію. Методом екструзії випускають як прості профілі, так і багатокомпонентні вироби з кількох полімерів.
Термоформування пластмас
Термоформування застосовують для виготовлення виробів із листового термопластичного матеріалу. Листовий полімер спочатку нагрівають до температури, за якої він стає достатньо пластичним, після чого надають йому форму за допомогою матриці, вакууму або тиску.
Одним із поширених варіантів є вакуумне формування. Нагрітий лист розташовують над формою, а повітря між матеріалом і поверхнею форми видаляють. Під дією різниці тиску пластик повторює задану геометрію. Після охолодження зайвий матеріал обрізають.
Таким методом виготовляють упаковки, лотки, контейнери, захисні оболонки та інші тонкостінні пластмасові вироби. Можливості термоформування значною мірою залежать від початкової товщини листа, глибини формування та геометрії деталі.
Видувне формування
Видувне формування використовують переважно для виробництва порожнистих пластмасових виробів: пляшок, каністр, флаконів, контейнерів та технічних ємностей. Особливо поширене воно у виробництві упаковки з поліетилену та інших термопластів.
Під час процесу нагріту полімерну заготовку поміщають у форму та подають усередину повітря під тиском. Матеріал розширюється і притискається до стінок форми, повторюючи її конфігурацію. Після охолодження форму відкривають і готовий виріб вилучають.
Технологія дозволяє отримувати порожнисті предмети з відносно малою масою та контрольованою товщиною стінок. Конкретний спосіб видування вибирають залежно від матеріалу, форми упаковки, її об’єму та вимог до готового виробу.
Ротаційне формування пластмас
Ротаційне формування застосовують для виготовлення великих порожнистих виробів, зокрема баків, резервуарів, контейнерів, корпусів та інших деталей, для яких потрібна цілісна конструкція без складного з’єднання окремих частин.
На початку процесу у порожнину форми виконують дозоване завантаження полімерної сировини. Найчастіше використовують дрібнодисперсний порошок, зокрема порошки на основі поліетилену. Після завантаження форму нагрівають і одночасно обертають у декількох площинах.
Під час обертання нагрітий порошок поступово розподіляється по внутрішній поверхні та формує стінки виробу. Далі форму охолоджують, обертання зупиняють і деталь виймають. Ротаційне формування доцільне для великих порожнистих виробів і малих або середніх серій, де використання складного оснащення для лиття під тиском може бути економічно невиправданим.
Як вибрати метод виготовлення пластикового виробу
Універсального способу, який однаково добре підходить для всіх пластмасових виробів, немає. Метод виробництва потрібно підбирати під конкретний виріб і його технологічні характеристики.
Під час вибору варто враховувати:
- Матеріал. Поліетилен, ПВХ та інші термопластичні полімери мають різні температури й режими переробки, а вироби з термореактивних матеріалів можуть потребувати пресування.
- Геометрію. Для деталей складної форми часто застосовують лиття під тиском, для профілів і труб — екструзію, для порожнистої упаковки — видувне формування.
- Розміри та товщину стінок. Вони впливають на заповнення форми, охолодження матеріалу та стабільність геометрії готового виробу.
- Тираж. Виготовлення прес-форми має сенс насамперед для серійного виробництва, тоді як для прототипів та одиничних деталей можна використовувати технології без традиційної форми.
- Вимоги до якості та собівартості. Необхідно оцінювати не лише вартість оснащення, а й тривалість циклу, продуктивність обладнання, витрати полімеру та собівартість однієї деталі в межах запланованої серії.
Технологію варто визначати до запуску виробництва. Правильно підібраний метод враховує властивості пластмаси, конструкцію деталі та запланований обсяг випуску, що дозволяє отримувати стабільні за параметрами пластмасові вироби без невиправданого ускладнення технологічного процесу.
