термоформування пластиків
Одними з найпопулярніших методів формування є вакуумне, пневматична, механічне, а також і деякі інші види формувань, при цьому можливі їх різні комбінації. Властивості готових виробів при використанні даних методів ідентичні.
При вакуумному формуванні заготівля приймає свою остаточну форму під дією атмосферного тиску (1 атм = 0,1 Н / мм2), тому цей метод найкращий для тонкостінних виробів. Спочатку заготовку притискають по периметру до робочої камері вакуум-формувальної машини притискної рамою над технологічної формуючої оснащенням. Потім за допомогою нагрівального пристрою розігрівають до високоеластичного стану і заготівля витягується. Потім в порожнині, утвореної поверхнями заготовки і формуючої матриці (або формуючого пуансона), створюють розрядження, в результаті чого за рахунок виникаючого перепаду тиску пластифицированная заготовка притискається до форми інструменту під зовнішнім тиском повітря і відбувається формування виробу. Після охолодження вироби до температури його формоустойчивости його витягають (знімають) з формуючого інструмента, попередньо відкривши притискну раму. Перевага вакуумного формування полягає в тому, що тонкостінні фасонні деталі з великою площею поверхні можуть виготовлятися із застосуванням простих інструментів. Технологія вакуумного формування дозволяє виготовляти деталі з низькою або великий серійністю з помірними витратами, істотно зниженими, ніж при литті під тиском.
Процеси пневмоформування відрізняються від вакуумного формування тільки тим, що перепад тиску створюють за рахунок використання в якості робочого середовища стисненого газу, як правило, стисненого повітря, з надлишковим тиском до 2,5 МПа. Тому при товщині формованих заготовок більше 5 мм або для отримання виробів з високою точністю рекомендується застосовувати пневматична формування, так як матеріал притискається до формообразующему інструменту високим тиском (від 7 бар = 0,7 Н / мм2 до 10 бар = 1 Н / мм2).
При гідравлічному формуванні роль робочого середовища виконує підігріта рідина, що нагнітається насосом під тиском 0,15-2,5 МПа.
Механічне формування (механотермоформованіе) відрізняється від процесів пневматичного формування тим, що надання плоскою розігрітій заготівлі форми готового виробу здійснюється за рахунок її механічної витяжки металевим пуансоном.
Сучасні технології виробництва передбачають і поєднання різних методів формування виробів, наприклад пневмовакуумний, пневмомеханічний і т.п. Зверніть увагу, що якщо кінцевий виріб передбачає реалізацію тонкої структури або наявність дрібного об'ємного малюнка, то рекомендується використовувати заготовки з товщиною менше 5 мм.
Перед прийняттям рішення про отримання вироби методами термоформування варто брати до уваги:
- тип формованого матеріалу
- геометрію готового виробу
- формоутворювальну оснащення
- наявне обладнання
Позитивне, негативне, негативно-позитивний, вільне формування вибираються відповідно до вимог до якості внутрішньої і зовнішньої поверхонь вироби.
При позитивному формуванні (формування на пуансоні) внутрішня поверхня вироби в точності відтворює форму або малюнок формуючого інструмента, тому що заготівля прилягає до технологічної оснастки своєї внутрішньої стороною. Там, де у позитивних форм утворюється ділянка меншої товщини, у негативних форм виникає ділянку більшої товщини. При високих вимогах до допускам слід використовувати позитивне формування, так як при охолодженні деталь стискається на інструменті.
Якщо необхідно отримати виріб з хорошою внутрішньою поверхнею, то рекомендується формування на пуансоні. А якщо вимоги пред'являються до зовнішньої поверхні виробу, то навпаки рекомендується формування в матриці. Негативний формування (формування в матриці) дає можливість отримувати вироби, зовнішня поверхня яких в точності відтворює форму або малюнок внутрішньої поверхні матриці.
Вільне формування здійснюють в проймі притискної рами машини без використання формуючого інструмента.
Варто звернути увагу, що виготовлення пуансонів механічною обробкою простіше, ніж виготовлення матриць, тому при відсутності жорстких вимог до виробу, економічніше виробляти формоутворення на пуансоні. При формуванні в матриці усадка трохи більше, ніж при формуванні на пуансоні, і до того ж вона має велику неоднорідність для різних розмірів одного і того ж вироби. Це пояснюється тим, що сам пуансон перешкоджає розвитку усадки. Однак з'їм виробів з пуансона вимагає великих зусиль, так що якщо формотворчих деталі виконані з відносно не дуже міцної матеріалу - наприклад, з гіпсу, - то підвищений знос має місце саме у пуансонов.
Попередня механічна або пневматична витяжка дозволяє знизити разнотолщинность вироби, але не може виключити її. На малюнку 9 наведені приклади різнотовщинності при використанні різних методів формування.
Щоб уникнути утворення складок, відразу після пластифікації заготовки необхідно нагнітати повітря, а в разі негативного формування призвести витяжку. Витягування має відбуватися на висоті, що дорівнює приблизно 2/3 висоти технологічної формотворним оснащенням. Далі технологічне оснащення (інструмент) «одягає на себе» пластифицированную заготовку і вводиться розрідження.
Швидше за все заготівля охолоджується в місцях, де полімер найбільш прилягає до технологічної оснастки. Далі виріб охолоджується за допомогою повітря. Зверніть увагу, що змочування водою ще недостатньо охолодженого виробу може привести до утворення напружень. Змочування водою можливо лише тоді, коли поверхня вже досить охолоджена, що виключає «заморожування» виникаючої напруги. Завдяки цьому способу обробки забезпечується рівномірна товщина стінок і зменшення внутрішньої напруги. Для отримання виробів відмінної якості і мінімізації ризиків викривлення виробів рекомендується досягати повного охолодження деталей в окремій рамі вже після виймання з формотворного інструменту (дійсно для деяких видів матеріалів).
Рекомендується проводити охолоджування в таких рамах, які відповідають геометрії формотворною технологічної оснастки (формуючого інструмента). При цьому можна багаторазово використовувати старі формуючі інструменти або спеціальні дерев'яні форми.
Високі температури формування, повільне охолодження і по можливості низька температура вироби при вилученні з форми, а також обрізка країв безпосередньо після виготовлення - все це сприяє зменшенню викривлення вироби.
Отже, процес отримання готового виробу може складатися з безлічі всіляких етапів або виключати деякі з них, але, в загальному, переважна технологія формоутворення складається з:
- установки і затиску заготовки в рамі
- нагрівання заготовки до досягнення достатньої еластичності
- первинного формування вироби (попередня витяжка)
- основного формування вироби (надання остаточної форми)
- охолодження (готовий виріб)
- виїмки вироби з формотворним оснащенням і вирубка / обрізка вироби
а - а не випромінювача
а1 - показники істотно залежать від здійснює роботи персоналу і використовуваного обладнання
* У поперечному напрямку приблизно половина зазначеного значення
** Для граничного коефіцієнта витягування, спеціально для негативного формування
*** E-CTFE між 170 і 240 ° C володіє дуже низьким подовженням при розриві і не повинен оброблятися в цьому діапазоні температур.
Детальну брошуру "Формоутворення термопластів. Термоформування. Нагрівання. Гнучка" Ви знайдете в розділі "Завантажити" -> "Листівки з описами".