Какие типы пресс-форм используются при литье под давлением?

В индустрии литья под давлением пресс-формы служат основой для производства. Расплавленный пластик формирует окончательный внешний вид, размеры и структуру готовых деталей внутри полости пресс-формы. Многие инженеры по закупкам и исследованиям и разработкам часто задаются вопросом, какую категорию пресс-форм выбрать для разработки нового проекта. Различные типы пресс-форм значительно различаются по стоимости, сроку службы, эффективности производства и точности деталей. Неправильный выбор пресс-формы может привести к неоправданным затратам, недостаточной производственной мощности или несоответствию проектным требованиям. Основываясь на реальном опыте проектов по литью под давлением, эта статья рассматривает распространенные классификации пресс-форм, их особенности и сценарии применения, помогая клиентам быстро и правильно выбрать пресс-форму.

1. Классификация по количеству полостей

1. Одногнездная форма (1 из 1)

Пресс-форма, содержащая только одну полость для изделия, позволяющая изготавливать один компонент за один цикл формования.

• Преимущества : Простая конструкция, короткие сроки изготовления пресс-форм, удобство отладки, стабильные размеры, простота модификации изделия. Подходит для изготовления сложных деталей со строгими допусками по размерам.
• Недостатки : низкая производительность, высокая себестоимость литья под давлением, не подходит для сверхкрупносерийного массового производства.
• Области применения : мелкосерийное прототипирование, сложные детали, изготовленные на заказ, крупные пластиковые корпуса, медицинские компоненты и разработка образцов.

2. Многогнездная форма (многовыходная, 1×2 / 1×4 / 1×8 / 1×16 и т. д.)

Одна пресс-форма, оснащенная двумя или более одинаковыми полостями, позволяющая изготавливать множество идентичных деталей за один цикл открытия и закрытия пресс-формы.

• Преимущества : Повышенная производительность и снижение себестоимости единицы продукции при обработке стандартных компонентов в больших объемах.
• Недостатки : Более высокие инвестиции в пресс-форму; более высокие требования к качеству изготовления пресс-формы и процессу формования. Необходимо обеспечить сбалансированное заполнение и давление во всех полостях; в противном случае возникнут несоответствия размеров или внешнего вида деталей. Более высокие затраты на модификацию.
• Области применения : крышки для бутылок, мелкая фурнитура, товары повседневного спроса и мелкие компоненты бытовой электроники для массового производства.

3. Семейная плесень (множество разнородных полостей)

Одна пресс-форма, содержащая полости для нескольких различных деталей, позволяющая производить множество отдельных компонентов за один цикл литья под давлением.

• Преимущества : Снижение общих затрат на изготовление пресс-форм для набора отдельных мелких компонентов в рамках одного проекта.
• Недостатки : Неравномерное заполнение, вызванное изменением объема и веса детали. Модификация одной полости повлияет на всю форму. Не подходит для длительного крупномасштабного массового производства.
• Области применения : прототипные образцы и мелкосерийные сборочные узлы.

2. Классификация по системе литников: формы с холодным и горячим литником.

1. Плесень, образующаяся при холодном литье

Обычная литьевая форма общего назначения. Расплавленный пластик течет по литникам и каналам в полости. С каждым производственным циклом формируются сплошные литниковые каналы и каналы.

• Преимущества : низкая стоимость пресс-форм, простота обслуживания, совместимость с большинством марок пластмасс и низкие технические барьеры для эксплуатации.
• Недостатки : Образуются отходы литников; переработка некоторых материалов ограничена. Более высокие потери материала при использовании многогнездных пресс-форм и несколько более длительный цикл. На деталях больших размеров могут появляться следы от литниковых каналов.
• Применение : Большинство обычных пластиковых изделий для проектов среднего и малого объема производства.

2. Форма для горячего литья

Нагревательные элементы устанавливаются внутри литниковой системы, чтобы постоянно поддерживать расплавленный пластик внутри литников. Твердые литниковые отходы не образуются, и расплав подается непосредственно в полости. Существуют два типа литниковых систем: с одной точкой горячего литья и с несколькими точками горячего литья.

• Преимущества : Отсутствие отходов литников и экономия материала; сокращение цикла формования и повышение производительности; оптимизация заполнения формы за счет уменьшения количества сварных швов для деталей больших размеров или с несколькими полостями; более чистый внешний вид литникового канала.
• Недостатки : Значительно более высокая стоимость пресс-формы; требуется отдельный регулятор температуры горячеканальной системы; от операторов требуются более высокие квалификационные знания по техническому обслуживанию; несовместимость с некоторыми термочувствительными пластмассами.
• Области применения : крупносерийное производство, детали с эстетичным внешним видом, крупные корпуса и прецизионные многогнездные изделия, такие как компоненты для автомобилей и бытовой техники.

3. Специальные пресс-формы для специальных процессов формования

1. Форма для литья под давлением

Используется в процессе литья под давлением: сначала впрыскивается жесткая подложка, затем на твердую пластиковую поверхность наносится термоэластопласт (TPE) или мягкий эластомер методом литья под давлением. Может быть реализован с помощью двух последовательных комплектов пресс-форм или интегрированной ротационной формы для литья под давлением.

• Особенности : Точное позиционирование необходимо для обеспечения прочного соединения твердых и мягких материалов; строгий контроль температуры пресс-формы напрямую определяет адгезионные свойства при формовании.
• Типичная продукция : рукоятки для инструментов, противоскользящие накладки и водонепроницаемые уплотнительные элементы.

2. Двухцветная литьевая форма

Вращающаяся пресс-форма в сочетании с двухцветными литьевыми машинами. Пресс-форма вращается в нужном положении для последовательного впрыскивания двух разных цветов или материалов, обеспечивая цельное однокомпонентное формование.

• Особенности : Высокие инвестиции как в пресс-формы, так и в оборудование; высокая эффективность производства и безупречный визуальный эффект.
• Области применения : корпуса бытовой электроники и косметическая упаковка.

3. Пресс-форма для литья под давлением с использованием газа

Специальные пресс-формы, оснащенные газовыми штифтами. В процессе формования газ под высоким давлением впрыскивается для создания полых внутренних структур внутри деталей.

• Преимущества : Уменьшенная толщина стенок, минимизация усадочных раковин и снижение веса готовых деталей.
• Области применения : Ручки для толстых стен и крупные декоративные элементы.

4. Классификация по типу стали для пресс-форм и сроку службы.

1. Прототип / Малосерийное изготовление методом мягкой литьевой формы

Изготовлено из предварительно закаленной стали, такой как P20 и 718H, без закалки.

• Срок службы : десятки тысяч выстрелов.
• Особенности : Низкая стоимость пресс-форм и короткие сроки изготовления. Используется для проверки конструкции и мелкосерийного опытного производства, не для долгосрочного массового производства.

2. Массовое производство твердых форм

Используется закаленная и отпущенная сталь марок, включая S136, H13 и NAK80.

• Срок службы : от сотен тысяч до более миллиона циклов работы. Хорошая износостойкость, коррозионная стойкость и способность к полировке. Идеально подходит для деталей с эстетичным внешним видом и для долгосрочных проектов по массовому экспорту.

Рекомендации по выбору: для деталей с зеркальной полировкой предпочтительнее сталь S136; для конструкционных элементов общего назначения – 718H; для деталей с высокой износостойкостью – сталь H13.

5. Краткие рекомендации по выбору подходящих пресс-форм для литья под давлением

• Объем производства : для мелкосерийного прототипирования выбирайте одногнездные мягкие пресс-формы; для крупносерийных заказов рассмотрите многогнездные пресс-формы и оцените целесообразность использования горячеканальных систем.
• Качество поверхности : для деталей, имеющих эстетичный вид, рекомендуется использовать высокопрочную инструментальную сталь; при необходимости для минимизации следов от литниковых каналов можно применять горячеканальную систему.
• Технологические требования : формование методом литья под давлением с использованием специальных форм для изделий с мягким захватом; ротационные двухцветные формы для создания визуальных эффектов с использованием двух материалов/двух цветов.
• Бюджетные ограничения : Холодноканальная система экономически эффективна при ограниченном бюджете; горячеканальная система может компенсировать дополнительные затраты на пресс-форму за счет экономии материалов при достаточно больших объемах производства.

Заключение

Не существует универсально лучшей литьевой формы — есть только наиболее подходящая. Одногнездные/многогнездные, с холодным/горячим каналом, мягкие/жесткие формы и формы для специальных технологических процессов должны быть всесторонне оценены с учетом объемов производства, требований к внешнему виду, свойств материалов и бюджета проекта. Разумное планирование формы на ранних этапах разработки помогает избежать рисков, связанных с затратами, качеством и производственными мощностями на более поздних этапах производства.