Plastiko gamybos liejimo technologijos ir tinkami plastiko tipai
Liejimas yra gamybos technika, plačiai naudojama plastikiniams gaminiams kurti, ypač kai reikalingi lygūs paviršiai, detalios formos arba mažo ir vidutinio masto gamyba. Skirtingai nuo liejimo įpurškimu, kuriam reikalingas aukštas slėgis ir specializuoti įrenginiai, liejimas yra santykinai paprastesnis, nes plastikinė medžiaga, skysta arba tirpalo pavidalo, pilama į formą ir tada sukietėja aušinant, vykstant cheminėms reakcijoms arba tirpiklio garinimui. Šiame straipsnyje aptariami pagrindiniai liejimo technologijų principai plastiko gamyboje, proceso etapai, jo privalumai ir trūkumai bei tinkamiausios plastiko rūšys.
Kas yra plastiko liejimo technika?
Apskritai liejimas yra objekto formavimo procesas, kai į formą pilama skysta medžiaga, kuri vėliau sukietėja ir prisitaiko prie formos ertmės formos. Plastiko kontekste „skystis“ gali reikšti kelis dalykus: dviejų komponentų dervą, kuri reaguoja ir sudaro kietą polimerą, išlydytą plastiką arba plastiką, ištirpintą tirpiklyje (liejimas tirpikliu). Sukietėjus, produktas išimamas iš formos ir paprastai apdorojamas, pavyzdžiui, pjaustomas, šlifuojamas arba dengiamas.
Liejimo technologijos dažnai naudojamos kuriant prototipus, dekoratyvinius komponentus, permatomus lęšius ar dangčius, dangas ir net pramonines detales su specifinėmis geometrijomis, kurias sunku pasiekti kitais procesais. Kadangi tai labai priklauso nuo medžiagų srauto savybių ir liejimo formos konstrukcijos, plastiko pasirinkimas yra labai svarbus norint pasiekti tvirtų, stabilių ir be defektų rezultatų.
Plastiko liejimo būdų tipai
1. Dervos liejimas (cheminės reakcijos pagrindu atliekamas liejimas)
Tai populiariausias šiuolaikinio plastiko liejimo būdas. Derva (dažniausiai du komponentai: derva ir kietiklis) sumaišoma ir supilama į formą. Tuomet vyksta polimerizacijos reakcija, dėl kurios ji sukietėja.
Medžiagų pavyzdžiai: poliuretano (PU) derva, epoksidinė derva, poliesterio derva.
Tinka: detaliems komponentams, hobio / amatų gaminiams, pramoniniams prototipams, elektros komponentams (puodavimui).
2. Tirpiklio liejimas (liejimas iš tirpalo)
Polimeras tirpinamas tinkamame tirpiklyje, kol susidaro tirštas tirpalas, o tada pilamas ant lygaus paviršiaus arba formos. Tirpiklis lėtai išgaruoja, palikdamas plastikinę plėvelę.
Medžiagų pavyzdžiai: PVC, celiuliozės acetatas, PVA, kai kurios akrilo rūšys tam tikrose sistemose.
Tinka: plonoms plėvelėms, lankstiems lakštams, dangoms, membranoms.
3. Lydymosi liejimas (liejimas iš lydalo)
Plastikas kaitinamas, kol išsilydo ir tampa takus, tada pilamas į formą, o atvėsęs vėl sukietėja. Šis metodas yra sudėtingesnis, nes daugelis termoplastų išsilydę yra didelio klampumo, todėl reikia kontroliuoti temperatūrą, o kartais ir slėgį.
Medžiagų pavyzdžiai: kai kurios nailono rūšys ir specialūs termoplastai (priklausomai nuo pritaikymo ir įrangos).
Tinka: tam tikroms reikmėms, kurios leidžia stabilų kaitinimą ir karščiui atsparias formas.
Bendrieji liejimo proceso etapai
Nors tipai skiriasi, liejimo procesas paprastai atliekamas šiais etapais:
1. Liejimo formos projektavimas ir paruošimas
Liejimo formos gali būti pagamintos iš silikono (kad būtų galima gauti daug detalių ir lengvai išimti), metalo, stiklo arba kieto plastiko. Silikonas dažnai pasirenkamas dervos liejimui, nes jis yra lankstus, atsparus daugeliui dervų ir lengvai išimamas iš formos.
2. Atpalaiduojančios medžiagos vartojimas
Atlaisvinimo priemonės neleidžia produktui prilipti prie formos. Tai ypač svarbu kietoms formoms arba dervinėms medžiagoms, kurios linkusios „įkąsti“ formos paviršių.
3. Medžiagų svėrimas ir maišymas
Naudojant dviejų komponentų dervas, maišymo santykis turi būti tikslus. Dėl mažų paklaidų derva gali tapti trapi, lipni arba nevisiškai sukietėjusi.
4. Degazavimas (burbuliukų mažinimas)
Oro burbuliukai yra vienas iš labiausiai paplitusių defektų. Degazavimas gali būti atliekamas naudojant vakuuminę kamerą, lėtai pilant arba naudojant slėginį puodą po supilimo, kad burbuliukai būtų „išspausti“ į labai mažus gabalėlius.
5. Pilstymas ir srauto valdymas
Pilimo technika turi įtakos kokybei: pilant iš vieno taško, palaikant ploną srovę ir vengiant turbulencijos, sumažėja burbuliukų susidarymas.
6. Kietėjimas / džiovinimas / aušinimas
Dervos kietėjimas gali trukti nuo kelių minučių iki kelių valandų. Tirpiklio liejimui reikalingas kontroliuojamas garinimas, kad būtų išvengta įtrūkimų. Lydymo būdui liejimui reikalingas aušinimas, kad jis sukietėtų.
7. Išardymas ir apdaila
Produktas išimamas iš formos, tada apipjaustomas, išlyginamas, poliruojamas (skaidrumui) arba dažomas / padengiamas UV danga.
Liejimo technikų privalumai ir trūkumai
Privalumai:
– Tinka mažos apimties gamybai ir prototipams, nes įrankių kaina yra gana maža.
– Geba atkurti smulkias detales, įskaitant paviršiaus tekstūras.
– Galima gaminti storas detales arba sudėtingas formas be brangių mašinų (ypač dervos liejimo).
– Platus medžiagų savybių pasirinkimas: skaidri, lanksti, standi, atspari smūgiams, atspari karščiui (priklausomai nuo dervos).
Trūksta:
– Proceso laikas yra ilgesnis nei liejimo įpurškimu (ypač kietinimo).
– Jei procesas nekontroliuojamas, gali atsirasti burbuliukų, susitraukimo ar paviršiaus defektų.
– Kai kurios dervos kietėjimo metu išskiria šilumą (egzoterminė reakcija), todėl storose dalyse kyla įtrūkimų rizika.
– Partijų vienodumą išlaikyti gali būti sunkiau nei aukšto slėgio pramoniniuose procesuose.
Liejimui tinkamų plastiko rūšių
Toliau pateikiami dažniausiai pasitaikantys plastiko / dervos tipai, tinkami liejimo technikoms, kartu su jų charakteristikomis.
1. Poliuretano (PU) liejimo derva
PU yra labai populiarus liejimui, nes jį lengva apdirbti ir jis gali būti įvairių savybių: nuo lanksčių iki standžių elastomerų, tokių kaip ABS.
Privalumai:
– Džiūvimas gana greitas.
– Mechanines savybes galima reguliuoti (kietai lankstus).
– Tinka replikų detalėms ir prototipų kūrimui.
Panaudojimas: maži ratukai, apsauginiai bamperiai, korpusai, lengvosios pramonės komponentai.
2. Epoksidinė derva
Epoksidinė derva yra žinoma dėl savo gero sukibimo, mechaninio stiprumo ir matmenų stabilumo.
Privalumai:
– Stiprus ir atsparus cheminėms medžiagoms.
– Mažas susitraukimas.
– Tinka kompoziciniams laminatams (stiklo / anglies pluošto).
Trūksta:
– Gali būti brangiau ir gydyti ilgiau.
– Kai kurios rūšys, veikiamos UV spindulių, linkusios pagelsti (išskyrus specialias, UV spinduliams atsparias epoksidines dervas).
Panaudojimas: elektronikos sandarinimas, maži konstrukciniai komponentai, epoksidinės dervos stalai, dangos.
3. Poliesterio derva
Poliesterio derva dažnai naudojama stiklo pluošto pramonėje, nes ji yra ekonomiškesnė, o procesas yra gana paprastas.
Privalumai:
– Mažesnės išlaidos.
– Tinka stiklo pluošto kompozitams.
Trūksta:
– Aštresnis kvapas (stirenas) ir reikalinga gera ventiliacija.
– Susitraukimas gali būti didesnis nei epoksidinių dervų.
Paskirtis: stiklo pluošto plokštės, kėbulų komplektai, GRP (stiklo pluoštu armuoti plastikai) gaminiai.
4. Akrilo (PMMA) liejimas (lietas akrilas)
PMMA yra žinoma kaip „akrilas“, kuris yra skaidrus kaip stiklas. Lieto akrilo pavidalu medžiaga gali būti gaminama liejimo būdu, todėl gaunamas puikus skaidrumas.
Privalumai:
– Didelis skaidrumas ir geras paviršius.
– Atsparumas oro sąlygoms yra geresnis nei daugelio kitų skaidrių plastikų.
Pritaikymas: lęšiai, ekranai, permatomos plokštės, aukščiausios kokybės iškabos.
5. PVC (tirpiklio liejimas plėvelei / dangai)
PVC gali būti apdorojamas tirpiklio liejimo būdu, siekiant pagaminti specialius lakštus arba sluoksnius.
Privalumai:
– Lankstus (priklausomai nuo plastifikatoriaus).
– Tinka plėvelėms ir dangoms.
Pastaba: tirpiklio parinkimas ir garavimo kontrolė yra labai svarbūs kokybei.
6. Silikonas (ne klasikinis plastikas, bet dažnai liejamas)
Nors silikonas priskiriamas elastomerui, jis dažniausiai formuojamas liejimo būdu (dviejų komponentų). Silikonas taip pat dažnai naudojamas kaip liejimo medžiaga kitoms dervoms.
Panaudojimas: tarpinės, lanksčios formos, tam tikri medicininiai komponentai, sandarikliai.
Patarimai, kaip pasirinkti plastiką liejimui
1. Nustatykite mechaninių savybių reikalavimus: ar medžiaga turi būti kieta, lanksti ar atspari smūgiams.
2. Atkreipkite dėmesį į gaminio storį: storesnėms dalims yra didesnė egzoterminio karščio (tam tikros dervos), įtrūkimų ar susitraukimo rizika.
3. Atsižvelkite į išvaizdą: skaidriems gaminiams rinkitės labai skaidrią ir gerai poliruojamą dervą (pvz., tam tikras epoksidas arba lieto akrilo dervas).
4. Patikrinkite atsparumą aplinkos poveikiui: UV spinduliams, karščiui ar cheminėms medžiagoms gali prireikti specialių dervų.
5. Prisitaikykite prie liejimo metodo: silikonas tinka daugeliui dervų, o standžioms formoms gali prireikti tinkamos atlaisvinimo priemonės.
Išvada
Liejimas yra efektyvus plastiko gamybos metodas, kai reikalingas dizaino lankstumas, smulkios detalės ir mažesnės pradinės išlaidos, palyginti su tokiais procesais kaip liejimas įpurškimu. Suprasdami įvairius liejimo tipus – dervos liejimą, tirpiklio liejimą ir lydalo liejimą – ir pasirinkdami tinkamą medžiagą, pvz., PU, epoksidinę dervą, poliesterį, akrilą arba PVC, gautas produktas gali atitikti tiek funkcinius, tiek estetinius poreikius. Sėkmingo liejimo raktas yra maišymo, liejimo, burbuliukų mažinimo ir tinkamo kietėjimo kontrolė.
Jei pageidaujate, galiu pritaikyti šį straipsnį techniniam aspektui (pvz., pridėti proceso parametrus, dervos mišinio santykio pavyzdžius arba konkrečių produktų atvejų analizę) arba sukurti paprastesnę versiją mokyklinėms užduotims.
