Инжекционното формоване е производствен процес, широко използван за производство на артикули от играчки и пластмасови дрънкулки до автомобилни панели за тяло, бутилки с вода и калъфи за мобилни телефони. Течна пластмаса се насилва във мухъл и се лекува - звучи просто, но е сложен процес. Използваните течности варират от горещо стъкло до различни пластмаси - термореактивни и термопластични.
история
Първата машина за леене под налягане е патентована през 1872 г. и целулоидът е използван за производството на прости ежедневни предмети, като гребени за коса.
Точно след Втората световна война е разработен много подобрен процес на инжектиране под налягане - „винтово инжектиране“ и е най-широко използваната техника днес. Неговият изобретател, Джеймс Уотсън Хендри, по-късно разработва "леене под налягане", което се използва например за производство на модерни пластмасови бутилки.
Видове пластмаса
Пластмасите, използвани при леене под налягане, са полимери - химикали - или термореактивни, или термопластични. Термореактивните пластмаси се задават чрез прилагане на топлина или чрез каталитична реакция. След като се втвърдят, те не могат да бъдат разтопени и повторно използвани - процесът на втвърдяване е химичен и необратим. Термопластиците обаче могат да се нагряват, стопяват и използват повторно.
Термореактивните пластмаси включват епоксидна, полиестерални и фенолни смоли, докато термопластиците включват найлон и полиетилен. Налични са почти двадесет хиляди пластмасови съединения за леене под налягане, което означава, че има перфектно решение за почти всяко изискване за формоване.
Стъклото не е полимер и затова не отговаря на приетата дефиниция на термопластиката - въпреки че може да се разтопи и рециклира.
Формата
Изработката на формите в исторически план е била висококвалифициран занаят („изработка на матрици“). Формата обикновено е в два основни сглобки, захванати заедно в преса. Правенето на калъп често изисква сложен дизайн, множество операции на машини и висока степен на умения.
Инструментът обикновено е стомана или берилиева мед, която се използва за направата на мухъл, изисква термична обработка, за да се втвърди. алуминий е по-евтин и по-лесен за машина и може да се използва за по-кратко производство. Понастоящем компютърно контролираните фрезови и искрови ерозии (EDM) са позволили висока степен на автоматизация на процеса на производство на плесен.
Някои форми са предназначени за производство на няколко свързани части - например моделен комплект за самолети - и те са известни като фамилни форми. Други дизайни на калъпи могат да имат няколко копия („впечатления“) от един и същ артикул, произведени в един „изстрел“ - тоест една инжекция от пластмаса във формата.
Как работи леенето под налягане
Има три основни устройства, които съставят машина за леене под налягане - бункер за подаване, вана за нагревател и барабан. Пластмасата в бункера е в гранулирана или прахообразна форма, въпреки че някои материали като силиконов каучук може да са течност и може да не изискват нагряване.
Веднъж в гореща течна форма, овенът („винт“) принуждава течността в плътно затегнатия калъп и течния комплект. По-вискозната разтопена пластмаса изисква по-високи налягания (и по-големи натоварвания на пресата), за да принуди пластмасата във всеки процеп и ъгъл. Пластмасата се охлажда, тъй като металната матрица отвежда топлината и след това пресата се циклира, за да се премахне формоването.
Въпреки това, за термореактивни пластмаси, матрицата ще се нагрява, за да настрои пластмасата.
Предимства на леенето под налягане
Инжекционното формоване дава възможност да се произвеждат сложни форми, някои от които може да са почти невъзможни за производство по някакъв друг начин.
Широката гама от материали позволява почти точното съответствие на физическите свойства, изисквани от изделието, и многослойното формоване позволява приспособяване на механичните свойства и атрактивен визуален външен вид - дори и в четка за зъби
В обем това е евтин процес, вероятно с минимално въздействие върху околната среда. В този процес се създава малко скрап и скрап, който се произвежда, и се премества и използва повторно.
Недостатъци на леенето под налягане
Инвестицията в инструментална екипировка - изработка на матрицата - обикновено изисква производство с голям обем, за да възстанови инвестицията, макар това да зависи от конкретния артикул.
Изработването на инструментите изисква време за разработка и някои части не се поддават лесно на практичен дизайн на матрицата.
Икономиката на леенето под налягане
Висококачественият калъп, макар и с относително висока цена, ще може да доведе до стотици хиляди „впечатления“.
Самата пластмаса е доста евтина и въпреки енергията, необходима за загряване на пластмасата и циклирането натиснете (за да премахнете всяко впечатление), процесът може да бъде икономичен дори за най-основните елементи, като бутилка шапки.
Евтиното леене под налягане в крайна сметка доведе до за еднократна употреба - например самобръсначки и химикалки.
С няколкостотин нови пластмасови съединения, които се разработват всяка година и съвременни техники за производство на отливки, със сигурност инжекционното формоване ще продължи да се увеличава в следващите петдесет години. Въпреки че термореактивните пластмаси не могат да бъдат рециклирани, тяхното използване, особено за компоненти с висока точност, също се очаква да нараства.