Изготовление пресс форм пластмасс

Когда слышишь ?изготовление пресс-форм?, многие сразу думают о фрезеровке, шлифовке, закалённой стали. Но настоящая история начинается гораздо раньше — с понимания поведения конкретной пластмассы в литье под давлением. Вот где кроются главные ошибки.

От эскиза до первой отливки: где теряется время

Часто заказчик приходит с готовой 3D-моделью детали, говорит: ?Нужна форма, чтобы это отливать?. И кажется, что дело за малым — развернуть модель, спроектировать оснастку. Но если не задать сразу десяток ?глупых? вопросов, потом будут муки. Какой именно полимер? ПП, АБС, нейлон с наполнителем? Какая планируется усадка? Будет ли текстура поверхности? От ответов зависит всё: и конструкция литниковой системы, и выбор стали для матрицы и пуансона, и схема охлаждения.

Был у нас проект — корпус для электронного прибора. Клиент настаивал на использовании POM (полиформальдегид) из-за его твёрдости и низкого трения. Материал отличный, но его усадка анизотропная, сильно зависит от направления потока расплава. Мы сделали форму по стандартной схеме, с центральным литником. Первые отливки — деформация, коробление. Пришлось переделывать систему охлаждения, добавлять локальные температурные зоны, менять точку впрыска. Потеряли почти три недели. Вывод: разговор о материале должен быть первым и самым подробным.

Кстати, о стали. Для серий в сотни тысяч штук, конечно, берём импортную, типа 1.2344 (ESR). Но для мелких серий или прототипирования иногда рациональнее использовать отечественные аналоги, предварительно проверив их на микроструктуру. Не всегда оправдано гнаться за брендом, если партия в 10 тысяч изделий. Важнее качество термообработки — чтобы не пошли трещины после 50 тысяч циклов.

Дьявол в деталях: система выталкивания и охлаждения

Конструкторы часто уделяют максимум внимания форме самой детали, а выталкиватели проектируют по остаточному принципу. А потом — следы толкателей на видном месте, задиры, залипание. Расположение толкателей — это искусство. Их нужно ставить в зонах с максимальной жёсткостью, под рёбрами, утяжинами, но так, чтобы не создать локальное напряжение. Иногда приходится идти на компромисс и делать комбинированную систему: часть детали выталкивается стержнями, часть — воздухом или плитой.

Охлаждение... Вот уж тема для отдельного разговора. Идеально ровные, симметричные каналы — это из учебника. В жизни форма сложная, приходится вписывать спирали, зональные контуры, иногда использовать спеченные медные вставки для сложных рёбер. Ключевой показатель — время цикла. Если не удаётся обеспечить равномерный и быстрый отвод тепла, вся экономия на материале формы летит в трубу из-за низкой производительности. Мы однажды для сложной формы с тонкими стенками под PET делали симуляцию потока и тепла в Moldflow. Результаты показали, что стандартная схема приведёт к перегреву в углах. Пришлось проектировать каскадную систему охлаждения с отдельными коллекторами. Дорого на этапе изготовления, но окупилось за полгода за счёт сокращения цикла на 15%.

Сборка, обкатка и ?первый выстрел?

Самый нервный момент — первая сборка формы на пресс-формы литьевой машине. Даже при идеальной механической обработке всегда есть притирка. Здесь важно не торопиться. Сначала ?на сухую?, проверяем ход всех подвижных частей, работу слайдеров, эксцентриков. Потом — первый выстрел на короткой подаче, без создания полного давления. Часто видишь, как недолив помогает выявить проблемы с заполнением.

Запоминается случай с формой для автомобильного плафона. После сборки всё было идеально. Но на первом же выстреле под полным давлением слайдер, формирующий боковой паз, сдвинулся на полмиллиметра. Облой по всей линии. Оказалось, проблема в упорном винте слайдера — при нагреве от формы его жёсткость немного упала, и давления замыкания машины хватило, чтобы его продавить. Заменили винт на более массивный, с другой маркой стали. Мелочь, которая могла привести к браку всей партии.

Поэтому наша практика — первые 50-100 отливок считать пробными, не отпускать заказчику. Ведём журнал, фиксируем все регулировки давления, температуры, скорости впрыска. Только когда параметры стабилизируются и деталь выходит стабильно, подписываем акт сдачи-приёмки. Это касается и работы с партнёрами, например, с ООО Чэнду Шуанлю Синьхаосы Прецизионные Пресс-формы. Их подход к финальной обкатке и документированию режимов литья (https://www.cdxhsmj.ru) очень близок — они тоже понимают, что качественная форма определяется не только в цеху, но и на литьевой машине у заказчика.

Сложные случаи: многокомпонентное литье и активные поверхности

Стандартные формы — это база. Но настоящий вызов — это оснастка для сложных изделий. Например, для литья с вставками или двухкомпонентного литья. Здесь уже идёт речь о карусельных или ротационных системах, о синхронизации нескольких узлов впрыска. Ошибка в синхронизации на доли секунды — и термопластичный эластомер налип не на жёсткий каркас из поликарбоната, а на пуансон. Чистка, простой.

Ещё один тонкий момент — текстурированные поверхности. Заказали у сторонней фирмы лазерную гравировку кожи или дерева на электроде, перенесли на сталь. Но если не учесть угол выхода формы, текстура превратится в набор заусенцев, которые будут цеплять деталь при выталкивании. Приходится делать дополнительные полировки по направлению выдергивания, что частично ?сглаживает? текстуру. Клиента нужно готовить к этому заранее, показывать образцы.

В этом контексте интересен опыт интегрированных предприятий, которые ведут процесс от проектирования до литья. Как указано в описании ООО Чэнду Шуанлю Синьхаосы Прецизионные Пресс-формы — это как раз такой пример. Когда одно предприятие контролирует и производство высокоточных форм, и литьё под давлением, проще оптимизировать весь процесс. Конструкторы формы сразу консультируются с технологами литья, и наоборот. Это снижает количество итераций и, в конечном счёте, сроки выхода на стабильное производство.

Экономика и логистика: что не написано в техзадании

В конце концов, любое изготовление пресс-форм пластмасс упирается в деньги и сроки. Можно сделать сверхсложную форму с десятком слайдеров и системой горячеканального литья, которая будет делать идеальную деталь за 20 секунд. Но её стоимость окупится только при тираже в миллион штук. Для тиража в 50 тысяч это разорение.

Поэтому часто итоговое решение — это компромисс. Иногда дешевле сделать форму попроще, но с более длительным циклом (скажем, 40 секунд) и чуть более высоким процентом брака, который заложен в стоимость. Всё считается. Важно честно обсуждать это с заказчиком, а не продавать самое дорогое решение.

Логистика обслуживания — тоже пункт. Если форма будет работать на заводе в другом регионе или стране, нужно продумать, как её обслуживать. Делать ли запасные пуансоны/матрицы? Комплект сменных толкателей? Инструкцию по разборке не на русском? Это тоже часть работы, о которой часто забывают на этапе контракта.

В итоге, изготовление формы — это не линейный процесс ?получил ТЗ — сделал?. Это постоянный диалог, цепочка технических и экономических решений, где каждый выбор отзывается на этапе литья. И главный навык — не столько умение читать чертёж, сколько способность предвидеть, как поведёт себя эта стальная конструкция в паре с раскалённым пластиком под давлением в сотни бар. Остальное — уже технология.