Литьё под давлением, размеры 125*90*8 мм

Когда видишь такие размеры — 125 на 90 на 8 мм — кажется, всё просто: плоская, почти прямоугольная деталь, не слишком большая. Но именно в этой кажущейся простоте и кроются основные подводные камни для литья под давлением. Многие, особенно те, кто только начинает работать с такими габаритами, думают, что главное — это выдержать геометрию. А на практике всё упирается в равномерность усадки, распределение напряжений и, как ни странно, в качество поверхности на такой относительно большой и тонкой площади. Толщина в 8 мм для литья — это уже не тонкостенная деталь, но и не массивная, тут своя специфика по времени охлаждения.

Почему именно эти размеры — нестандартная задача

Возьмём, к примеру, нашу работу для одного из клиентов. Заказ — корпусная панель, те самые 125*90*8. Материал — АБС. Казалось бы, рядовое изделие. Но клиент жаловался на деформацию после извлечения из формы — панель выгибалась ?лодочкой?. Стандартный подход — увеличить время охлаждения — не дал результата. Пришлось разбираться глубже.

Оказалось, что проблема была в конструкции литниковой системы. Литьевые точки были расположены неоптимально, что создавало неравномерный поток расплава и, как следствие, разную скорость охлаждения и усадку по площади изделия. Для такой плоскости это критично. Пришлось пересчитывать и переделывать. Это типичный пример, когда размеры диктуют нестандартные решения даже для, на первый взгляд, примитивной детали.

Здесь ещё важен момент с литьём под давлением именно тонких, но не слишком, стенок. Давление должно быть достаточным для заполнения, но не создающим внутренних напряжений, которые потом ?выстрелят? деформацией. Часто приходится балансировать между температурой материала и скоростью впрыска. Для габаритов 125*90*8 мм я бы рекомендовал не максимальную скорость, а скорее среднюю с повышенным давлением на стадии дожатия, чтобы компенсировать усадку в толще.

Роль пресс-формы: точность — это не только размеры

Ключевое звено в этой истории — конечно, пресс-форма. Когда мы говорим о высокоточных формах, как, например, делает ООО Чэнду Шуанлю Синьхаосы Прецизионные Пресс-формы (их сайт — https://www.cdxhsmj.ru), то под точностью подразумевается не только соответствие чертежу. Для нашего случая с панелью критична была точность системы охлаждения. Каналы должны быть рассчитаны так, чтобы отводить тепло равномерно со всей площади матрицы и пуансона.

В той же неудачной попытке с АБС-панелью, о которой я писал, изначально в форме были стандартные охлаждающие контуры. Они не учитывали, что в зонах ближе к литникам материал горячее и должен охлаждаться интенсивнее. После анализа, на новой форме, которую, к слову, изготавливали уже с прицелом на эту проблему, сделали зонированную систему охлаждения с отдельными контурами регулирования. Результат — деталь без коробления.

Поэтому, выбирая партнёра для изготовления оснастки, смотрите не только на заявленные допуски. Важно, чтобы инженеры понимали физику процесса литья для конкретной геометрии. Как указано в описании ООО Чэнду Шуанлю Синьхаосы, это интегрированное предприятие, что часто означает более тесную связь между конструкторами форм и технологами литья. Это огромный плюс для таких неочевидных задач.

Материал и его поведение: АБС — только один из вариантов

Вернёмся к материалу. С АБС мы разобрались, но ведь такие размеры могут требоваться и для полипропилена, нейлона, ПК. С каждым — своя история. Полипропилен, например, даёт большую усадку. Для детали 125*90*8 мм это означает, что расчётные размеры формы должны быть изначально больше, причём коэффициент усадки может отличаться вдоль и поперёк из-за ориентации полимерных цепей при течении расплава.

Был опыт с полипропиленовой крышкой аналогичных размеров. Рассчитали усадку стандартную, 1.8%. Получили деталь, не входящую в паз. Оказалось, из-за прямоугольной формы и точки впрыска с торца, усадка вдоль длинной стороны (125 мм) была около 2.1%, а вдоль короткой (90 мм) — всего 1.5%. Форму пришлось корректировать. Это к вопросу о ?простоте? плоских изделий.

С нейлоном (PA6) главная проблема — гигроскопичность и последующее изменение размеров. Деталь отлили, выдержали размеры 125*90*8 мм идеально. После суток в цеху с нормальной влажностью она ?подросла? на пару десятых миллиметра по толщине. Для ответственного узла это неприемлемо. Пришлось вводить операцию кондиционирования или сразу лить из предварительно высушенного материала с поправкой на возможное расширение. Такие нюансы приходят только с практикой.

Контроль качества: что мерить кроме штангенциркуля

Контролировать такую деталь только по трём габаритным размерам — путь к браку. Обязательно нужно проверять плоскостность, отсутствие внутренних пустот (особенно в центре, где материал остывает последним) и остаточные напряжения. Простой способ — проверка на просвет или с помощью жидкости для выявления напряжений (например, для ПК).

У нас был случай, когда все размеры были в допуске, а деталь при затяжке крепёжных винтов треснула. Анализ показал высокие остаточные напряжения из-за слишком низкой температуры формы. Для толщины 8 мм это оказалось критично. Температуру формы подняли на 15°C, и проблема ушла. Теперь это — обязательный пункт в технологической карте для подобных толщин.

Ещё один важный параметр — качество поверхности. На площади 112.5 см2 (если считать одну сторону) даже малейший след от смыкания формы, разводы от выталкивателей или неоднородность цвета сразу бросаются в глаза. Поэтому полировка матрицы должна быть безупречной, а система выталкивания — продумана так, чтобы следы оставались на нелицевой стороне или в зонах последующей сборки.

Экономика процесса: где можно потерять, а где сэкономить

С точки зрения экономики, изготовление одной пресс-формы для такого изделия может показаться неоправданно дорогим, если тираж небольшой. Но здесь важно считать не только стоимость оснастки. Цикл литья для детали 125*90*8 мм при правильных настройках может быть довольно коротким. Основное время — это охлаждение. При 8 мм оно, конечно, больше, чем для тонкостенных деталей, но оптимизация системы охлаждения формы, как я уже говорил, позволяет его серьёзно сократить.

Например, переход на форму с улучшенным охлаждением от того же ООО Чэнду Шуанлю Синьхаосы может увеличить стоимость оснастки на 15-20%, но сократить цикл на 25%. Для серийного производства это окупается за считанные месяцы. Это интегральный подход, о котором говорит их профиль — связка литья и производства пресс-форм позволяет находить такие оптимальные решения.

Ещё один момент — материал. Иногда клиенты просят лить из более дорогого, но прочного материала, когда можно обойтись стандартным с небольшим изменением конструкции (добавить ребро жёсткости). Для нашей панели 125*90*8 мм добавление пары рёбер толщиной 1.5 мм на обратной стороне позволило перейти с дорогого поликарбоната на АБС, сохранив жёсткость и снизив стоимость сырья почти вдвое. Но это, опять же, требует переделки формы. Решение всегда комплексное.

Вместо заключения: мысль по ходу дела

Так что, если резюмировать мой опыт с такими размерами — 125*90*8 мм — это не цифры для чертежа, а набор взаимосвязанных технологических вызовов. Универсального рецепта нет. Каждый раз нужно смотреть на материал, на функцию детали, на тираж. Главное — не недооценивать ?простые? плоские детали.

Работа с интеграторами, которые понимают процесс от конструкции до готового изделия, как ООО Чэнду Шуанлю Синьхаосы Прецизионные Пресс-формы, часто спасает время и нервы. Потому что их инженер, проектируя форму, уже будет закладывать параметры для конкретного литья под давлением, а не просто фрезерует cavity по модели. Это и есть тот самый профессиональный подход, который отличает качественный результат от костылей и бесконечных доводок на производстве.

В общем, цифры — лишь отправная точка. Вся реальная работа начинается после того, как их вписали в техзадание.