Процессы вакуумной формовки полимеров

Во время формовки полимеров заготовочный материал должен разогреться до пластичного размягченного состояния, при котором легко втянется в матрицу. Вакуумная среда обеспечивает приобретение материалом формы матрицы. После окончания этапа формования и застывания полимера его изымают из формы.

На больших промышленных базах используют сложные пневматические, гидравлические и тепловые установочные линии для вакуумного формования. За счет такого оборудования формовка выполняется с высокой точностью и скорость рабочего цикла минимальная.


Типы нагревателей для вакуумной формовки


Практически все виды термопластов применяются в виде листовых заготовок. Чаще всего для формования вакуумом используют материалы:

  • Полистиролы;

  • Полипропилены;

  • Акрилонитрилбутадиенстирол;

  • Поливинилхлорид;

  • Полиэтилен;

  • Полиэтилентерефталат;

  • Полиметилметакрилат;

  • Поликарбонат;

  • Полипропилен.

С помощью вакуумной формовки производят не только малые и среднегабаритные детали, но и большие полноценные изделия:

  • Ванны и поддоны для душевых кабин;

  • Автомобильные панели;

  • Панели для холодильных и морозильных камер;

  • Корпуса лодок;

  • Тары для пищевых продуктов;

  • Пластиковые элементы транспортных средств наружно и внутреннего размещения;

  • Рекламные вывески и буквы;

  • Боксы для перевозки лыж;

  • Корпуса пластиковых чемоданов и мн. др.

Технологические процессы вакуумного формования


Вакуумное формование имеет множество преимуществ перед другими технологичными процессами создания изделий из пластика. Оборудование для создания деталей под низким давлением сравнительно не дорогое. Полный производственный цикл не занимает много времени. Выпускать можно крупные и средние по размеру прототипы в ограниченном количестве. Именно поэтому с экономической точки зрения формование с помощью вакуумной среды более выгодно.


Типы нагревателей для вакуумной формовки


Сложное оборудование и пресс-формы нужны только в полностью автоматизированном производстве, выпускающем большое число деталей.

В вакуумной формовке используются только готовые листовые полимерные заготовки, что также очень удобно. В других же производствах полимеры применяются в порошковом виде или в виде смол. Лишние материалы, оставшиеся после обрезки с торцов готового изделия можно поддать измельчению, переработать и использовать как вторсырье.

Этапы вакуумной формовки

Стандартизованные технологии вакуумного формования включают в себя следующие основные этапы:

  1. Фиксация;

  2. Нагрев;

  3. Предварительная раздувка;

  4. Откачка воздуха;

  5. Вдавливание;

  6. Охлаждение;

  7. Съем изделия и формы;

  8. Окончательная обработка (обрезка).

Фиксация листа полимера

Фиксация материала проводится с помощью специальной прижимной рамы, которая должна обладать достаточной мощностью для обеспечения надежного закрепления заготовки в процессе ее формования. Зажим в случае использования одного элемента нагрева должен качественно удерживать материал плотностью 6 мм. На оборудовании, где используется двойной нагреватель, зажимная пластина должна качественно удерживать листы плотностью до 10 мм. В автоматизированных процессах работы движущиеся элементы оборудования должны быть защищенными во избежание повреждений изделия.

Нагрев


Типы нагревателей для вакуумной формовки


В качестве нагревателей на вакуумных установках обычно используют инфракрасные излучатели, в конструкцию которых входит отражающая алюминиевая пластина. Качество будущего изделия напрямую зависит от того насколько равномерно прогрелась заготовка по всей своей поверхности и толщине. По этой причине площадь нагрева листа разделяют на несколько условных зон. Контроль температурной подачи на обозначенных участках осуществляется за счет специальных регуляторов мощности. В ситуациях, когда температурная подача должна поддаваться быстрой корректировке керамические ИК излучатели имеют некоторый недостаток. Для их разогрева требуется некоторое время и также при регулировке температурной подачи устройство перенастраивается достаточно долго. Теплоемкость прибора достаточно высокая. А вот кварцевые ИК нагреватели в данном случае более подходящие. Теплоемкость кварца меньше, а реакция самого нагревателя на изменения мощности моментальная. Специальные датчики для измерения температуры позволяют производить точный контроль плавления листа. Управлять температурой нагрева можно с помощью специальной компьютерной программы. При обработке толстых полимерных листов следует использовать двойные кварцевые ИК нагреватели, позволяющие производить равномерный нагрев материала по всей его площади и толщине за короткий промежуток времени.

Кварцевые ИК нагреватели отлично справляются с нагревом высокотемпературных термопластов требующих критического термического воздействия. Пристально контролируя интенсивность теплового потока можно полностью компенсировать тепловые потери по краям заготовки. Теплопотери обычно вызываются конвекционными воздушными потоками и поглощением тепла зонами, закрепленными в прижимной раме.

Контроль положения листа

Для контроля положения листа обычно используют фотоэлектрический датчик сканирующий пространство между нижним устройством нагрева и заготовкой. Если во время разогрева материала наблюдается его провисание и луч разрывается, в камеру запускается немного воздуха, который поднимает лист, и он выравнивается.

Предварительная раздувка заготовки

На этапе обработки, когда заготовка приобрела пластичное состояние, ее предварительно растягивают, чтобы толщина стен будущего изделия была равномерной. Предварительный раздув листовой заготовки просто необходим при вакуумном формовании с глубокой вытяжкой детали с минимальным углом уклона и высокой поверхностью пресс-формы.

Управление высотой «пузыря» должно проводиться таким способом, чтобы результат получался постоянным.

Откачка воздуха

После предварительной растяжки заготовки листу необходимо придать форму. Формообразование происходит за счет воздействия вакуумной среды. У больших станков резервуар сочетают с применением мощного вакуумного насоса для формовки. Таким образом, осуществляется двухступенчатая откачка воздуха, и формирование разогретого листа ускоряется.

Вдавливание

На данном этапе используется пуансон — подвижный элемент пресс-формы, который приводится в движение пневматическим или гидравлическим цилиндром. Паунсон находится над матрицей. Задача его основана на вдавливании материала в углубления в зоне формовки. При сложном производстве деталей с глубокой вытяжкой, пуансон дает возможность изготавливать изделия без складок и равномерно распределяет плотность.

Пуансон обеспечивает нужно количество пластика в матрице. До откачки воздуха подается столько материала, сколько нужно для избегания истончения детали. Гладкая поверхность пуансона позволяет заготовке скользить в процессе растягивания. Изготавливают его обычно из металла или дерева. Прокладка из кожи или войлока значительно снижает риск преждевременного охлаждения материала при контакте. Пуансон из резины считается неплохой альтернативой для привычных материалов, так как не влияет на температуру заготовки и является изолятором.

Это очень важный этап при одновременной формовке нескольких деталей из одного листа. Пуансон в таком случае можно разместить рядом, не боясь возникновения складок между изделиями.

Охлаждение и съем изделия из формы

По окончанию формовочных работ изделие важно охладить. При слишком быстром спаде температуры деталь деформируется, и изделие на выходе получается бракованным. Для ускорения естественного охлаждения на формовочное оборудование устанавливают вентиляторы охладительных систем. Подключают их к работе только после окончания формовки деталей. Если в вентиляторы вмонтированы туманообразующие форсунки, на лист направляется мелкодисперсный туман. Охлаждение детали сокращает общий цикл формования на 30%.

В современном оборудовании есть специальные блоки по управлению температуры пресс-формы. Регулируя термические показатели внутри формы, они обеспечивают правильное и равномерное охлаждение кристаллических и кристаллизирующихся материалов (полипропилены, полиэтилены, полиэтилентерефталат).

По окончанию процесса охлаждения происходит размыкание пресс-формы, и изделие освобождается. Далее его отправляют на последний производственный этап — обрезку.

Обрезка и отделка

Сформированное и охлажденное изделие требует удаления излишнего материала. Обрезка проводится вручную или с помощью специальных установок. Далее в детали проделывают все необходимые отверстия, зазоры и прорези. В постобработку входит также отделка, печать, укрепление и сборка.

Обрезка может проводиться разными способами. Оборудование для проведения данной манипуляции определяет размер изделия, коэффициент вытяжки, плотность стен готового изделия и объемы производства. Эти факторы влияют также и на стоимость оборудования для обрезки.

Тонкие элементы обычно можно удалить на механических обрезных прессах. Более сложные и тяжелые детали после извлечения с пресс-формы помещают в зажимы и обрабатывают с помощью специальных устройств: горизонтальной или вертикальной ленточной пилой, ручным строгально-шлифовальным станком или фрезерным станком.

Качество и стоимость изготовленной продукции зависит от оборудования, на котором она производилась и от правильного соблюдения всех перечисленных этапов вакуумной формовки.





Возврат к списку


.

Задать вопрос

Логотип ТЭН 24
Для того, чтобы купить нагреватели или задать вопрос специалисту заполните форму или просто позвоните по телефонам