Процеси вакуумного формування полімерів

Під час формування полімерів заготівельний матеріал повинен розігрітися до пластичного розм'якшеного стану, при якому легко втягнеться в матрицю. Вакуумна середовище забезпечує придбання матеріалом форми матриці. Після закінчення етапу формування і застигання полімеру його вилучають з форми.

На великих промислових базах використовують складні пневматичні, гідравлічні і теплові установчі лінії для вакуумного формування. За рахунок такого обладнання формування виконується з високою точністю і швидкість робочого циклу мінімальна.


Процеси вакуумного формування полімерів


Практично всі види термопластів застосовуються у вигляді листових заготовок. Найчастіше для формування вакуумом використовують матеріали:

  • полістироли;

  • поліпропілени;

  • акрилонітрілбутадієнстірол;

  • полівінілхлорид;

  • поліетилен;

  • поліетилентерефталат;

  • полиметилметакрилат;

  • полікарбонат;

  • поліпропілен.

За допомогою вакуумного формування виробляють не тільки малі і средньогабаритні деталі, але і великі повноцінні вироби:

  • Ванни і піддони для душових кабін;

  • Автомобільні панелі;

  • Панелі для холодильних і морозильних камер;

  • Корпуси човнів;

  • Тари для харчових продуктів;

  • Пластикові елементи транспортних засобів зовнішньо і внутрішнього розміщення;

  • Рекламні вивіски і букви;

  • Бокси для перевезення лиж;

  • Корпуси пластикових валіз і багато ін.

  • Технологічні процеси вакуумного формування

Вакуумне формування має безліч переваг перед іншими технологічними процесами створення виробів із пластику. 

  • Устаткування для створення деталей під низьким тиском порівняно не дороге. 

  • Повний виробничий цикл не займає багато часу. 

  • Випускати можна великі і середні за розміром прототипи в обмеженій кількості. 

Саме тому з економічної точки зору формування за допомогою вакуумної середовища вигідніше.


Процеси вакуумного формування полімерів


Складне обладнання та прес-форми потрібні тільки в повністю автоматизованому виробництві, що випускає велику кількість деталей.

У вакуумному формуванні використовуються тільки готові листові полімерні заготовки, що також дуже зручно. В інших же виробництвах полімери застосовуються в порошковому вигляді або у вигляді смол. Зайві матеріали, що залишилися після обрізки з торців готового виробу можна піддати подрібненню, переробити і використовувати як вторинну сировину.

Етапи вакуумного формування

Стандартизовані технології вакуумного формування включають в себе наступні основні етапи:

  • фіксація;

  • нагрівання;

  • попереднє роздування;

  • відкачування повітря;

  • вдавлювання;

  • охолодження;

  • знімання виробу та форми;

  • остаточна обробка (обрізка).

Фіксація листа полімеру

Фіксація матеріалу проводиться за допомогою спеціальної притискної рами, яка повинна мати достатню потужність для забезпечення надійного закріплення заготовки в процесі її формування. Затиск в разі використання одного елемента нагрівання повинен якісно утримувати матеріал щільністю 6 мм. На обладнанні, де використовується подвійний нагрівач, затискна пластина повинна якісно утримувати аркуші щільністю до 10 мм. В автоматизованих процесах роботи рухомі елементи обладнання повинні бути захищеними, щоб уникнути пошкоджень виробу.

Нагрівання


Процеси вакуумного формування полімерів


В якості нагрівачів на вакуумних установках зазвичай використовують інфрачервоні випромінювачі, в конструкцію яких входить віддзеркалююча металева пластина. Якість майбутнього виробу прямо залежить від того наскільки рівномірно прогрілася заготовка по всій своїй поверхні і товщині. З цієї причини площу нагріву листа поділяють на кілька умовних зон. Контроль температурної подачі на позначених ділянках здійснюється за рахунок спеціальних регуляторів потужності. У ситуаціях, коли температурна подача повинна піддаватися швидкому коригуванню керамічні ІЧ випромінювачі мають певний недолік. Для їх розігріву потрібен якийсь час і також при регулюванні температурної подачі пристрій налагоджується досить довго. Теплоємність приладу досить висока. А ось кварцові ІЧ нагрівачі в даному випадку більш підходять. Теплоємність кварцу менше, а реакція самого нагрівача на зміни потужності моментальна. Спеціальні датчики для вимірювання температури дозволяють робити точний контроль плавлення листа. Управляти температурою нагріву можна за допомогою спеціальної комп'ютерної програми. При обробці товстих полімерних листів слід використовувати подвійні кварцові ІЧ нагрівачі, що дозволяють виробляти рівномірний нагрів матеріалу по всій його площі і товщині за короткий проміжок часу.

Кварцові ІЧ нагрівачі відмінно справляються з нагріванням високотемпературних термопластів вимагають критичного термічного впливу. Пильно контролюючи інтенсивність теплового потоку можна повністю компенсувати теплові втрати по краях заготовки. Тепловтрати зазвичай викликаються конвекційними повітряними потоками і поглинанням тепла зонами, закріпленими в притискної рамі.

Контроль положення листа

Для контролю положення листа зазвичай використовують фотоелектричний датчик скануючий простір між нижнім пристроєм нагріву і заготівлею. Якщо під час розігріву матеріалу спостерігається його провисання і промінь розривається, в камеру запускається трохи повітря, який піднімає лист, і він вирівнюється.

Попереднє роздування заготівки

На етапі обробки, коли заготовка придбала пластичний стан, її попередньо розтягують, щоб товщина стін майбутнього виробу була рівномірною. Попередній роздув листової заготовки просто необхідний при вакуумному формуванні з глибокою витяжкою деталі з мінімальним кутом нахилу і високою поверхнею прес-форми.

Управління висотою «бульбашки» має проводитися таким способом, щоб результат виходив постійним.

Відкачування повітря

Після попередньої розтяжки заготовці листу необхідно надати форму. Формоутворення відбувається за рахунок впливу вакуумного середовища. У великих верстатів резервуар поєднують із застосуванням потужного вакуумного насоса для формування. Таким чином, здійснюється двоступеневе відкачування повітря, і формування розігрітого листа прискорюється.

Вдавлювання

На даному етапі використовується пуансон - рухливий елемент прес-форми, який приводиться в рух пневматичним або гідравлічним циліндром. Паунсон знаходиться над матрицею. Завдання його заснована на вдавливании матеріалу в поглиблення в зоні формування. При складному виробництві деталей з глибокою витяжкою, пуансон дає можливість виготовляти вироби без складок і рівномірно розподіляє щільність.

Пуансон забезпечує потрібну кількість пластику в матриці. До відкачування повітря подається стільки матеріалу, скільки потрібно для уникнення стоншування деталі. Гладка поверхня пуансона дозволяє заготівлі ковзати в процесі розтягування. Виготовляють його зазвичай з металу або дерева. Прокладка зі шкіри або повсті значно знижує ризик передчасного охолодження матеріалу при контакті. Пуансон з гуми вважається непоганою альтернативою для звичних матеріалів, так як не впливає на температуру заготовки і є ізолятором.

Це дуже важливий етап при одночасному формуванні кількох деталей з одного аркуша. Пуансон в такому випадку можна розмістити поруч та не боятися виникнення складок між виробами.

Охолодження і знімання виробу з форми

По закінченню формувальних робіт виріб важливо охолодити. При занадто швидкому спаді температури деталь деформується, і виріб на виході виходить бракованим. Для прискорення природного охолодження на формувальне обладнання встановлюють вентилятори охолоджувальних систем. Підключають їх до роботи тільки після закінчення формування деталей. Якщо в вентилятори вмонтовані туманотвірні форсунки, на лист направляється дрібнодисперсний туман. Охолодження деталі скорочує загальний цикл формування на 30%.

У сучасному обладнанні є спеціальні блоки з управління температури прес-форми. Регулюючи термічні показники всередині форми, вони забезпечують правильне і рівномірне охолодження кристалічних матеріалів (поліпропілени, поліетилени, поліетилентерефталат).

По закінченню процесу охолодження відбувається розмикання прес-форми, і виріб звільняється. Далі його відправляють на останній виробничий етап - обрізання.

Обрізка і оздоблення 

Сформований і охолоджений виріб вимагає видалення зайвого матеріалу. Обрізка проводиться вручну або за допомогою спеціальних установок. Далі в деталі роблять всі необхідні отвори, зазори і прорізи. У постобработку входить також обробка, друк, зміцнення та збирання.

Обрізка може проводитися різними способами. Устаткування для проведення даної маніпуляції визначає розмір виробу, коефіцієнт витяжки, щільність стін готового виробу і обсяги виробництва. Ці фактори впливають також і на вартість обладнання для обрізки.

Тонкі елементи зазвичай можна видалити на механічних обрізних пресах. Більш складні і важкі деталі після вилучення з прес-форми поміщають в затискачі і обробляють за допомогою спеціальних пристроїв: горизонтальної або вертикальної стрічковою пилкою, ручним строгально-шліфувальних верстатом або фрезерним верстатом.

Якість і вартість виготовленої продукції залежить від обладнання, на якому вона проводилася і від правильного дотримання всіх перерахованих етапів вакуумної формовки.




Дивитися усі статі


.