Ce este turnarea prin compresie

Turnarea prin comprimare a fost folosită pentru prima dată pentru turnarea cauciucului, dar gama de materiale cu care lucrează s-a extins foarte mult de atunci. Multe articole din jurul tău au fost realizate folosind turnare prin compresie și poate fi încă o soluție de producție excelentă pentru tine și astăzi.

Ce este turnarea prin compresie?

Turnarea prin comprimare este un proces de producție care utilizează o matriță încălzită pe două fețe, de sus și de jos, pentru a comprima un material modelabil într-o formă sau formă determinată de matriță. Atât căldura, cât și presiunea sunt aspecte importante ale procesului de turnare prin compresie. Căldura ajută materialul folosit pentru turnarea prin compresie să se topească sau să se întărească în funcție de tipul de material utilizat. Presiunea forțează materialul înmuiat să curgă uniform în cavitățile matriței.

După cum sugerează numele său, forțele de compresiune sunt cheia acestei metode de turnare. Tonajul de prese utilizate poate ajunge până la 2500 de tone. Turnarea prin comprimare este o metodă de producție excelentă pentru producția de volum mare.

Procesul de turnare prin compresie

Procesul de turnare prin compresie are câteva variații în funcție de tipul de material cu care lucrați. Cu toate acestea, procesul principal poate fi împărțit în șase pași de bază.

Pasul 1: Pregătirea mașinii pentru turnare

Există diferite tipuri de echipamente de turnare prin compresie, dar fiecare va trebui pregătit într-un fel înainte de începerea unui ciclu de producție. Aceasta poate include acțiuni precum:

• Curățarea matriței
• Pulverizarea unui agent de eliberare
• Aprinderea căldurii și preîncălzirea matriței
• Plasarea inserțiilor etc.

Aceste acțiuni sunt esențiale și lipsa unui pas poate duce la o piesă defectă sau deteriorată.

Pasul 2: Măsurarea și încărcarea materialului de alimentare

Cantitatea de material plastic utilizată în turnarea prin compresie trebuie măsurată cu precizie. Acest lucru ajută la asigurarea coerenței între produse. Prea mult material în matriță poate duce la mai multe probleme, inclusiv:

• Cantități excesive de bliț care trebuie întrerupte
• Demolarea provocărilor
• Mucegaiuri deteriorate
• Precizie dimensională scăzută

Pe de altă parte, prea puțin material poate duce la o piesă care nu are densitatea potrivită, are o calitate slabă a suprafeței sau chiar are secțiuni lipsă de material.

Când se măsoară cantitatea corectă de material, acesta este plasat în cavitatea matriței. Materialul de turnare poate fi preîncălzit înainte de a fi introdus în matriță. Acest lucru poate ajuta la reducerea duratei ciclului.

Pasul 3: Închiderea matriței/Comprimarea materialului

Odată ce materialul este la locul său, matrița este închisă pentru a aplica compresia care forțează materialul în fiecare parte a cavității matriței. În această etapă se poate aplica căldură pe matriță și pentru a înmuia materialul sau pentru a ajuta la întărirea materialelor termosecuri.

Închiderea matriței are loc la o viteză predeterminată pentru timpi de ciclu mai rapid. De asemenea, viteza nu poate fi prea mare, deoarece materialul poate fi deplasat din interiorul cavității matriței.

Pasul 4: Întărire sau răcire

După ce matrița este închisă, materialul este menținut pe loc pentru o anumită perioadă de timp, de obicei 1 – 5 minute. Materialul se va întări pentru un plastic termorigid în această perioadă. Întărirea este procesul în care reticulare are loc în polimer, rezultând o parte solidă cu proprietăți specifice.

În cazul materialelor termoplastice, piesa formată din matriță este răcită în această perioadă până când este suficient de greu pentru a fi îndepărtată fără a fi deteriorată.

Pasul 5: Demolare

În timpul acestei etape, matrița este deschisă și partea solidă este îndepărtată din matriță. Știfturile de ejectare și alte sisteme mecanice pot ajuta la acest lucru. În unele cazuri, demularea se poate face manual.

Unele piese au un proces de deformare mai complicat decât altele. De exemplu, pentru o piesă turnată cu ajutorul inserțiilor, inserțiile trebuie îndepărtate la un moment dat în timpul etapei de demulare.

Pasul 6: Post-procesare

După ce o piesă a fost scoasă din matriță, este posibil să fie nevoie să parcurgă câțiva pași înainte de a fi considerată gata. Tăierea excesului de material sau flash este o procedură comună în această etapă. Alte piese pot necesita tratament termic pentru a reduce tensiunile interne sau curățare.

Proiectarea matriței în turnarea prin compresie

Succesul în turnarea prin compresie începe cu proiectarea matriței potrivite pentru partea dvs.Mecanica turnării prin compresie pune anumite limitări asupra caracteristicilor pe care le poate avea o piesă. Este important să fiți conștienți de aceste limite pentru a vă asigura că piesa proiectată poate fi fabricată.

Mașinile de turnat prin comprimare pot fi folosite pentru a turna piese cu design complexe, dar acestea fac procesul mai dificil.

Un design complex poate adăuga mai mulți pași procesului. Astfel de modele pot, de asemenea, să îngreuneze curgerea materialului și să ajungă la fiecare parte a matriței. Pașii suplimentari înseamnă cicluri de producție mai lungi și costuri mai mari, în timp ce fluxul slab al materialului poate duce la defecte ale piesei.

Faceți evacuarea pieselor ușoară

La proiectarea unei piese trebuie luată în considerare ușurința de scoatere a piesei, deoarece piesele care sunt dificil de scos se pot confrunta cu următoarele probleme:

• Cicluri lungi
• Finisaj slab al suprafeței
• Rupere în timpul ejectării

Doi factori care facilitează evacuarea pieselor sunt utilizarea unghiurilor de întindere în proiectarea matriței și evitarea decupărilor.

Alegeți o grosime adecvată a peretelui

Atât pereții groși, cât și pereții subțiri pot reprezenta o problemă pieselor turnate. Pereții groși sunt predispuși la formarea de goluri interne. Acest lucru este cauzat de secțiunile exterioare ale pereților care se răcesc mult mai repede decât secțiunile interioare.

Pereții subțiri nu au puterea de a rezista forțelor de deformare induse de schimbările de temperatură. Este mai probabil să se deformeze sau să se distorsioneze într-un fel pe măsură ce o parte se răcește.

Aceste provocări înseamnă că proiectarea matriței trebuie să aleagă o grosime optimă a peretelui în funcție de nevoile structurale ale piesei și de fluxul materialului. Nerfurile sunt adesea folosite pentru a obține părți puternice fără secțiuni groase de perete.

Luați în considerare Materialul

Materialele diferite se comportă diferit în timpul procesului de turnare prin compresie. Unele materiale nu vor curge la fel de ușor ca altele. Alții se vor încălzi sau se vor răci într-un ritm mai lent sau mai rapid. De asemenea, unele materiale se pot extinde sau micșora în timpul anumitor etape ale procesului.

Designul matriței trebuie să țină cont de astfel de fapte pentru a evita realizarea de piese defecte sau piese cu dimensiuni incorecte.

Design pentru a dura

Turnarea prin comprimare este clasificată ca o metodă de producție de mare volum. Aceasta înseamnă că matrița folosită ar trebui să reziste mult timp și să fie folosită pentru multe piese.

Pentru a se asigura că acesta este cazul, matrița trebuie proiectată într-un mod care să minimizeze efectul dăunător al temperaturilor și presiunilor ridicate.

Părțile matriței care pot fi deteriorate mai ușor ar trebui proiectate pentru a fi ușor de reparat. Acest lucru va reduce timpul de nefuncționare în cazul în care aceste piese trebuie înlocuite sau reparate.

Materiale pentru turnare prin compresie

Turnarea prin comprimare este unul dintre puținele procese de fabricație care poate funcționa atât cu materiale termorigide, cât și cu materiale termoplastice. Aceasta extinde foarte mult gama de produse care pot fi fabricate folosind acest proces. Unele materiale obișnuite utilizate acum includ siliconul, epoxidul și HDPE.

Silicon

Siliconul este un material elastomeric uimitor care înlocuiește cauciucul natural în multe aplicații. Are o rezistență mai bună la temperatură și funcționează foarte bine ca izolator. Este, de asemenea, mai durabil decât cauciucul și poate fi folosit atât în ​​aplicații medicale, cât și în cele alimentare.

Siliconul este excelent pentru turnarea prin compresie, deoarece curge ușor, permițându-i să umple bine formele matriței.Silicon este utilizat în mod obișnuit pentru a produce garnituri, garnituri și părți ale echipamentelor medicale.

PU

PU, cunoscut și sub numele de poliuretan, face piese cu rezistență ridicată la impact, rezistență la abraziune și duritate.În funcție de formulare, o piesă PU poate avea multe calități fizice diferite.

Acest termoset curge ușor și cu turnare prin compresie poate fi folosit pentru a face roți, etanșări, role etc.

HDPE

Polietilena de înaltă densitate este un termoplastic care se topește ușor și curge bine în stare topită. Poate fi folosit pentru turnarea prin compresie a pieselor destul de complexe. Acest material are o stabilitate dimensională foarte bună și rezistență la impact.

Turnarea prin comprimare este utilizată pentru fabricarea de piese HDPE pentru aplicații industriale și auto.

PTFE

Politetrafluoretilena prezintă proprietăți antiaderențe excelente și este, de asemenea, foarte rezistentă la substanțe chimice. PTFE este un material bun pentru turnarea prin compresie, deoarece curge ușor. Rulmenții, garniturile și piesele pentru izolarea electrică pot fi turnate folosind PTFE.

Comparație cu alte procese de turnare

Turnarea prin comprimare și turnarea prin injecție sunt frecvent comparate, deoarece ambele procese folosesc matrițe. Deși există un grad semnificativ de suprapunere, aceste două metode de fabricație sunt semnificativ diferite și de obicei servesc nevoilor de fabricație diferite.

Mold deschis vs închis

Turnarea prin compresie folosește un design de matriță deschis. Materialul este plasat în cavitatea expusă a matriței înainte ca partea superioară a matriței să se închidă deasupra acesteia.

Pe de altă parte, turnarea prin injecție folosește un design de matriță închis. Materialul este injectat într-o matriță care este deja închisă. Există căi de trecere pentru introducerea materialului sau aerisire.

Design piese

Natura deschisă a matrițelor utilizate pentru turnarea prin compresie face din acesta un proces bun pentru realizarea de piese mari cu geometrii necomplicate, de exemplu panouri. Piesele precum barele de protecție auto pot fi realizate cu ușurință folosind acest proces.

Natura închisă a matrițelor de turnare prin injecție îl face un proces excelent pentru producția de piese cu design mai complicat. Materialele sunt introduse în matriță la o presiune mare care îi permite să curgă în forme complexe.

Cost de instalare

Configurarea unei operații de turnare prin injecție tinde să fie mai costisitoare decât configurarea pentru turnarea prin compresie.Costurile cu scule sunt destul de mari, deoarece acestea trebuie să poată face față presiunilor ridicate ale procesului de turnare prin injecție și să controleze strâns parametrii procesului.

Sculele pentru turnarea prin compresie nu costă la fel de mult, iar acest lucru o face o alegere mai bună atunci când volumul de producție este mai mic.

Timp de ciclu

Ciclurile de turnare prin comprimare pot varia între unu și șase minute. Pe de altă parte, unele cicluri de turnare prin injecție pot dura până la două secunde.

Există cazuri în care timpii de producție pentru turnarea prin injecție sunt de peste un minut, dar este, în general, procesul mai rapid și este o alegere excelentă pentru producția de masă.

Această diferență de timpi de ciclu vine din faptul că procesele de turnare prin injecție sunt de obicei complet automatizate, în timp ce turnarea prin compresie poate fi manuală, piesele care necesită timp pentru a se întări înainte de a fi ejectate. Încărcarea materialelor și ejectarea pieselor se pot face și manual în turnarea prin compresie.

Nivel de precizie

Procesul de turnare prin injecție este un proces mult mai precis în comparație cu turnarea prin compresie.Matritele folosite pentru turnarea prin injectie sunt realizate din materiale foarte rezistente. Este mai puțin probabil să dezvolte defecte care afectează formele și dimensiunile pieselor.

Nivelul de precizie este suficient de ridicat pentru ca piesele turnate prin injecție să nu necesite nicio post-procesare.

Opțiuni materiale

Deși turnarea prin injecție funcționează bine cu multe materiale, un caz special cu turnarea prin comprimare este că poate utiliza compus de turnare în vrac sau compus de turnare foaie. Aceste materiale conțin fibre tăiate și pot fi utilizate pentru fabricarea pieselor compozite.

Turnarea prin injecție nu poate utiliza astfel de materiale și nu este potrivită pentru fabricarea pieselor din materiale compozite.

Avantajele și dezavantajele turnării prin compresie

Turnarea prin comprimare a supraviețuit de mai bine de un secol. Acest lucru se datorează faptului că are avantaje care includ:

• Costul sculei mai mic:Echipamentele asociate cu turnarea prin compresie, cum ar fi presele hidraulice, nu sunt la fel de complicate ca echipamentele utilizate pentru turnarea prin injecție. Acest lucru face ca începerea unei operații de turnare prin compresie să fie mai puțin costisitoare.
• Mai bine pentru producția de volum redus:Costul mai mic al sculelor de turnare prin compresie îl face mai bun pentru volume mici de producție. Acest lucru se datorează faptului că sunt necesare mai puține produse pentru a ajunge la rentabilitate.
• Excelent pentru articole mari:Principalii factori limitanți în ceea ce privește dimensiunea și greutatea pieselor realizate folosind turnarea prin compresie sunt tonajul și dimensiunea presei. Prin urmare, turnarea prin compresie este folosită în mod obișnuit pentru a fabrica piese mai mari în comparație cu turnarea prin injecție și alte procese.
• Sunt posibile inserții:Turnarea prin inserție este turnarea unui material peste altul. Acest lucru este posibil cu turnarea prin compresie dacă sunt utilizate metodele și sculele potrivite.
• Părți puternice:Turnarea prin comprimare produce piese dense care sunt destul de robuste datorită forțelor mari de compresiune pe care le utilizează.
• Compatibilitate material:Turnarea prin comprimare este compatibilă cu multe tipuri diferite de materiale, inclusiv compozite impregnate cu fibre.

Această metodă de fabricație nu este întotdeauna potrivită pentru unele produse. Dezavantajele turnării prin compresie includ:

• Complexitatea părții:Nivelul de complexitate care poate fi atins folosind turnarea prin compresie nu este slab, dar nu poate concura cu turnarea prin injecție și cu alte procese.
• Timpi de productie:Timpii de producție pentru turnarea prin compresie sunt mai mari decât cei pentru turnarea prin injecție.
• Post procesare:Fără măsurile potrivite, flash-ul poate fi o problemă semnificativă în turnarea prin compresie. Acest material în exces trebuie tăiat și acest pas suplimentar poate fi costisitor.

Aplicațiile turnării prin compresie

Turnarea prin comprimare poate fi utilizată pentru a face o gamă largă de piese din polimeri termoplastici și termorigide. Câteva exemple dintre acestea sunt:

• Piese electrice:Prize, plăci frontale, întrerupătoare și alte componente electrice pot fi realizate folosind turnare prin compresie.
• Dispozitive electronice:Părți de tastaturi, controlere de joc etc. pot fi realizate folosind această tehnică.
• Piese auto:Panourile mari și alte părți ale vehiculelor pot fi realizate folosind turnare prin compresie.
• Piese dispozitiv medical:Măștile de protecție respiratorie și alte dispozitive medicale sunt realizate folosind turnare prin compresie.

Concluzie

Turnarea prin comprimare nu are sofisticarea turnării prin injecție, dar rămâne cea mai bună metodă de realizare a anumitor tipuri de produse.

Acest proces de fabricație este simplu și materialele sunt chiar încărcate manual în matriță. În ciuda simplității sale, produce produse care au o rezistență foarte mare și un finisaj bun al suprafeței și poate gestiona chiar și unele geometrii complexe.

Turnarea prin comprimare funcționează acum cu multe materiale termorigide și termoplastice, iar produsele sale sunt utilizate în multe industrii.