Stiskanje je bilo najprej uporabljeno za oblikovanje gume, vendar se je obseg materialov, s katerimi deluje, od takrat močno razširil. Številni predmeti okoli vas so bili izdelani s stiskanjem in še danes je lahko odlična proizvodna rešitev za vas.
Kaj je kompresijsko oblikovanje?
Stiskanje je proizvodni proces, ki uporablja dvostransko ogrevan kalup, zgornji in spodnji, za stiskanje oblikovanega materiala v obliko ali obliko, ki jo določa kalup. Toplota in tlak sta pomembna vidika postopka stiskanja. Toplota pomaga materialu, ki se uporablja za stiskanje, da se stopi ali strdi, odvisno od vrste uporabljenega materiala. Tlak prisili zmehčani material, da enakomerno teče v votline kalupa.
Kot nakazuje že ime, so tlačne sile ključne za to metodo oblikovanja. Tonaža uporabljenih stiskalnic lahko doseže 2500 ton. Stiskanje je odlična proizvodna metoda za velikoserijsko proizvodnjo.
Postopek stiskanja
Postopek stiskanja ima nekaj različic, odvisno od vrste materiala, s katerim delate. Vendar lahko glavni postopek razdelimo na šest osnovnih korakov.
1. korak: Priprava stroja za oblikovanje
Obstajajo različne vrste opreme za stiskanje, vendar je treba vsako na nek način pripraviti, preden se začne proizvodni cikel. To lahko vključuje dejanja, kot so:
- Čiščenje plesni
- Pršenje ločilnega sredstva
- Vklop toplote in predhodno segrevanje kalupa
- Namestitev vložkov itd.
Ta dejanja so bistvenega pomena in če zamudite korak, lahko pride do okvarjenega ali poškodovanega dela.
2. korak: Merjenje in nalaganje posamičnega materiala
Količino plastičnega materiala, uporabljenega pri stiskanju, je treba natančno izmeriti. To pomaga zagotoviti skladnost med izdelki. Preveč materiala v kalupu lahko povzroči več težav, vključno z:
- Prevelika količina bliskavice, ki jo je treba odrezati
- Izzivi razkalupljanja
- Poškodovane plesni
- Nizka dimenzijska natančnost
Po drugi strani pa lahko premalo materiala povzroči del, ki nima prave gostote, ima slabo kakovost površine ali celo manjkajoče dele materiala.
Ko je izmerjena pravilna količina materiala, se le-ta vstavi v votlino kalupa. Oblikovni material se lahko pred vlaganjem v kalup predhodno segreje. To lahko pomaga skrajšati čas cikla.
3. korak: Zapiranje kalupa/stiskanje materiala
Ko je material nameščen, se kalup zapre, da se izvede stiskanje, ki potisne material v vsak del votline kalupa. Tudi na tej stopnji se lahko kalup segreje, da se material zmehča ali pomaga pri strjevanju duroplastnih materialov.
Zapiranje kalupa poteka pri vnaprej določeni hitrosti za krajše čase cikla. Hitrost tudi ne sme biti previsoka, saj se material lahko premakne iz notranjosti votline kalupa.
4. korak: utrjevanje ali hlajenje
Ko je kalup zaprt, material ostane na mestu določen čas, običajno 1 – 5 minut. V tem obdobju se bo material strdil za duroplast. Utrjevanje je proces, pri katerem poteka zamreženje v polimeru, kar povzroči trden del s posebnimi lastnostmi.
V primeru termoplastov se oblikovani del v kalupu med tem časom ohladi, dokler ni dovolj trd, da ga je mogoče odstraniti, ne da bi se poškodoval.
5. korak: Odstranjevanje iz kalupa
Med tem korakom se kalup odpre in trdni del se odstrani iz kalupa. Pri tem lahko pomagajo izmetni zatiči in drugi mehanski sistemi. V nekaterih primerih lahko odstranitev iz kalupa opravite ročno.
Nekateri deli imajo bolj zapleten postopek odstranjevanja iz kalupa kot drugi. Na primer, pri delu, oblikovanem s pomočjo vložkov, je treba vložke odstraniti na neki točki med fazo odstranjevanja iz kalupa.
6. korak: Naknadna obdelava
Ko je del odstranjen iz kalupa, bo morda treba opraviti še nekaj korakov, preden se šteje, da je pripravljen. Odrezovanje odvečnega materiala ali bliska je običajen postopek na tej stopnji. Drugi deli bodo morda potrebovali toplotno obdelavo za zmanjšanje notranjih napetosti ali čiščenje.
Oblikovanje kalupov pri stiskanju
Uspeh pri stiskanju se začne z oblikovanjem pravega kalupa za vaš del.Mehanika kompresijskega oblikovanja postavlja določene omejitve glede lastnosti, ki jih lahko ima del. Pomembno je, da se zavedate teh omejitev, da zagotovite, da je izdelani del mogoče izdelati.
Stroji za stiskanje se lahko uporabljajo za oblikovanje delov s kompleksnimi oblikami, vendar je zaradi njih postopek bolj zahteven.
Kompleksna zasnova lahko procesu doda več korakov. Takšne zasnove lahko tudi otežijo pretok materiala in doseganje vsakega dela kalupa. Dodatni koraki pomenijo daljše proizvodne cikle in višje stroške, medtem ko lahko slab pretok materiala povzroči napake v delu.
Poenostavite izmet dela
Pri načrtovanju dela je treba upoštevati enostavnost izvrženja dela, ker se lahko deli, ki jih je težko izvrže, soočajo z naslednjimi težavami:
- Dolgi časi ciklov
- Slaba površinska obdelava
- Lom med izmetom
Dva dejavnika, ki olajšata izmet delov, sta uporaba ugreznih kotov pri oblikovanju kalupa in izogibanje spodrezovanju.
Izberite primerno debelino stene
Tako debele kot tanke stene lahko predstavljajo težavo za oblikovane dele. Debele stene so nagnjene k nastanku notranjih praznin. To je posledica tega, da se zunanji deli sten ohlajajo veliko hitreje kot notranji deli.
Tanke stene nimajo dovolj trdnosti, da bi se uprle deformacijskim silam, ki jih povzročajo spremembe temperature. Večja je verjetnost, da se bodo na nek način deformirali ali popačili, ko se del ohlaja.
Ti izzivi pomenijo, da mora oblikovanje kalupa izbrati optimalno debelino stene na podlagi strukturnih potreb dela in pretoka materiala. Rebra se pogosto uporabljajo za doseganje močnih delov brez debelih stenskih delov.
Upoštevajte material
Različni materiali se med postopkom stiskanja obnašajo različno. Nekateri materiali ne tečejo tako enostavno kot drugi. Drugi se bodo segrevali ali ohlajali počasneje ali hitreje. Nekateri materiali se lahko v nekaterih fazah postopka tudi razširijo ali skrčijo.
Zasnova kalupa mora upoštevati ta dejstva, da se prepreči izdelava okvarjenih delov ali delov z nepravilnimi dimenzijami.
Design to Last
Stiskanje se uvršča med proizvodne metode velikih količin. To pomeni, da mora uporabljeni kalup zdržati dolgo časa in se uporabljati za številne dele.
Da bi to zagotovili, mora biti kalup zasnovan tako, da čim bolj zmanjša škodljiv učinek visokih temperatur in tlakov.
Deli kalupa, ki se lažje poškodujejo, morajo biti oblikovani tako, da jih je enostavno popraviti. To bo skrajšalo čas nedelovanja, če bo treba te dele zamenjati ali popraviti.
Materiali za stiskanje
Stiskanje je eden redkih proizvodnih procesov, ki lahko deluje tako z duroplasti kot tudi s termoplasti. To močno razširi paleto izdelkov, ki jih je mogoče izdelati s tem postopkom. Nekateri običajni materiali, ki se zdaj uporabljajo, vključujejo silikon, epoksi in HDPE.
Silikon
Silikon je neverjeten elastomerni material, ki v številnih aplikacijah nadomešča naravno gumo. Ima boljšo temperaturno odpornost in se zelo dobro obnese kot izolator. Je tudi bolj vzdržljiv od gume in se lahko uporablja tako v medicini kot v živilih.
Silikon je odličen za stiskanje, ker zlahka teče, kar mu omogoča, da dobro zapolni oblike kalupa.Silikon se običajno uporablja za izdelavo tesnil, tesnil in delov medicinske opreme.
PU
PU, znan tudi kot poliuretan, izdeluje dele z visoko trdnostjo na udarce, odpornostjo proti obrabi in žilavostjo.Odvisno od formulacije ima lahko PU del veliko različnih fizičnih lastnosti.
Ta duroplast zlahka teče in s kompresijskim oblikovanjem se lahko uporablja za izdelavo koles, tesnil, valjev itd.
HDPE
Polietilen visoke gostote je termoplast, ki se zlahka tali in dobro teče v staljenem stanju. Uporablja se lahko za stiskanje dokaj kompleksnih delov. Ta material ima zelo dobro dimenzijsko stabilnost in odpornost na udarce.
Stiskanje se uporablja za izdelavo HDPE delov za industrijsko in avtomobilsko uporabo.
PTFE
Politetrafluoroetilen ima odlične lastnosti proti sprijemanju in je tudi zelo odporen na kemikalije. PTFE je dober material za stiskanje, ker zlahka teče. Ležaje, tesnila in dele za električno izolacijo je mogoče oblikovati s PTFE.
Primerjava z drugimi postopki oblikovanja
Stiskanje in brizganje se pogosto primerjata, ker oba postopka uporabljata kalupe. Čeprav obstaja precejšnja stopnja prekrivanja, sta ti dve proizvodni metodi precej različni in običajno služita različnim proizvodnim potrebam.
Odprt ali zaprt kalup
Kompresijsko oblikovanje uporablja odprto obliko kalupa. Material se položi v odprto votlino kalupa, preden se zgornji del kalupa zapre na vrhu.
Po drugi strani pa brizganje uporablja zaprto obliko kalupa. Material se vbrizga v kalup, ki je že zaprt. Obstajajo prehodi za vnos materiala ali odzračevanje.
Oblikovanje delov
Zaradi odprte narave kalupov, ki se uporabljajo za stiskanje, je to dober postopek za izdelavo velikih delov z nezapleteno geometrijo, npr. plošč. S tem postopkom je mogoče preprosto izdelati dele, kot so avtomobilski odbijači.
Zaradi zaprte narave kalupov za brizganje je odličen postopek za proizvodnjo delov z bolj zapletenimi oblikami. Materiali se vnesejo v kalup pod visokim pritiskom, ki omogoča pretakanje v zapletene oblike.
Stroški namestitve
Vzpostavitev postopka brizganja je ponavadi dražja od vzpostavitve kompresijskega vlivanja.Stroški orodja so precej visoki, ker morajo biti sposobna obvladovati visoke pritiske procesa brizganja in strogo nadzorovati procesne parametre.
Orodje za stiskanje ne stane toliko, zato je boljša izbira, ko je obseg proizvodnje manjši.
Časi ciklov
Cikli kompresijskega oblikovanja lahko trajajo od ene do šest minut. Nekateri cikli brizganja pa lahko trajajo le dve sekundi.
Obstajajo primeri, ko so proizvodni časi za brizganje dolgi več kot minuto, vendar je na splošno hitrejši postopek in je odlična izbira za množično proizvodnjo.
Ta razlika v časih ciklov izhaja iz dejstva, da so postopki brizganja običajno popolnoma avtomatizirani, medtem ko je stiskanje lahko ročno, pri čemer deli potrebujejo čas, da se strdijo, preden jih izvržejo. Nalaganje materialov in izmet delov se lahko izvede tudi ročno pri stiskanju.
Stopnja natančnosti
Postopek brizganja je veliko bolj natančen postopek v primerjavi s stiskanjem.Kalupi, ki se uporabljajo za brizganje, so izdelani iz zelo močnih materialov. Manj verjetno je, da se bodo pojavile napake, ki vplivajo na oblike in dimenzije delov.
Raven natančnosti je dovolj visoka, da za brizgane dele morda ni potrebna naknadna obdelava.
Možnosti materiala
Čeprav brizganje dobro deluje s številnimi materiali, je poseben primer kompresijskega litja ta, da lahko uporablja maso za vlivanje v razsutem stanju ali maso za oblikovanje pločevine. Ti materiali vsebujejo sesekljana vlakna in se lahko uporabljajo za izdelavo kompozitnih delov.
Brizganje ne more uporabiti takih materialov in ni primerno za izdelavo delov iz kompozitnih materialov.
Prednosti in slabosti stiskanja
Kompresijsko oblikovanje je preživelo več kot stoletje. To je zato, ker ima prednosti, ki vključujejo:
- Nižji stroški orodja:Oprema, povezana s stiskanjem, kot so hidravlične stiskalnice, ni tako zapletena kot oprema, ki se uporablja za brizganje. Zaradi tega je začetek postopka stiskanja cenejši.
- Bolje za proizvodnjo v majhnih količinah:Nižja cena orodja za stiskanje je boljša za majhne količine proizvodnje. To je zato, ker je potrebnih manj izdelkov za doseganje čiste dobičkonosnosti.
- Odlično za velike predmete:Glavna omejujoča dejavnika glede velikosti in teže delov, izdelanih s pomočjo stiskanja, sta tonaža in velikost stiskalnice. Zato se stiskanje običajno uporablja za izdelavo večjih delov v primerjavi z brizganjem in drugimi postopki.
- Možni so vložki:Oblikovanje vložkov je oblikovanje enega materiala preko drugega. To je mogoče s stiskanjem, če se uporabljajo prave metode in orodja.
- Močni deli:Kompresijsko oblikovanje proizvaja goste dele, ki so precej robustni zaradi velikih tlačnih sil, ki jih uporablja.
- Združljivost materiala:Kompresijsko oblikovanje je združljivo s številnimi različnimi vrstami materialov, vključno s kompoziti, impregniranimi z vlakni.
Ta način izdelave ni vedno primeren za nekatere izdelke. Slabosti stiskanja vključujejo:
- Kompleksnost dela:Stopnja kompleksnosti, ki jo lahko dosežemo s kompresijskim brizganjem, ni slaba, vendar se ne more kosati z brizganjem in nekaterimi drugimi postopki.
- Časi izdelave:Proizvodni časi za stiskanje so daljši kot za brizganje.
- Naknadna obdelava:Brez pravih ukrepov je blisk lahko velik problem pri stiskanju. Ta odvečni material je treba odrezati in ta dodatni korak je lahko drag.
Uporaba stiskanja
Stiskanje se lahko uporablja za izdelavo širokega nabora delov iz termoplastov in termoreaktivnih polimerov. Nekateri primeri teh so:
- Električni deli:Vtičnice, prednje plošče, stikala in druge električne komponente je mogoče izdelati s pomočjo stiskanja.
- Elektronske naprave:S to tehniko je mogoče izdelati dele tipkovnic, igralnih krmilnikov itd.
- Avtomobilski deli:Velike plošče in druge dele vozil je mogoče izdelati s pomočjo stiskanja.
- Deli medicinskih pripomočkov:Respiratorne maske in drugi medicinski pripomočki so izdelani s pomočjo stiskanja.
Zaključek
Kompresijsko brizganje nima prefinjenosti brizganja, vendar ostaja najboljša metoda za izdelavo določenih vrst izdelkov.
Ta postopek izdelave je preprost in materiale celo ročno naložimo v kalup. Kljub svoji preprostosti proizvaja izdelke z zelo visoko trdnostjo in dobro površinsko obdelavo ter lahko upravlja celo z nekaterimi zapletenimi geometrijami.
Kompresijsko oblikovanje zdaj deluje s številnimi termoreaktivnimi in termoplastičnimi materiali, njegovi izdelki pa se uporabljajo v številnih panogah.