Як вибрати ТПЕ для литьтя під тиском: ключові фактори, вибір матеріалу та особливості обробки

У моєму останньому дописі я розповів прощо насправді таке TPEє ічому він плавиться і перетворюється, наче пластикзамість того, щоб затвердіти як гума. Це питання пояснює, що таке TPE. Воно не відповідає на питання, як вибрати правильну марку матеріалу, коли деталь має пройти через справжню форму, на справжній виробничій лінії і за справжнім терміном.

Вибір TPE для литьва під тиском починається з завдання деталі, а не з технічного паспорту матеріалу. Узгоджуйте твердість, текучість і термічні властивості з формою, циклом та умовами експлуатації. Якщо це узгодження буде точним, деталь вийде однорідною, міцною і готовою до наступної стадії обробки.

Ця одна ідея — відповідність матеріалу завданню — лежить в основі кожного рішення, яке я наводжу нижче. Вона також пояснює, чому два вироби, виготовлені з «однакової» марки ТПЕ, можуть проявляти стільки різних властивостей після того, як вийдуть з форми.

Чому ТПЕ є переважним матеріалом для виробництва методом литья під тиском?

Жорстка пластикова деталь тріскається при повторних згинаннях. Відліплену гумову деталь потрібно обробляти окремим процесом відвердіння, і її неможливо просто заново шліфувати. Ні та, ні інша не підходять для всіх конструкцій на моєму верстаті.

TPE переважає для литья під тиском, оскільки переробляється на стандартному термопластичному обладнанні, виключає стадію вулканізації і дозволяє м'якому TPE безпосередньо з'єднуватися з жорстким пластиком за один цикл. Це скорочує час циклу, зменшує потребу у другинній збірці та дозволяє відправляти відходи назад у процес, замість того щоб викидати їх у смітник.

Більшість пластикових заводів вже мають обладнання для литьва під тиском. ТПЕ‑марка, що працює на тому ж обладнанні, усуває потребу в окремому гумовому пресі або печі для вулканізації.Двокомпонентне литтяЦе дозволяє заводу за один цикл з'єднати м'яку TPE‑рукоятку з жорстким ручкою, замість того щоб пізніше збирати дві деталі вручну. Саме тому команди зі створення автомобільних салонів надають перевагу TPE для ущільнювачів та рукояток: менша кількість деталей, менша кількість кріпильних елементів і менше місць, де деталь може вийти з ладу. Переробка також має значення. Розплавлені матеріали та відхилені деталі часто можуть повернутися до бункера, якщо це дозволяють марка матеріалу та технологічний процес, що знижує вартість матеріалу на одну деталь. У компанії Yudahang це зазвичай перше питання, яке я ставлю клієнту: чи справді вашому дизайну потрібні дві окремі деталі, чи можна за допомогою TPE виготовити їх одним виробом?

Які властивості слід враховувати при виборі гранул ТПЕ для литьва під тиском?

Одна лише твердість майже нічого не говорить про те, як поведе себе гранула ТПЕ після того, як потрапить у вашу форму.

При виборі гранул ТПЕ перевіряйте твердість, коефіцієнт розтікання при плавленні, міцність на розтяг і на розрив, ступінь зміщення під тиском, а також сумісність зв'язку з вашим матеріалом-основою. Кожна з цих характеристик відповідає конкретному виду відмови; тому пропуск будь-якої з них зазвичай проявляється згодом у вигляді скарги на гарантію, а не результатів лабораторних досліджень.

Я об'єдную ці властивості у три категорії: відчуття, текучість та відповідність. Відчуття охоплює твердість і еластичність, які визначають, як деталь поводиться у руці або під ущільненням. Текучість охоплюєШвидкість плавленнята в'язкість, які визначають, чи заповнить гранула тонку стінку або довгий канал без недоливів. Покриття забезпечують зчеплення, хімічну стійкість іСтупінь стиснення, які визначають, чи працює деталь після багатьох місяців експлуатації в полі, а не лише після зняття з форми. Ось як я зазвичай розбиваю це для клієнта:

Як процес ліття під тиском з термопластичного еластомеру впливає на якість виробу?

Два магазини можуть використовувати абсолютно однакову марку ТПЕ і все одно отримати дві дуже різні деталі.

Процес литьтя під тиском впливає на якість виробів із ТПЕ через температуру розплаву, швидкість впорскування, тиск утримання та час охолодження. Якщо ці параметри встановлено неправильно, навіть добре підібраний сорт ТПЕ може деформуватися, опадати або розколюватися біля вливного отвору.

Температура плавлення, яка занадто низька, призводить до недостатнього пластифікування матеріалу, через що він погано заповнює форму і на поверхні з'являються лінії потоку. Занадто висока температура може спричинити деградацію матеріалу, ослаблюючи міцність на розрив саме там, де це найбільш необхідно. Швидкість впорскування впливає на те, як фронт розплаву заповнює полість: надмірно висока швидкість може затримувати повітря і залишати сліди опіків біля вентиляційних отворів. Тиск і час утримання під тиском контролюють виникнення вм'ятин і стабільність розмірів після охолодження деталі. Час охолодження часто є першим параметром, який зменшують на виробничому підприємстві, щоб скоротити цикл обробки; однак якщо деталь виймають занадто рано, вона все одно може деформуватися після виходу з форми. Я розглядаю форму та технологічний процес як невід'ємну складову при виборі матеріалу, а не окремий етап, що виконується після. Навіть якщо використовувати високоякісний сорт ТПЕ на несправному технологічному процесі, кінцевий результат все одно буде незадовільним.

Які є поширені проблеми при литьті під тиском з термопластичного еластомеру і як їх можна вирішити?

Короткі відбитки, спалахи та вм'ятини з'являються на майже кожній лінії виробництва TPE у певний момент.

ЗвичайнийЛиття під тиском з ТПЕПроблеми включають недолив, перелив, вм'ятини від опускання та погане зчеплення на деталях із надлітком. Більшість із них пов'язані з невідповідністю потоку розплаву, неправильним температурним режимом форми або матеріалом-основою, який взагалі не проходив перевірку на адгезію.

Короткі викиди зазвичай свідчать про те, що швидкість руху розплаву занадто низька для даної товщини стінок, або ж швидкість та тиск впливу встановлені надмірно обережно для цієї геометрії. Надлишковий матеріал (флеш) вказує на те, що форма не забезпечує достатнього зусилля затиску для в'язкості матеріалу при цій температурі. Вм'ятини відповідають слабкому тиску ущільнення або надмірно товстим стінкам, які охолоджуються нерівномірно. Найскладнішою проблемою є відсутність міцного зчеплення на деталях із надмолдованою поверхнею: поверхнева енергія підкладки, температура форми та невірна хімічна родина термопластичного еластомеру — все це може призвести до того, що м'яка прослойка відшаровується від твердої основи. У власній практиці вирішення проблем я перевіряю матеріал і технологічний процес одночасно, перш ніж звинувачувати лише один із них. Найчастіше вирішення потребує менших змін, ніж повна заміна матеріалу. Налаштування температури форми або невелике збільшення часу ущільнення вирішують більше проблем, ніж очікується.

Висновок

Вибір правильногоТПЕДля литья під тиском це ніколи не одне-єдине рішення. Це передбачає узгодження властивостей матеріалу, конструкції форми та параметрів технологічного процесу з реальним призначенням деталі — від першого відливання на конвеєрі до багаторічної експлуатації в умовах експлуатації.

Джерела

1. Освальд, Т. А., та Турнг, Л.-С. (Упорядники).Довідник з литьва під тиском, 3-є видання. Видавництво Hanser, 2008.
2. Дробний, Дж. Г.Довідник з термопластичних еластомерів, друге видання. Elsevier, 2014.
3. Холден, Г., Кріхельдорт, Х. Р., та Квірк, Р. П. (Упорядники).Термопластичні еластомери, 3-тє видання. Видавництво Hanser, 2004.
4. Бхаумік, А. К., та Степенс, Г. Л. (Упорядники).Довідник з еластомерів, друге видання. CRC Press, 2000.
5. ASTM International.ASTM D395-18: Стандартні методи випробувань властивостей гуми — ступінь стиснення.
6. Розато, Д. В., та Розато, М. Г.Довідник з литьва під тиском. Спрінгер, 2000.