Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) — популярный термопластичный полимер, известный своей прочностью, ударопрочностью и универсальностью. АБС-пластик Литье под давлением — широко используемый производственный процесс в таких отраслях, как автомобилестроение, электроника и производство потребительских товаров.
В этой статье подробно рассматривается процесс литья под давлением АБС-пластика, соображения стоимости, температурные требования и используемое оборудование.
Что такое литье АБС-пластика?
Литье акрилонитрила-бутадиен-стирола (АБС) под давлением — это производственный процесс, используемый для производства деталей и изделий из термопластического материала АБС. ABS — популярный полимер, известный своими превосходными механическими свойствами, включая прочность, ударопрочность и простоту обработки. Литье под давлением — это универсальный метод, который включает впрыскивание расплавленного пластика в форму для создания сложных форм с высокой точностью. Вот подробный обзор процесса литья под давлением ABS.
Процесс литья под давлением из АБС-пластика
1. Подготовка материала
Перед началом процесса литья под давлением гранулы АБС необходимо тщательно высушить, чтобы удалить влагу. Влага в гранулах может привести к дефекты литья под давлением например, пятна или пузырьки в конечном продукте. Обычно гранулы АБС-пластика сушат при температуре 80–90°C (176–194°F) в течение 2–4 часов в влагопоглотительной сушилке.
2. Настройка литьевой машины
Термопластавтомат состоит из нескольких ключевых компонентов: узла впрыска, узла смыкания и формы. Настройки машины должны быть точно откалиброваны для ABS, чтобы обеспечить оптимальные результаты.
- Блок впрыска: Блок впрыска отвечает за плавление гранул АБС и впрыск расплавленного материала в форму. Ключевые настройки включают температуру ствола, скорость шнека и давление впрыска.
- Зажимной блок: Зажимной блок удерживает форму на месте и обеспечивает необходимое усилие, чтобы удерживать ее в закрытом состоянии во время впрыска и охлаждения. Усилие зажима должно быть достаточным для противодействия давлению впрыска.
- Плесень: Пресс-форма разрабатывается индивидуально для конкретной производимой детали. Состоит из двух половин – полости и ядро – которые формируют форму конечного продукта. Форма также включает охлаждающие каналы, помогающие затвердевать расплавленному АБС-пластику.
3. Плавление и инъекция.
Высушенные гранулы АБС подаются в бункер инжекционного узла, откуда они транспортируются вращающимся шнеком к нагретому стволу. Температура ствола обычно устанавливается в пределах 210–250°C (410–482°F), в зависимости от марки используемого АБС-пластика. По мере плавления пуль шнек накапливает порцию расплавленного АБС-пластика в передней части ствола.
После подготовки инъекции начинается фаза инъекции. Шнек движется вперед, впрыскивая расплавленный АБС-пластик в полость формы под высоким давлением (10,000 20,000–XNUMX XNUMX фунтов на квадратный дюйм). Скорость и давление впрыска являются критическими параметрами, которые влияют на качество и консистенцию отлитой детали.
4. Охлаждение и затвердевание
После заполнения полости формы расплавленный АБС-пластик должен остыть и затвердеть. Процесс охлаждения облегчается встроенными в форму каналами охлаждения, по которым циркулирует вода или другие охлаждающие жидкости. Время охлаждения зависит от толщины и геометрии детали, но обычно оно составляет 20–60 секунд.
5. Выброс
Как только деталь затвердеет, форма открывается и выталкиватели вытолкнуть готовую деталь из формы. Затем цикл повторяется для следующей части.
Свойства материала АБС
АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) — широко используемый термопластичный полимер, известный своим превосходным балансом механических свойств, простотой обработки и доступностью. Вот ключевые свойства ABS:
| Roperty | Полилак® (ПА-765) | Циколак™ (MG47) | Люстран® (348) | РТП (605) 30% ГФ | Типичный ABS со стеклянными бусинами |
|---|---|---|---|---|---|
| Плотность (г / см3) | 1.19 | 1.04 | 1.06 | 1.27 | – |
| Коэффициент усадки (%) | 0.3-0.6 | 0.5-0.8 | 0.4-0.6 | 0.1-0.2 | От 4.0e-3 до 7.0e-3 дюймов |
| Твердость по Роквеллу (R) | 100 | 112 | 112 | – | – |
| Водопоглощение (24 часа, 73 °F) | – | – | – | – | 0.16 в 0.25% |
| Модуль упругости (73 °F) | – | – | – | – | от 3,200 до 500 тыс. фунтов на квадратный дюйм |
| Предел прочности при текучести (МПа) | 39 | 44 | 48.3 | 96.5 | – |
| Относительное удлинение при разрыве (%) | 10 | 24 | – | 1-2 | 2.0 в 10% |
| Модуль упругости при изгибе (ГПа) | 1.80 | 2.30 | 2.69 | 8.27 | от 348 до 426 тыс. фунтов на квадратный дюйм |
| Прочность на изгиб (МПа) | 55 | 70 | 75.8 | 134 | От 7,150 до 9,100 фунтов на квадратный дюйм |
| Температура сушки (°C) | 87.8-93.3 | 80-95 | 79 | 82.2 | 176 до 180 ° F |
| Время высыхания (часы) | 2-24 | 2-4 | 2-4 | 2 | с 2.0 до 9.0 часов. |
| Температура плавления (°C) | 232-249 | 220-260 | 246-274 | 204-238 | 410 до 500 ° F |
| Температура формы (°C) | 54.4-71.1 | 50-70 | 29-60 | 62.8-85 | 113 до 175 ° F |
Применение литья под давлением ABS
Литье под давлением ABS широко используется в различных отраслях промышленности, в том числе:
- Автомобильная: Производство внутренних и наружных автомобильных деталей, таких как приборные панели, панели и компоненты отделки салона.
- Electronics: Производство корпусов, корпусов и компонентов для бытовой электроники, включая компьютеры, телевизоры и мобильные устройства.
- Потребительские товары: Создание долговечных и эстетически привлекательных товаров, таких как игрушки, кухонная техника и спортивные товары.
- Промышленное оборудование: Изготовление деталей для машин, инструментов и оборудования, используемых в различных отраслях промышленности.
- Медицинские приборы: Производство компонентов для медицинских инструментов и устройств, требующих высокой точности и долговечности.
Какие продукты подходят для литья под давлением ABS?
Вот несколько примеров деталей, обычно производимых с использованием литья под давлением ABS:
- Компоненты панели мониторинга
- Панели внутренней отделки
- Дверные ручки и отделка
- Бамперы и решетки
- Детали системы вентиляции и кондиционирования
- Корпуса аудиоаппаратуры
- Компоненты мебели
- Корпуса оборудования
- Компоненты лабораторного прибора
- Корпуса и крышки устройств
- Кубики и компоненты LegoⓇ
Почему ABS используется в литье под давлением?
Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) широко используется в литье под давлением благодаря уникальному сочетанию механических свойств, простоты обработки и универсальности.
- Механическая прочность и ударная вязкость: ABS известен своей превосходной ударопрочностью и прочностью. Он может выдерживать значительные механические нагрузки, не растрескиваясь и не ломаясь, что делает его идеальным для применений, требующих долговечности и надежности.
- Хорошая химическая стойкость:АБС-пластик обладает хорошей устойчивостью к широкому спектру химикатов, включая кислоты, щелочи и масла. Это делает его пригодным для использования в средах, где воздействие таких веществ является обычным явлением.
- Термостойкость: АБС имеет относительно высокую термостойкость по сравнению с другими термопластами. Он может сохранять свои свойства в широком диапазоне температур, что важно для деталей, подвергающихся воздействию различных температурных условий.
- Эстетические качества:ABS позволяет добиться высококачественной отделки поверхности, что важно для продуктов, ориентированных на потребителя. Его можно легко покрасить, покрасить или покрыть металлом, что позволяет получить широкий спектр эстетической отделки.
- Простота обработки:АБС-пластик легко плавится и течет в процессе литья под давлением, что позволяет ему полностью заполнять формы и формировать сложные формы с мелкими деталями. Такая простота обработки сокращает время цикла и повышает эффективность производства.
Какова стоимость литья под давлением ABS?
Стоимость литья АБС-пластика можно разбить на несколько составляющих:
1. Стоимость материала
АБС, как правило, дороже обычных пластиков, таких как полипропилен (ПП) или полиэтилен (ПЭ). Стоимость гранул АБС варьируется в зависимости от сорта и поставщика и обычно составляет от 1.50 до 2.50 долларов за килограмм.
2. Стоимость пресс-формы
Пресс-форма — это значительная первоначальная инвестиция, особенно для сложных или высокоточных деталей. Стоимость пресс-формы может варьироваться от 5,000 до 100,000 XNUMX долларов и более, в зависимости от размера, сложности и материала (например, стальная или алюминиевая форма). Формы с несколькими полостями, которые производят несколько деталей за цикл, стоят дороже, но могут снизить затраты на деталь при крупносерийном производстве.
3. Затраты на оборудование и рабочую силу
Эксплуатация машины для литья под давлением предполагает затраты на машинное время, рабочую силу и техническое обслуживание. Стоимость машины зависит от размера и типа машины и обычно составляет от 50 до 200 долларов в час. Затраты на рабочую силу варьируются в зависимости от местоположения и уровня квалификации операторов.
4. Накладные расходы
Накладные расходы включают коммунальные услуги, расходы на оборудование и административные расходы. Обычно они распределяются на основе машино-часов или объема деталей.
5. Объем производства
Общая стоимость детали снижается по мере увеличения объема производства из-за амортизации затрат на пресс-форму для большего количества деталей. Производство больших объемов более рентабельно для литья под давлением ABS.
Методы литья под давлением ABS
Чтобы оптимизировать производство деталей из АБС, различные специализированные методы литья под давлением заняты.
1. Тонкостенные детали
Производство тонкостенных деталей из АБС может оказаться сложной задачей из-за его относительно высокой вязкости. Вот некоторые соображения по формованию тонкостенных деталей из АБС-пластика:
- Повышенное давление впрыска: Для обеспечения полного заполнения формы необходимо увеличить давление впрыска. Вязкость АБС снижается с повышением температуры, пока не достигнет температуры пластификации; после этой точки вязкость снова увеличивается с повышением температуры. Поэтому предпочтительным подходом является повышение давления, а не температуры.
- Дизайн пресс-форм: Пресс-формы для тонкостенных деталей должны быть рассчитаны на высокое давление впрыска. Сюда входит усиление конструкции формы и оптимизация литниковой системы для обеспечения равномерного потока материала и минимизации потенциальных дефектов.
2. Большие полые детали
Изготовление больших, тонких или полых деталей с использованием стандартного литья под давлением может оказаться затруднительным. Для решения этих проблем используются передовые методы, такие как литье под давлением с использованием воды или газа:
- Литье под давлением с помощью воды: вода под высоким давлением впрыскивается в форму, чтобы прижать расплавленный АБС-пластик к стенкам формы. Этот метод помогает добиться равномерной толщины стенок и гладких внутренних поверхностей.
- Литье под давлением с помощью газа: Подобно формованию с использованием воды, газ под высоким давлением (обычно азот) используется для создания полых секций и обеспечения одинаковой толщины стенок. Этот метод особенно полезен для снижения веса детали и использования материала при сохранении структурной целостности.
3. Толстостенные детали.
Толстостенные детали из АБС-пластика могут иметь такие дефекты, как вмятины из-за неравномерного охлаждения и усадки материала. Для решения этих проблем используются несколько методов:
- Компрессионное литье под давлением: Этот метод включает в себя помещение точного количества расплавленного АБС-пластика в форму, а затем применение сжатия для придания окончательной формы детали. Такой подход сводит к минимуму внутренние напряжения и снижает вероятность появления вмятин.
- Оптимизированная конструкция пресс-формы: Разработка форм с более тонкими или более однородными стенками и использование улучшенных возможностей термопереноса может помочь в управлении утяжины. Улучшенные каналы охлаждения и радиаторы внутри формы также могут обеспечить равномерное охлаждение и уменьшить количество дефектов.
4. Компоненты из нескольких материалов
Для применений, требующих компонентов из нескольких материалов, используются такие методы, как формование со вставкой и наложение. Универсальность ABS делает его подходящим для следующих передовых процессов формования:
- Вставить молдинг: этот метод предполагает размещение предварительно сформированной вставки (из металла, пластика или другого материала) в форму перед инъекцией АБС-пластика. Расплавленный АБС-пластик обтекает вставку, герметизируя ее и образуя единую интегрированную деталь.
- многокомпонентное формование: Формование предполагает нанесение слоя АБС-пластика поверх ранее отформованной детали, часто изготовленной из другого материала. Это обычно используется при производстве эргономичных ручек для инструментов и потребительских товаров, где ABS покрывается более мягким материалом для улучшения захвата и комфорта.
5. Микролитьевое формование
Микролитьевое формование используется для изготовления очень маленьких деталей из АБС-пластика с высокой точностью. Для этого метода требуются специализированные машины для микролитья под давлением, способные обрабатывать небольшое количество материала и производить сложные детали.
- Приложения: Микролитьевое формование используется в медицинских приборах, электронике и других отраслях промышленности, где необходимы небольшие и точные компоненты.
- Задачи: Достижение равномерного потока материала и поддержание точности размеров в таких небольших масштабах требует точного контроля над параметрами процесса и высококачественных форм.
6. Горячеканальные системы
Горячеканальные системы используются для повышения эффективности литья под давлением ABS за счет сокращения отходов материала и времени цикла.
- Наши преимущества: Системы горячеканальных систем удерживают пластик в расплавленном состоянии внутри формы, устраняя необходимость в литниках и направляющих. Это приводит к сокращению времени цикла, уменьшению отходов материала и повышению качества деталей.
- Соображения: Горячеканальные системы более сложны и дороги, чем холодноканальные, и требуют тщательного проектирования и обслуживания.
Понимая и используя эти методы, производители могут оптимизировать производство деталей из АБС-пластика, добиваясь высококачественных, экономичных и надежных компонентов для широкого спектра отраслей. Или сотрудничайте с профессиональными поставщиками услуг по литью пластмасс под давлением, такими как BOYI, чтобы оптимизировать конструкцию вашей детали.
Как установить температуру для литья под давлением ABS?
Правильный контроль температуры имеет решающее значение для успешного литья под давлением ABS. К основным температурным параметрам относятся:
1. Температура ствола
Температура цилиндра должна быть установлена в пределах 210–250°C (410–482°F), в зависимости от марки ABS и желаемой вязкости расплава. Равномерный нагрев необходим для обеспечения стабильного качества расплава и предотвращения деградации.
2. Температура пресс-формы
Команда температура формы обычно колеблется в пределах 50–80°C (122–176°F). Более высокие температуры пресс-формы могут улучшить качество поверхности детали и снизить остаточные напряжения, но они также увеличивают время цикла. Температуру пресс-формы следует тщательно контролировать, чтобы сбалансировать качество деталей и эффективность производства.
3. Температура сопла
Температура сопла должна быть немного ниже температуры ствола, чтобы предотвратить растекание и обеспечить плавное затекание в форму. Типичная температура сопла ABS составляет около 200–230°C (392–446°F).
Преимущества и недостатки литья под давлением ABS
Литье под давлением ABS предлагает множество преимуществ с точки зрения производительности, гибкости конструкции и механических свойств. Однако необходимо тщательно учитывать потенциальные недостатки, такие как высокая стоимость инструментов, ограничения конструкции и экологические соображения.
| Наши преимущества | Недостатки бонуса без депозита |
|---|---|
| Высокоэффективная и производительная технология производства. | Требуется проектирование и изготовление пресс-форм, что является дорогостоящим и трудоемким процессом. |
| Минимальное количество отходов | Первоначальные инвестиции в оснастку могут оказаться непомерно высокими при мелкосерийном производстве. |
| Большие объемы деталей могут быть изготовлены с минимальным участием человека. | Сложные конструкции деталей могут потребовать более длительного времени выполнения заказа и более высоких затрат. |
| Умение производить сложные, многофункциональные компоненты. | Правила проектирования литья под давлением ограничивают геометрию и характеристики детали. |
| Включение металлических вставок или формованных компонентов. | Толщина стенок, расположение ребер и размер/расположение отверстий должны соответствовать строгим рекомендациям. |
| ABS обеспечивает хорошую механическую прочность и долговечность. | Требования к минимальному количеству для оправдания затрат на оснастку могут сделать небольшие тиражи дорогостоящими. |
| Подходит для применений, требующих надежных механических свойств. | Экономическая целесообразность во многом зависит от ожидаемых объемов производства. |
| Возможность постобработки, такой как покраска и покрытие. | Ухудшение состояния окружающей среды из-за воздействия ультрафиолета может повлиять на целостность материала. |
Каковы общие проблемы при литье под давлением ABS?
При литье под давлением ABS в процессе производства может возникнуть несколько распространенных проблем. Эти проблемы могут повлиять на качество и стабильность формованных деталей. Вот некоторые из типичных возникающих проблем:
- Деформация и нестабильность размеров:АБС склонна к коробление нестабильность размеров из-за высокой скорости усадки при охлаждении. Неравномерное охлаждение или недостаточный контроль температуры формы могут усугубить эту проблему.
- Следы раковины:Следы раковин появляются в виде углублений на поверхности отлитой детали, обычно возникающих на более толстых секциях, где охлаждение происходит медленнее. Эта проблема возникает из-за неравномерной скорости охлаждения или недостаточной вентиляции в форме.
- Дефекты поверхности:Дефекты поверхности, такие как следы текучести, полосы или пузыри, могут возникнуть из-за неправильного давления впрыска, колебаний температуры или плохой обработки поверхности формы.
- Формованное напряжение и растрескивание:ABS может создавать внутренние напряжения во время формования, приводящие к растрескиванию или хрупкости деталей. Эта проблема часто возникает из-за недостаточного времени охлаждения или неправильного извлечения из формы.
- Плохая конструкция или расположение ворот:Конструкция и размещение ворот влияют на поток материала и качество деталей. Неправильное расположение литника может стать причиной косметических дефектов или слабых мест формованной детали.
- Проблемы с цветовой дисперсией:Способность ABS воспринимать широкий диапазон цветов делает его подверженным проблемам с дисперсией цвета. Неравномерное распределение цвета или полосы могут возникнуть из-за неправильного смешивания или недостаточного контроля температуры расплава.
- Деградация материала:ABS чувствителен к перегреву, что может привести к деградации материала, обесцвечиванию или снижению механических свойств. Правильный контроль температуры расплава имеет решающее значение для предотвращения этих проблем.
- Изменения давления впрыска и скорости:Колебания давления или скорости впрыска могут привести к неполному заполнению полости формы, что приведет к образованию коротких всплесков или пустот в детали.
- Проблемы с выбросом деталей:Трудности при извлечении деталей из формы могут привести к повреждению или деформации, особенно в случае сложной геометрии или подрезов.
Решение этих распространенных проблем требует тщательного контроля процесса, включая оптимизацию конструкции пресс-формы, точное управление температурой и соблюдение рекомендуемых параметров литья под давлением, характерных для материалов АБС.
Советы по проектированию литья под давлением ABS
Литье АБС-пластика под давлением включает в себя несколько важных конструктивных соображений, обеспечивающих оптимальное качество и технологичность деталей. Вот некоторые конструкция для литья под давлением принципы:
- Толщина стенки: Поддержание постоянной толщины стенок имеет решающее значение при литье под давлением АБС-пластика, поскольку оно обеспечивает равномерное охлаждение и минимизирует такие дефекты, как коробление и раковины. Рекомендуемый диапазон обычно составляет от 0.045 до 0.140 дюйма (от 1.14 до 3.56 мм).
- Угол уклона: Интеграция углов уклона примерно от 0.5 до 1 градуса способствует плавному извлечению деталей из формы. Этот угол предотвращает прилипание детали к поверхности формы во время отпуска, сводя к минимуму возможные повреждения и обеспечивая стабильное качество детали.
- Допуски детали: Точность допусков деталей имеет решающее значение для функциональной целостности и совместимости сборки. Детали из АБС-пластика обычно соответствуют коммерческим допускам в диапазоне от 0.1 до 0.325 мм для размеров менее 160 мм. Достижение более точных допусков от 0.050 до 0.1 мм возможно для более мелких компонентов размером до 100 мм.
- Радиусы: ABS чувствительна к концентрации напряжений, особенно на острых углах. Проектирование с большими радиусами помогает распределять напряжения более равномерно, повышая долговечность деталей и снижая вероятность отказа. Рекомендуется поддерживать минимальный радиус, составляющий не менее 25% толщины стены. Для применений, требующих максимальной прочности, рекомендуется радиус до 60% толщины стены.
Какие факторы следует учитывать при обработке ABA?
Рекомендации по обработке материалов ABS для литья под давлением:
- Вязкость: Вязкость АБС-пластика увеличивается, если его плавление превышает температуру пластификации, что влияет на формуемость. В отличие от некоторых пластиков, вязкость АБС повышается после пластификации.
- Влажность: АБС-пластик впитывает влагу, поэтому перед обработкой требуется тщательная сушка, чтобы предотвратить появление таких дефектов, как помутнение или пузыри в отлитых деталях.
- Контроль температуры: Перегрев ABS может привести к термическому разложению, проявляющемуся в виде коричневых пятен или следов подгорания на деталях. Правильная температура формы и плавления имеет решающее значение.
- Давление впрыска: ABS обычно требует более высокого давления впрыска из-за своей вязкости. Неправильное давление может повлиять на снятие детали и качество.
- Скорость впрыска: Правильная скорость впрыска предотвращает такие дефекты, как следы пригорания или неудовлетворительное качество отделки. Слишком низкая скорость может привести к неполному заполнению формы.
- Усадка: ABS подвергается усадке от 0.1% до 0.8% во время охлаждения, что влияет на точность размеров. Конструкция пресс-формы и параметры процесса влияют на усадку.
Этими факторами необходимо тщательно управлять во время литья под давлением ABS, чтобы обеспечить высококачественные детали с точными размерами и без дефектов.
Ваш сервисный партнер по литью под давлением ABS – BOYI
At бойыМы специализируемся на поставке высококачественных решений для литья под давлением АБС-пластика, точно соответствующих вашим спецификациям. Благодаря новейшим технологиям и стремлению к совершенству мы обеспечиваем точность каждой детали, которую производим.
Сотрудничайте с BOYI для решения ваших задач по литью под давлением ABS и испытайте надежность и точность, как никогда раньше. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить требования вашего проекта и узнать, как мы можем воплотить ваши идеи в жизнь с совершенством в каждой детали.
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
FAQ
Для литья под давлением можно использовать самые разные материалы, включая металлы, пластмассы, керамику и даже стекло. Каждый материал обладает специфическими свойствами, которые делают его пригодным для различных применений: от автомобильных деталей и медицинских приборов до потребительских товаров и электроники.
Он обеспечивает хорошую ударопрочность и жесткость, что делает его подходящим для проектов, требующих высокой производительности. АБС-пластик может выдерживать различные температуры и уровни влажности, его можно легко обрабатывать, красить или склеивать, что делает его идеальным для вторичной обработки. Литье ABS при различных температурах позволяет регулировать его свойства: более высокие температуры улучшают термостойкость и чистоту поверхности, а более низкие температуры улучшают прочность и ударопрочность.
Каталог: Руководство по литью под давлением
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
