Какво е трансферно формоване: предимства и недостатъци

Трансферното формоване е производствен процес, при който предварително загрят полимерен материал се вкарва в затворена кухина на формата.

В този процес първо поставяте предварително претеглено количество материал в камера, известна като трансферен съд. След това материалът се нагрява, докато достигне течливо състояние.

Когато е готов, налягането принуждава материала през канали, които също се наричат плъзгачи, в кухината на матрицата. Този метод позволява прецизен контрол върху това как материалът запълва матрицата.

История и еволюция на трансферното формоване

Трансферното формоване се появи, тъй като производителите се нуждаеха от по-прецизни методи за създаване на сложни пластмасови части. Той еволюира от компресионно формоване, добавяйки съд за прехвърляне и канали за подобряване на потока на материала и консистенцията на детайлите.

Техниката придоби популярност в средата на 20-ти век, тъй като електрониката и потребителските стоки изискваха по-сложни пластмасови компоненти. Ранните приложения се фокусираха върху електрически части, където точните размери бяха критични.

С течение на времето оборудването стана по-автоматизирано, като компютърното управление замени ръчните операции. Съвременните машини за трансферно формоване предлагат прецизно регулиране на температурата, контрол на налягането и време на цикъла.

Днешните системи могат да произвеждат части с тесни допуски и сложни геометрии, които не бяха възможни с предишни методи.

Материали, използвани при трансферно формоване

Термореактивни полимери

Тези материали започват като течни или полутвърди смоли, които трайно се втвърдяват при нагряване. За разлика от термопластите, реактивните пластмаси не могат да бъдат разтопени отново след втвърдяване.

Популярните термореактивни опции включват:

• Епоксидни смоли: Отличен за електронни компоненти поради техните изолационни свойства
• Полиуретан: Предлага добра гъвкавост и химическа устойчивост
• Фенолни съединения: Осигурява висока устойчивост на топлина и стабилност на размерите

Термопластични смоли

Макар и по-рядко срещани при трансферно формоване, термопластичните смоли могат да се използват, когато са необходими специфични свойства. За разлика от реактивните пластмаси, термопластмасите могат да бъдат претопени и използвани повторно.

Два популярни термопласта, които работят добре при трансферно формоване, са:

1. Полипропилен: Предлага добра течливост и химическа устойчивост
2. Поликарбонат: Осигурява отлична якост на удар и оптична чистота

Композитни материали

Композитните материали комбинират полимерни смоли с подсилващи влакна или пълнители за подобряване на производителността. Тези материали предлагат превъзходни съотношения на якост към тегло в сравнение със стандартните полимери.

Обичайните подсилвания включват:

Стъклени влакна: Подобрете структурната твърдост и стабилността на размерите Въглеродни влакна: Осигуряват изключителна здравина с минимално тегло Минерални пълнители: Увеличете устойчивостта на топлина и намалете разходите

Когато имате нужда от специални свойства като електрическа проводимост или устойчивост на пламък, добавките могат да бъдат включени в основната смола. Например добавянето на сажди създава електропроводими части.

Композитите са особено ценни в космическите и автомобилните приложения, където намаляването на теглото и здравината са критични. Те могат да бъдат формулирани така, че да отговарят на специфични изисквания за термично разширение, забавяне на горенето или UV стабилност.

Процес на трансферно формоване

Подготовка на материалите

Първо, трябва да изберете правилната формовъчна смес за вашия проект.

Ще трябва да измерите точното количество материал, необходимо за вашата част. Това се нарича „зареждане“ или „тегло на зареждане“. Твърде малко материал означава незавършени части, докато твърде много причинява излишни светкавици и отпадъци.

Оборудване за формоване

Вашата настройка за трансферно формоване ще включва няколко ключови компонента. Основните части са съдът за прехвърляне (където първо се поставя материалът), буталото и кухината на формата.

Трансферният съд се намира в горната част на модула. Това е мястото, където ще поставите своя предварително измерен материален заряд, преди да бъде избутан във формата.

Пътеки и порти свързват съда за прехвърляне с кухината на формата. Те създават пътища за протичане на материала. Техният дизайн влияе върху това колко добре материалът запълва формата.

След като заредите материала в съда за прехвърляне, нагряването започва. Материалът трябва да достигне определена температура - обикновено между 300-400°F в зависимост от съединението.

Тъй като материалът се нагрява, той става по-течен. След това буталото прилага натиск (обикновено 1 000-10 000 psi), за да прокара омекотения материал през плъзгачите и в кухината на формата.

Натискът трябва да е постоянен, за да се осигури равномерно запълване на формата. Твърде малкото налягане може да причини кухини или непълни части.

По време на този процес се поддържа топлина. Температурите на формата се контролират внимателно, за да се осигури правилен поток и първоначално втвърдяване.

Втвърдяване и изхвърляне

Времето за втвърдяване варира в зависимост от материала и дебелината на детайла. Това може да отнеме от няколко секунди до няколко минути.

След като втвърдяването приключи, формата се отваря и ежекторните щифтове избутват готовата част. На този етап вашата част е напълно втвърдена и поддържа формата си.

След изваждането ще трябва да отстраните излишния материал (флаш) от детайла. Това се случва по линията на разделяне, където се срещат половинките на формата.

Приложения на трансферно формоване

Електрически компоненти

Електрически съединители, щепсели и превключватели, много от които са направени чрез трансферно формоване. Тази техника позволява прецизно вкарване на метални контакти, като същевременно се запазват електроизолационните свойства.

Клемните блокове и съединителните кутии също се възползват от този процес. Приложението под високо налягане осигурява пълно запълване на сложни кухини, което води до надеждни части с постоянни размери.

Общите електрически приложения включват:

• Опаковка на полупроводници
• Електрически изолатори
• Компоненти на прекъсвачи
• Корпуси за съединители

Автомобилни части

Частите под капака като сензори, модули за запалване и контролни блокове изискват устойчивостта на топлина и стабилността на размерите, които този процес осигурява.

Трансферното формоване работи добре за създаване на автомобилни уплътнения и уплътнения. Тези части се нуждаят от точни размери, за да предотвратят течове, като същевременно издържат на екстремни температури и излагане на химикали.

Вътрешните компоненти като копчета, дръжки и бутони също се произвеждат по този начин. Процесът позволява формоване с вмъкване, при което металните части се „плуват“ в кухината и след това са заобиколени от формовъчния материал.

Ключови автомобилни приложения:

• Корпуси на сензори
• Компоненти за управление на двигателя
• Части на спирачната система
• Компоненти за електроразпределение

Медицински изделия

Хирургическите инструменти се възползват от способността на трансферното формоване да произвежда ергономични дръжки с точни размери. Процесът гарантира постоянно качество, необходимо за медицински приложения.

Имплантируемите устройства и компоненти за диагностично оборудване изискват високата прецизност, която предоставя трансферното формоване.

Медицинските приложения включват:

• Дръжки и компоненти на хирургически инструменти
• Части за диагностично оборудване
• Компоненти на импланта
• Части за устройство за доставяне на лекарства

Предимства на трансферното формоване

Прецизност и комплексност

Трансферното формоване е отлично при създаването на части с остри ръбове и сложни дизайни. Можете да постигнете много по-фини детайли в сравнение с други методи на формоване. Това го прави идеален за продукти, които се нуждаят от точни спецификации.

Трансферното формоване произвежда минимално светкавица (излишен материал по краищата на детайла). Вентилационните отвори за микро смилане намаляват необходимостта от преливане, което води до части почти без пламък. Това означава, че ще харчите по-малко време и пари за вторични довършителни операции.

Когато имате нужда от сложни форми с тесни допуски, трансферното формоване осигурява постоянни резултати. Контролираното разпределение на налягането осигурява равномерно запълване на кухината на формата, дори в малки, детайлни зони.

Ефективност на използването на материали

С трансферното формоване ще загубите по-малко материал в сравнение с някои алтернативни процеси. Измереното количество материал, използвано за всеки цикъл, помага за минимизиране на излишъка.

Процесът ви дава по-добър контрол върху материалния поток. Това означава по-предвидими резултати и по-малко производство на скрап по време на производствените серии.

Възможността за създаване на множество части в един цикъл с голям брой кухини подобрява ефективността на материала. Получавате повече готови продукти от същото количество суровина.

Предизвикателства и съображения

Контрол и оптимизация на процеси

Управлението на температурата е критично. Ако температурата ви е твърде висока, материалът може да се втвърди твърде бързо и да не запълни формата напълно. Твърде ниско и може да не тече правилно.

Скоростта на трансфер също има голямо значение. Твърде бързото преместване на материала може да задържи въздуха и да създаде кухини във вашия краен продукт. Преместването му твърде бавно може да позволи преждевременно втвърдяване, преди матрицата да се напълни.

Правилното предварително загряване на вашите материали помага да се избегнат тези проблеми

Ограничения на дизайна

Дебелината на стената трябва да бъде внимателно планирана. Твърде тънък и материалът няма да тече правилно. Твърде дебел и ще имате по-дълги времена на цикъла и потенциални проблеми със свиването.

Поставянето на вложките изисква специално внимание. Неправилното позициониране на метални вложки може да доведе до напукване, изкривяване или слаби места във вашите готови части.

При трансферното формоване съществуват ограничения за размера. Много големи части може да не са подходящи поради ограничения на оборудването и неравномерно разпределение на налягането.

Трансферно формоване срещу формоване чрез компресия

Формоването чрез компресиране е по-просто, но предлага по-малък контрол върху потока на материала. Трансферното формоване подобрява това чрез предварително нагряване на материала и използване на контролирано налягане за по-последователно запълване на кухините на формата.

Трансферното формоване се отличава с:

• Създаване на части с вложки
• Произвеждане на сложни форми с тесни допуски
• Работа с материали, изискващи термично втвърдяване
• Минимизиране на задържането на въздух в крайния продукт

Въпреки това, той също има ограничения. Процесът генерира повече отпадъчен материал в каналите и съда за прехвърляне, отколкото пресоването. Освен това има по-дълги времена на цикъл от шприцоването, което го прави по-малко подходящ за производство в големи обеми.

Аспект	Трансферно формоване	Компресионно формоване
Процес	Материалът се загрява предварително и се изтласква в затворена форма под налягане.	Материалът се поставя директно в отворена форма, която след това се затваря и нагрява.
Дизайн на мухъл	Използва форма от две части с гърне, бутало и плъзгачи.	Използва обикновена форма от две части без плъзгачи.
Разположение на материала	Материалът се поставя в отделна камера (тенджера), преди да бъде прехвърлен в кухината на формата.	Материалът се поставя директно в кухината на формата.
Прилагане на налягане	Прилага се високо налягане за прехвърляне на материала във формата.	Прилага се натиск за компресиране на материала във формата.
Време на цикъла	Като цяло по-бързо поради предварителното загряване и ефективния поток на материала.	По-бавно поради необходимостта от нагряване и втвърдяване на материала във формата.
Материални отпадъци	По-високи отпадъци поради плъзгачи и леяци.	Минимални отпадъци, тъй като материалът се поставя директно във формата.
Сложност на частите	Подходящ за по-сложни и сложни части с фини детайли.	По-добре за по-прости, по-малко сложни части.
Обем на производство	Идеален за средни до големи производствени обеми.	Подходящ за малки до средни производствени обеми.
Видове материали	Работи добре с термореактивни пластмаси, гума и някои композити.	Използва се предимно за термореактивни пластмаси и каучук.

Често задавани въпроси

Как работи процесът на трансферно формоване за каучукови продукти?

При трансферно формоване за каучук, предварително претеглена каучукова смес се поставя в трансферен съд или камера. Когато се приложи топлина и натиск, гумата омеква.

След това омекотеният материал се изкарва през канали в кухината на формата. Този метод осигурява равномерно запълване на сложни форми на матрица.

Каучукът се втвърдява вътре в нагрятата форма, създавайки крайната форма на продукта, преди матрицата да се отвори за отстраняване на частта.

Какви фактори трябва да се имат предвид при избора на машина за трансферно формоване?

Трябва да имате предвид размера и сложността на частта, когато избирате машина. По-големите или по-сложни части изискват машини с подходящ капацитет.

Силата на затягане, необходима за вашия специфичен материал, е друг важен фактор. Различните полимери изискват различно налягане.

Обемът на производство също има значение – по-големите обеми може да оправдаят по-автоматизирано или оборудване с по-висок капацитет.

Как трансферното формоване се различава от компресионното формоване по отношение на процеса и приложенията?

При трансферно формоване материалът се загрява предварително в отделна камера, преди да бъде прехвърлен в кухината на формата. Компресионното формоване поставя материала директно в отворената форма.

Трансферното формоване обикновено произвежда части с по-добра консистенция и по-малко въздушни капани, отколкото компресионното формоване.

Ще откриете, че трансферното формоване е по-подходящо за сложни части със сложни детайли, докато компресионното формоване работи добре за по-прости, по-големи части.