Что такое трансферное формование: преимущества и недостатки

Трансферное формование — это производственный процесс, при котором предварительно нагретый полимерный материал подается в закрытую полость формы.

В этом процессе вы сначала помещаете предварительно взвешенное количество материала в камеру, известную как передаточный котел. Затем материал нагревается до тех пор, пока не достигнет текучего состояния.

Когда материал готов, давление продавливает его через каналы, которые также называются литниками, в полость формы. Этот метод позволяет точно контролировать, как материал заполняет форму.

История и эволюция трансферного формования

Трансферное формование возникло, когда производителям потребовались более точные методы создания сложных пластиковых деталей. Оно развилось из компрессионного формования, добавив трансферный горшок и литники для улучшения потока материала и однородности деталей.

Техника приобрела популярность в середине 20 века, когда электроника и потребительские товары потребовали более сложных пластиковых компонентов. Ранние приложения были сосредоточены на электрических деталях, где точные размеры были критически важны.

Со временем оборудование стало более автоматизированным, компьютерное управление заменило ручные операции. Современные машины трансферного формования обеспечивают точную регулировку температуры, давления и времени цикла.

Современные системы позволяют изготавливать детали с жесткими допусками и сложной геометрией, что было невозможно при использовании более ранних методов.

Материалы, используемые в трансферном формовании

Термореактивные полимеры

Эти материалы изначально представляют собой жидкие или полутвердые смолы, которые при нагревании затвердевают навсегда. В отличие от термопластов, термореактивные материалы не могут быть расплавлены снова после отверждения.

Популярные варианты термореактивных материалов включают в себя:

• Эпоксидные смолы: Отлично подходит для электронных компонентов благодаря своим изолирующим свойствам.
• Полиуретан: Обеспечивает хорошую гибкость и химическую стойкость.
• Фенольные соединения: Обеспечивает высокую термостойкость и размерную стабильность

Термопластичные смолы

Хотя термопластичные смолы менее распространены в трансферном формовании, их можно использовать, когда требуются особые свойства. В отличие от термореактивных пластмасс, термопласты можно переплавлять и использовать повторно.

Два популярных термопластика, которые хорошо подходят для трансферного формования:

1. Полипропилен: Обладает хорошими характеристиками текучести и химической стойкостью.
2. Поликарбонат: Обеспечивает отличную ударопрочность и оптическую прозрачность.

Композитные Материалы

Композитные материалы сочетают полимерные смолы с армирующими волокнами или наполнителями для улучшения характеристик. Эти материалы предлагают превосходные соотношения прочности и веса по сравнению со стандартными полимерами.

Обычные подкрепления включают в себя:

Стекловолокно: Улучшение жесткости конструкции и размерной стабильности Углеродные волокна: Обеспечивает исключительную прочность при минимальном весе Минеральные наполнители: Повышение термостойкости и снижение затрат

Когда вам нужны специальные свойства, такие как электропроводность или огнестойкость, в базовую смолу можно вводить добавки. Например, добавление сажи создает электропроводящие детали.

Композиты особенно ценны в аэрокосмической и автомобильной промышленности, где решающее значение имеют экономия веса и прочность. Они могут быть разработаны для удовлетворения конкретных требований по тепловому расширению, огнестойкости или устойчивости к УФ-излучению.

Процесс трансферного формования

Подготовка материалов

Во-первых, вам необходимо выбрать правильную формовочную массу для вашего проекта.

Вам нужно будет измерить точное количество материала, необходимого для вашей детали. Это называется «заряд» или «вес заряда». Слишком мало материала означает неполные детали, а слишком много — избыток облоя и отходы.

Формовочное оборудование

Ваша установка трансферного формования будет включать несколько ключевых компонентов. Главные части — это трансферный бачок (куда сначала помещается материал), плунжер и полость формы.

Передаточный горшок находится в верхней части сборки. Это то место, куда вы поместите предварительно отмеренную порцию материала, прежде чем она будет залита в форму.

Питатели и литники соединяют передаточный горшок с полостью формы. Они создают пути для потока материала. Их конструкция влияет на то, насколько хорошо материал заполняет форму.

После загрузки материала в передаточный горшок начинается нагревание. Материал должен достичь определенной температуры — обычно от 300 до 400°F в зависимости от состава.

По мере нагревания материала он становится более текучим. Затем плунжер прикладывает давление (обычно 1000-10000 фунтов на квадратный дюйм), чтобы протолкнуть размягченный материал через литники в полость формы.

Давление должно быть постоянным, чтобы обеспечить равномерное заполнение формы. Слишком низкое давление может привести к образованию пустот или неполных деталей.

Тепло поддерживается в течение всего процесса. Температуры форм тщательно контролируются для обеспечения надлежащего течения и начального отверждения.

Отверждение и выталкивание

Время отверждения зависит от материала и толщины детали. Это может занять от нескольких секунд до нескольких минут.

После завершения отверждения форма открывается, и выталкивающие штифты выталкивают готовую деталь. На этом этапе ваша деталь полностью затвердевает и сохраняет свою форму.

После выталкивания вам нужно будет удалить излишки материала (облой) с детали. Это происходит вдоль линии разъема, где сходятся половинки формы.

Применение трансферного формования

Электрические компоненты

Электрические разъемы, вилки и переключатели, многие из которых изготавливаются методом трансферного формования. Эта технология позволяет точно вставлять металлические контакты, сохраняя при этом электроизоляционные свойства.

Клеммные колодки и распределительные коробки также выигрывают от этого процесса. Высокое давление обеспечивает полное заполнение сложных полостей, что приводит к получению надежных деталей с постоянными размерами.

Распространенные электрические применения включают в себя:

• Корпусирование полупроводников
• Электрические изоляторы
• Компоненты автоматического выключателя
• Корпуса разъемов

Автомобильные запчасти

Детали, находящиеся под капотом, такие как датчики, модули зажигания и блоки управления, требуют термостойкости и размерной стабильности, которые обеспечивает этот процесс.

Трансферное формование хорошо подходит для создания автомобильных уплотнений и прокладок. Эти детали требуют точных размеров, чтобы предотвратить утечки, выдерживая при этом экстремальные температуры и химическое воздействие.

Внутренние компоненты, такие как ручки, рукоятки и кнопки, также изготавливаются таким образом. Этот процесс позволяет использовать вставное формование, когда металлические детали «плавают» внутри полости, а затем окружаются формовочным материалом.

Основные области применения в автомобильной промышленности:

• Корпуса датчиков
• Компоненты управления двигателем
• Детали тормозной системы
• Компоненты электрораспределения

Медицинское оборудование

Хирургические инструменты выигрывают от возможности трансферного формования производить эргономичные ручки с точными размерами. Процесс обеспечивает постоянное качество, необходимое для медицинских применений.

Имплантируемые устройства и компоненты диагностического оборудования требуют высокой точности, которую обеспечивает литьевое прессование.

Медицинские применения включают в себя:

• Рукоятки и компоненты хирургических инструментов
• Детали диагностического оборудования
• Компоненты имплантата
• Детали устройства для доставки лекарств

Преимущества трансферного формования

Точность и сложность

Трансферное формование отлично подходит для создания деталей с острыми краями и сложными конструкциями. Вы можете добиться гораздо более мелких деталей по сравнению с другими методами формования. Это делает его идеальным для изделий, которым требуются точные характеристики.

Трансферное формование обеспечивает минимальное количество облоя (избыточный материал на краях детали). Микрошлифовальные отверстия снижают необходимость в переливах, что приводит к практически отсутствию облоя в деталях. Это означает, что вы потратите меньше времени и денег на вторичные операции по отделке.

Когда вам нужны сложные формы с жесткими допусками, трансферное формование обеспечивает стабильные результаты. Контролируемое распределение давления обеспечивает равномерное заполнение полости формы, даже в небольших, детализированных областях.

Эффективность использования материалов

С трансферным формованием вы будете тратить меньше материала по сравнению с некоторыми альтернативными процессами. Измеренное количество материала, используемого для каждого цикла, помогает минимизировать излишки.

Этот процесс дает вам лучший контроль над потоком материалов. Это означает более предсказуемые результаты и меньшее количество брака во время производственных циклов.

Возможность создания нескольких деталей за один цикл с большим количеством полостей повышает эффективность использования материала. Вы получаете больше готовых изделий из того же количества сырья.

Проблемы и соображения

Управление процессами и оптимизация

Регулирование температуры имеет решающее значение. Если температура слишком высокая, материал может затвердеть слишком быстро и не заполнить форму полностью. Если слишком низкая, материал может не течь должным образом.

Скорость переноса также имеет большое значение. Слишком быстрое перемещение материала может привести к захвату воздуха и образованию пустот в конечном продукте. Слишком медленное перемещение может привести к преждевременному затвердеванию до заполнения формы.

Правильный предварительный нагрев материалов помогает избежать этих проблем.

Ограничения дизайна

Толщина стенки должна быть тщательно спланирована. Слишком тонкая — и материал не будет течь должным образом. Слишком толстая — и у вас будет больше времени цикла и потенциальные проблемы с усадкой.

Размещение вставок требует особого внимания. Неправильное размещение металлических вставок может привести к трещинам, короблению или появлению слабых мест в готовых деталях.

При трансферном формовании существуют ограничения по размеру. Очень большие детали могут не подходить из-за ограничений оборудования и неравномерного распределения давления.

Трансферное формование против компрессионного формования

Компрессионное формование проще, но обеспечивает меньший контроль над потоком материала. Трансферное формование улучшает это за счет предварительного нагрева материала и использования контролируемого давления для более равномерного заполнения полостей формы.

Трансферное формование отличается следующими преимуществами:

• Создание деталей со вставками
• Изготовление сложных форм с жесткими допусками
• Работа с материалами, требующими термического отверждения
• Минимизация попадания воздуха в конечный продукт

Однако у него есть и ограничения. Процесс генерирует больше отходов в литниках и передаточной емкости, чем компрессионное формование. Он также имеет более длительное время цикла, чем литье под давлением, что делает его менее подходящим для крупносерийного производства.

Аспект	Трансферное формование	Компрессионное формование
Процесс	Материал предварительно нагревают и под давлением помещают в закрытую форму.	Материал помещается непосредственно в открытую форму, которая затем закрывается и нагревается.
Дизайн пресс-формы	Используется двухкомпонентная форма с горшком, плунжером и литниками.	Используется простая двухкомпонентная форма без литников.
Размещение материала	Материал помещается в отдельную камеру (горшок) перед переносом в полость формы.	Материал помещается непосредственно в полость формы.
Приложение давления	Для переноса материала в форму применяется высокое давление.	Для сжатия материала в форме применяется давление.
Время цикла	Как правило, быстрее за счет предварительного нагрева и эффективного потока материала.	Медленнее из-за необходимости нагревания и затвердевания материала в форме.
Материальные отходы	Более высокие отходы из-за литников и стояков.	Минимальные отходы, так как материал сразу помещается в форму.
Сложность деталей	Подходит для более сложных и замысловатых деталей с мелкими деталями.	Лучше подходит для более простых и менее сложных деталей.
Объем производства	Идеально подходит для средних и больших объемов производства.	Подходит для малых и средних объемов производства.
Типы материалов	Хорошо работает с термореактивными пластиками, резиной и некоторыми композитными материалами.	В основном используется для термореактивных пластмасс и резины.

Часто задаваемые вопросы

Как работает процесс трансферного формования резиновых изделий?

При трансферном формовании резины предварительно взвешенная резиновая смесь помещается в трансферный горшок или камеру. При воздействии тепла и давления резина размягчается.

Размягченный материал затем продавливается через каналы в полость формы. Этот метод обеспечивает равномерное заполнение сложных форм форм.

Резина затвердевает внутри нагретой формы, создавая окончательную форму изделия, прежде чем форма откроется для извлечения детали.

Какие факторы следует учитывать при выборе машины трансферного формования?

При выборе машины следует учитывать размер и сложность детали. Более крупные или более сложные детали требуют машин с соответствующей производительностью.

Другим важным фактором является сила зажима, необходимая для вашего конкретного материала. Различные полимеры требуют разного давления.

Объем производства также имеет значение: более высокие объемы могут оправдать необходимость использования более автоматизированного или высокопроизводительного оборудования.

Чем трансферное формование отличается от компрессионного формования с точки зрения процесса и областей применения?

При трансферном формовании материал предварительно нагревается в отдельной камере перед переносом в полость формы. При компрессионном формовании материал помещается непосредственно в открытую форму.

Трансферное формование обычно позволяет получать детали с лучшей однородностью и меньшим количеством воздушных полостей, чем компрессионное формование.

Вы обнаружите, что трансферное формование больше подходит для сложных деталей со сложными деталями, в то время как компрессионное формование хорошо подходит для более простых и крупных деталей.