Lisování bylo nejprve použito pro lisování pryže, ale řada materiálů, se kterými pracuje, se od té doby značně rozšířila. Mnoho předmětů kolem vás bylo vyrobeno lisováním a i dnes to pro vás může být vynikajícím výrobním řešením.
Co je kompresní lisování?
Lisování je výrobní proces, který využívá oboustrannou vyhřívanou formu, horní a spodní, ke stlačení tvarovatelného materiálu do tvaru nebo formy určené formou. Teplo i tlak jsou důležitými aspekty procesu lisování. Teplo pomáhá materiálu použitému pro lisování roztavit nebo vytvrdit v závislosti na typu použitého materiálu. Tlak nutí změkčený materiál proudit rovnoměrně do dutin formy.
Jak již název napovídá, tlakové síly jsou pro tuto metodu lisování klíčové. Tonáž použitých lisů může dosahovat až 2500 tun. Lisování je vynikající výrobní metoda pro velkosériovou výrobu.
Proces lisování
Proces lisování má několik variant v závislosti na typu materiálu, se kterým pracujete. Hlavní proces lze však rozdělit do šesti základních kroků.
Krok 1: Příprava stroje na lisování
Existují různé typy lisovacích zařízení, ale každé bude muset být nějakým způsobem připraveno před zahájením výrobního cyklu. To může zahrnovat akce jako:
- Čištění formy
- Postřik uvolňovacím prostředkem
- Zapnutí tepla a předehřátí formy
- Umístění vložek atd.
Tyto činnosti jsou nezbytné a chybějící krok může mít za následek vadnou nebo poškozenou součást.
Krok 2: Změření a vložení krmného materiálu
Množství plastového materiálu použitého při lisování musí být přesně odměřeno. To pomáhá zajistit konzistenci mezi produkty. Příliš mnoho materiálu ve formě může mít za následek několik problémů, včetně:
- Nadměrné množství blesku, které je třeba odříznout
- Deformační výzvy
- Poškozené formy
- Nízká rozměrová přesnost
Na druhou stranu příliš málo materiálu může vést k tomu, že díl postrádá správnou hustotu, má špatnou kvalitu povrchu nebo dokonce má chybějící části materiálu.
Když je naměřeno správné množství materiálu, je umístěno do dutiny formy. Formovací materiál může být před vložením do formy předehřát. To může pomoci zkrátit dobu cyklu.
Krok 3: Uzavření formy/slisování materiálu
Jakmile je materiál na místě, forma se uzavře, aby se použilo stlačení, které tlačí materiál do každé části dutiny formy. Teplo může být aplikováno na formu v této fázi také pro změkčení materiálu nebo pro pomoc při vytvrzování termosetových materiálů.
Zavírání formy probíhá předem stanovenou rychlostí pro rychlejší doby cyklu. Rychlost také nesmí být příliš vysoká, protože materiál může být vytlačen z dutiny formy.
Krok 4: Vytvrzování nebo chlazení
Po uzavření formy je materiál držen na místě po určitou dobu, obvykle 1 – 5 minut. Materiál bude během této doby vytvrzovat na termosetový plast. Vytvrzování je proces, při kterém dochází k zesítění v polymeru, jehož výsledkem je pevná část se specifickými vlastnostmi.
V případě termoplastů se tvarovaný díl ve formě během této doby ochlazuje, dokud není dostatečně tvrdý, aby mohl být odstraněn bez poškození.
Krok 5: Vyjmutí z formy
Během tohoto kroku se forma otevře a pevný díl se z formy vyjme. S tím mohou pomoci vyhazovací kolíky a další mechanické systémy. V některých případech lze demontáž provést ručně.
Některé části mají složitější proces demontáže než jiné. Například u dílu lisovaného pomocí vložek musí být vložky v určitém okamžiku během fáze vyjímání z formy odstraněny.
Krok 6: Post-processing
Poté, co byl díl vyjmut z formy, může být nutné provést několik dalších kroků, než bude považován za připravený. Odříznutí přebytečného materiálu nebo otřepů je v této fázi běžným postupem. Jiné části mohou vyžadovat tepelné ošetření, aby se snížilo vnitřní pnutí nebo čištění.
Design forem v lisování
Úspěch při lisování začíná navržením správné formy pro váš díl.Mechanika lisování klade určitá omezení na vlastnosti, které může součást mít. Je důležité být si vědom těchto limitů, aby bylo zajištěno, že navržený díl bude možné vyrobit.
Lisovací stroje lze použít k lisování dílů se složitými konstrukcemi, ale tyto proces ztěžují.
Složitý návrh může do procesu přidat několik kroků. Takové konstrukce mohou také ztížit tok materiálu a dosažení každé části formy. Další kroky znamenají delší výrobní cykly a vyšší náklady, zatímco špatný tok materiálu může vést k defektům dílu.
Usnadněte si vysunutí součásti
Při navrhování dílu je třeba vzít v úvahu snadné vysunutí dílu, protože díly, které se obtížně vysouvají, mohou čelit následujícím problémům:
- Dlouhé doby cyklu
- Špatná povrchová úprava
- Zlomení při vyhazování
Dva faktory, které usnadňují vysunutí dílů, jsou použití úhlů úkosu v konstrukci formy a zamezení podříznutí.
Zvolte vhodnou tloušťku stěny
Tlusté i tenké stěny mohou pro lisované díly představovat problém. Silné stěny jsou náchylné k tvorbě vnitřních dutin. To je způsobeno tím, že vnější části stěn ochlazují mnohem rychleji než vnitřní části.
Tenké stěny postrádají pevnost, aby odolávaly deformačním silám vyvolaným změnami teploty. Je pravděpodobnější, že se nějakým způsobem zdeformují nebo deformují, když se součást ochlazuje.
Tyto výzvy znamenají, že návrh formy musí zvolit optimální tloušťku stěny na základě strukturálních potřeb součásti a toku materiálu. Žebra se často používají k dosažení silných částí bez tlustých stěn.
Zvažte Materiál
Různé materiály se během procesu lisování chovají odlišně. Některé materiály nebudou proudit tak snadno jako jiné. Jiné se budou ohřívat nebo chladit pomaleji nebo rychleji. Některé materiály se také mohou během některých fází procesu roztahovat nebo smršťovat.
Konstrukce formy musí brát v úvahu takové skutečnosti, aby se zabránilo výrobě vadných dílů nebo dílů s nesprávnými rozměry.
Design, aby vydržel
Lisování je klasifikováno jako velkoobjemová výrobní metoda. To znamená, že použitá forma by měla vydržet dlouhou dobu a měla by být použita na mnoho dílů.
Aby tomu tak bylo, měla by být forma navržena tak, aby se minimalizoval škodlivý účinek vysokých teplot a tlaků.
Části formy, které lze snadněji poškodit, by měly být navrženy tak, aby se daly snadno opravit. Tím se sníží prostoje v případě, že je třeba tyto díly vyměnit nebo opravit.
Materiály pro lisování
Lisování je jedním z mála výrobních procesů, které mohou pracovat jak s termosety, tak s termoplasty. Tím se značně rozšiřuje řada produktů, které lze tímto procesem vyrobit. Některé běžně používané materiály nyní zahrnují silikon, epoxid a HDPE.
Silikon
Silikon je úžasný elastomerní materiál, který v mnoha aplikacích nahrazuje přírodní kaučuk. Má lepší teplotní odolnost a funguje velmi dobře jako izolant. Je také odolnější než guma a může být použit v lékařských i potravinářských aplikacích.
Silikon je skvělý pro lisování, protože snadno teče, což mu umožňuje dobře vyplnit formy formy.Silikon se běžně používá k výrobě těsnění, těsnění a částí lékařského vybavení.
PU
PU, také známý jako polyuretan, vyrábí díly s vysokou rázovou pevností, odolností proti oděru a houževnatostí.V závislosti na složení může mít PU díl mnoho různých fyzikálních vlastností.
Tento termoset snadno teče a s lisováním lze použít k výrobě kol, těsnění, válečků atd.
HDPE
Vysokohustotní polyethylen je termoplast, který se snadno taví a dobře teče v roztaveném stavu. Může být použit pro lisování poměrně složitých dílů. Tento materiál má velmi dobrou rozměrovou stálost a odolnost proti nárazu.
Lisování se používá pro výrobu HDPE dílů pro průmyslové a automobilové aplikace.
PTFE
Polytetrafluoretylen vykazuje vynikající nepřilnavé vlastnosti a je také vysoce odolný vůči chemikáliím. PTFE je dobrý materiál pro lisování, protože snadno teče. Ložiska, těsnění a díly pro elektrickou izolaci lze lisovat pomocí PTFE.
Srovnání s jinými formovacími procesy
Lisování a vstřikování jsou často srovnávány, protože oba procesy používají formy. I když existuje značný stupeň překrývání, tyto dvě výrobní metody jsou výrazně odlišné a obvykle slouží různým výrobním potřebám.
Otevřená vs uzavřená forma
Lisování používá otevřený design formy. Materiál se umístí do odkryté dutiny formy předtím, než se horní část formy uzavře.
Na druhou stranu vstřikování používá design uzavřené formy. Materiál se vstřikuje do již uzavřené formy. Jsou zde průchody pro zavádění materiálu nebo odvětrávání.
Návrh součásti
Otevřená povaha forem používaných pro lisování z nich dělá dobrý proces pro výrobu velkých dílů s nekomplikovanou geometrií, např. panelů. Pomocí tohoto procesu lze snadno vyrobit díly, jako jsou nárazníky automobilů.
Uzavřená povaha vstřikovacích forem z nich dělá vynikající proces pro výrobu dílů se složitějšími konstrukcemi. Materiály jsou zaváděny do formy pod vysokým tlakem, který umožňuje tečení do složitých forem.
Cena nastavení
Nastavení operace vstřikování bývá dražší než nastavení pro lisování.Náklady na nástroje jsou poměrně vysoké, protože musí být schopny zvládnout vysoké tlaky procesu vstřikování a přísně kontrolovat parametry procesu.
Nástroje pro lisování nestojí tolik, a proto je lepší volbou, když je objem výroby nižší.
Časy cyklů
Cykly lisování se mohou pohybovat mezi jednou a šesti minutami. Některé cykly vstřikování mohou na druhé straně trvat jen dvě sekundy.
Existují případy, kdy jsou výrobní časy pro vstřikování delší než minutu, ale je to obecně rychlejší proces a je vynikající volbou pro hromadnou výrobu.
Tento rozdíl v dobách cyklů pochází ze skutečnosti, že procesy vstřikování jsou obvykle plně automatizované, zatímco lisování může být manuální, přičemž díly potřebují čas na vytvrzení před vyhozením. Nakládání materiálů a vyhazování dílů lze také provádět ručně lisováním.
Úroveň přesnosti
Proces vstřikování je mnohem přesnější proces ve srovnání s lisováním.Formy používané pro vstřikování jsou vyrobeny z velmi pevných materiálů. Je méně pravděpodobné, že se u nich vyvinou vady, které ovlivňují tvary a rozměry dílů.
Úroveň přesnosti je dostatečně vysoká, takže vstřikované díly nemusí vyžadovat žádné následné zpracování.
Možnosti materiálu
I když vstřikování funguje dobře s mnoha materiály, speciálním případem lisování je to, že může používat směs pro hromadné formování nebo směs pro formování plechů. Tyto materiály obsahují nasekaná vlákna a lze je použít k výrobě kompozitních dílů.
Vstřikování nemůže používat takové materiály a není vhodné pro výrobu dílů vyrobených z kompozitních materiálů.
Výhody a nevýhody lisování
Lisování přežilo více než století. Je to proto, že má výhody, které zahrnují:
- Nižší náklady na nástroje:Zařízení spojená s lisováním, jako jsou hydraulické lisy, nejsou tak komplikovaná jako zařízení používaná pro vstřikování. Díky tomu je zahájení operace lisování méně nákladné.
- Lepší pro malosériovou výrobu:Nižší náklady na lisovací nástroje jsou lepší pro malé objemy výroby. Je to proto, že k dosažení rovnováhy je potřeba méně produktů.
- Skvělé pro velké předměty:Hlavními limitujícími faktory z hlediska velikosti a hmotnosti dílů vyrobených lisováním jsou tonáž a velikost lisu. Proto se lisování běžně používá k výrobě větších dílů ve srovnání se vstřikováním a jinými procesy.
- Vložky jsou možné:Vkládací lišta je lisování jednoho materiálu přes druhý. To je možné pomocí lisování, pokud jsou použity správné metody a nástroje.
- Silné části:Lisování vytváří husté díly, které jsou poměrně robustní díky velkým tlakovým silám, které používá.
- Materiálová kompatibilita:Lisování je kompatibilní s mnoha různými typy materiálů včetně kompozitů impregnovaných vlákny.
Tento způsob výroby není pro některé produkty vždy vhodný. Nevýhody lisování zahrnují:
- Složitost dílu:Úroveň složitosti, které lze dosáhnout lisováním, není špatná, ale nemůže konkurovat vstřikování a některým dalším procesům.
- Výrobní časy:Výrobní časy pro lisování jsou delší než pro vstřikování.
- Následné zpracování:Bez správných opatření může být blesk významným problémem při lisování. Tento přebytečný materiál se musí odříznout a tento krok navíc může být drahý.
Aplikace lisování
Lisování lze použít k výrobě široké škály dílů z termoplastů a termosetových polymerů. Některé příklady:
- Elektrické díly:Zásuvky, čelní desky, spínače a další elektrické komponenty lze vyrobit lisováním.
- Elektronická zařízení:Pomocí této techniky lze vyrobit části klávesnic, herních ovladačů atd.
- Automobilové díly:Velké panely a další části vozidel lze vyrábět lisováním.
- Části zdravotnického zařízení:Respirační masky a další zdravotnické prostředky jsou vyráběny lisováním.
Závěr
Lisování není tak sofistikované jako vstřikování, ale zůstává nejlepší metodou pro výrobu určitých typů výrobků.
Tento výrobní proces je jednoduchý a materiály jsou dokonce ručně vkládány do formy. Navzdory své jednoduchosti vyrábí produkty, které mají velmi vysokou pevnost, dobrou povrchovou úpravu a zvládne i některé složité geometrie.
Lisování nyní pracuje s mnoha termosetovými a termoplastickými materiály a jeho produkty se používají v mnoha průmyslových odvětvích.