Пресс-форм

Конструктивные решения пресс-форм, обеспечивающие длительный срок службы

Выбор материала прессформ

Материалы, используемые для изготовления пресс-форм, должны отвечать мно­гочисленным требованиям: выдерживать значительные усилия и давления, разви­вающиеся в процессе литья пластмасс под давлением, обладать хорошей износостойкостью, обеспечивать хо­рошую теплопередачу и легко обрабатываться. Обычно разные части одной пресс-формы изготавливаются из различных сталей. Оформляющие вкладыши и знаки должны изготавливаться из высококачественной стали, способной к упрочнению, для проти­востояния абразивному износу от потока полимерного материала в течение миллио­нов циклов. К стали, из которой изготавливается рама пресс-формы, предъявляется мень­ше требований — она должна иметь только хорошую прочность и способность к ме­ханической обработке. Если в форме есть части, скользящие друг по другу, их материал должен различаться по типу и твердости, чтобы противостоять образова­нию царапин. Недорогие подвижные части изготавливаются из более мягких сталей; поэтому дорогие детали будут меньше изнашиваться и реже требовать замены. Ино­гда желательно использовать сталь с высокой теплопроводностью, которая может способствовать уменьшению времени цикла и обеспечивать более равномерное охлаждение отливки. Более мягкие стали могут снизить время изготовления и стои­мость пресс-формы, но менее износостойки и плохо полируются.

При эксплуатации пресс-форм желательно, чтобы материал пресс-формы обладал следую­щими свойствами:

• износостойкостью к абразивным материалам;

• ударной прочностью (вязкостью) небольших знаков;

• прочностью под воздействием усилий смыкания пресс-формы;

• твердостью при повышенной температуре;

• коррозионной стойкостью при переработке материалов, вызывающих корро­зию или высокую влажность;

• высокой теплопроводностью.

При изготовлении форм желательно, чтобы материал обладал следующими ха­рактеристиками:

• обрабатываемостью;

• способностью к полировке;

• размерной стабильностью при нагреве;

• свариваемостью;

• способностью к азотированию.

Усталость

Отказ в работе прессформы для литья чаще всего является результатом усталости металла. При кон­струировании литьевых пресс-форм очень важно знать, что такое усталость и как она мо­жет повлиять на срок службы пресс-формы для литья. Усталость является результатом циклических или повторяющихся нагрузок и приводит к разрушению стали при нагрузках, значи­тельно более низких, чем ее обычный предел текучести. Одну из самых сильных на­грузок литьевые формы испытывают, когда цикл состоит из полного нагруженпя стали при смыкании и впрыске с последующим полным снятием нагрузки при рас­крытии формы и выталкивании изделия. Усталостного разрушения можно избе­жать, конструируя формы в пределах усталостных нагрузок стали и с минимумом концентраторов напряжений. Коррозия и коррозионное истирание значительно снижают предел усталостной прочности стали. Дополнительная отделка (например, полировка), изменяющая поверхность пресс-формы для литья, увеличивает срок службы до устало­стного отказа. Форма отливки также может внести значительный вклад в срок служ­бы прессформы для литья пластмасс.

Деформация боковых стенок

Боковые стенки должны выдерживать избыточный изгиб, который вызван давлени­ем расплава, развивающийся при заполнении пресс-формы для литья пластмассы. Избыточный изгиб может привести к пружинному эффекту стальных стенок пресс-форм с захватом отливки таким образом, что форму нельзя будет открыть. Для того чтобы снизить возможность та­кого эффекта, применяются либо утолщенные стенки формующей полости, либо плотная посадка знака в плиту матриц.

Деформация пуансона

Деформация пуансона обычно вызвана несбалансированными давлениями, разви­вающимися под воздействием расплава. Следовательно, на деформацию существен­но влияет расположение впускных литников. Два впускных литника, приведут к появлению высокого давления на пуансон, что вызовет его от­клонение от места впуска. Пуансоны, имеющие длину более 2, 5 диаметра, особенно чувствительны к таким перекосам.  Это сводит к минимуму возможность появ­ления деформации и помогает избежать таких дефектов отливок, как газовые ло­вушки, линии спая и отсутствие концентричности.

Даже при идеальном расположении впускного литника сохраняется возмож­ность деформации удлиненного пуансона. В свою очередь, это может привести к вы­званным сдвигом колебаниям расплава из разводящего литника, неравномерной температуре расплава, колебаниям размеров формующей полости, недостаточному охлаждению и т. д.

Деформация пуансона возникает как из-за сдвига, так и из-за перекоса. На пере­кос может влиять способ фиксации пуансона в обойме пуансонов и его взаимодейст­вие с матрицей. Существуют следующие способы снижения вероятности перекоса:

• увеличение длины и диаметра части пу­ансона, размещенной в обойме пуансо­нов;

• использование запорных устройств («замков»): замки могут быть постоян­ными  или съемными. Съем­ные замки механически отделяются по­сле оформления расплава вокруг пуан­сона. После отвода пуансона расплав продолжает течь и заполняет область, ранее занятую замком.

Для сведения к минимуму деформации пуансона и других проблем, связанных с за­полнением, обычно используются кольцевые и дисковые впускные литники.