Kompresijsko prešanje prvo je korišteno za prešanje gume, ali raspon materijala s kojima se radi od tada se znatno proširio. Mnogi predmeti oko vas izrađeni su pomoću kompresijskog kalupljenja, a to vam i danas može biti izvrsno proizvodno rješenje.
Što je kompresijsko kalupljenje?
Kompresijsko prešanje je proizvodni proces koji koristi dvostrano grijani kalup, gornji i donji, za komprimiranje kalupljivog materijala u oblik ili oblik određen kalupom. I toplina i pritisak važni su aspekti procesa kompresijskog kalupljenja. Toplina pomaže materijalu koji se koristi za kompresijsko kalupljenje da se otopi ili stvrdne ovisno o vrsti materijala koji se koristi. Pritisak tjera omekšani materijal da ravnomjerno teče u šupljine kalupa.
Kao što naziv sugerira, sile pritiska ključne su za ovu metodu oblikovanja. Tonaža korištenih preša može ići i do 2500 tona. Kompresirano prešanje izvrsna je proizvodna metoda za proizvodnju velikih količina.
Proces kompresijskog kalupljenja
Proces kompresije ima nekoliko varijacija ovisno o vrsti materijala s kojim radite. Međutim, glavni proces može se podijeliti u šest osnovnih koraka.
Korak 1: Priprema stroja za oblikovanje
Postoje različite vrste opreme za kompresijsko kalupljenje, ali svaka će morati biti pripremljena na neki način prije početka proizvodnog ciklusa. To može uključivati radnje poput:
- Čišćenje kalupa
- Prskanje sredstva za odvajanje
- Uključivanje topline i prethodno zagrijavanje kalupa
- Postavljanje umetaka itd.
Ove radnje su bitne i propuštanje koraka može rezultirati neispravnim ili oštećenim dijelom.
Korak 2: Mjerenje i punjenje materijala za punjenje
Količina plastičnog materijala koji se koristi u kompresijskom prešanju mora se precizno izmjeriti. To pomaže osigurati dosljednost među proizvodima. Previše materijala u kalupu može dovesti do nekoliko problema uključujući:
- Prekomjerne količine bljeskalice koje se moraju isključiti
- Izazovi uklanjanja kalupa
- Oštećeni kalupi
- Niska dimenzijska točnost
S druge strane, premalo materijala može rezultirati dijelom koji nema odgovarajuću gustoću, ima lošu kvalitetu površine ili čak nedostaju dijelovi materijala.
Kada se izmjeri točna količina materijala, on se stavlja u šupljinu kalupa. Materijal za kalupljenje može se prethodno zagrijati prije stavljanja u kalup. To može pomoći u smanjenju trajanja ciklusa.
Korak 3: Zatvaranje kalupa/sabijanje materijala
Nakon što je materijal na mjestu, kalup se zatvara kako bi se primijenila kompresija koja tjera materijal u svaki dio šupljine kalupa. Toplina se također može primijeniti na kalup u ovoj fazi kako bi se omekšao materijal ili kako bi se pomoglo u stvrdnjavanju duroplastičnih materijala.
Zatvaranje kalupa odvija se unaprijed određenom brzinom za kraća vremena ciklusa. Brzina također ne smije biti prevelika jer se materijal može pomaknuti iz unutrašnjosti šupljine kalupa.
Korak 4: Stvrdnjavanje ili hlađenje
Nakon što se kalup zatvori, materijal se drži na mjestu određeno vrijeme, obično 1 – 5 minuta. Tijekom tog razdoblja materijal će se stvrdnjavati za duroplast. Stvrdnjavanje je proces u kojem se odvija umrežavanje u polimeru što rezultira čvrstim dijelom sa specifičnim svojstvima.
U slučaju termoplasta, oblikovani dio unutar kalupa se hladi tijekom tog perioda dok ne postane dovoljno tvrd da se može ukloniti bez oštećenja.
Korak 5: Vađenje iz kalupa
Tijekom ovog koraka, kalup se otvara i čvrsti dio se uklanja iz kalupa. Igle za izbacivanje i drugi mehanički sustavi mogu pomoći u tome. U nekim slučajevima vađenje iz kalupa može se obaviti ručno.
Neki dijelovi imaju kompliciraniji postupak vađenja od drugih. Na primjer, za dio oblikovan uz pomoć umetaka, umetci se moraju ukloniti u nekom trenutku tijekom faze vađenja iz kalupa.
Korak 6: Naknadna obrada
Nakon što je dio uklonjen iz kalupa, možda će trebati proći još nekoliko koraka prije nego što se smatra spremnim. Rezanje viška materijala ili bljeskalica uobičajen je postupak u ovoj fazi. Ostali dijelovi možda trebaju toplinsku obradu kako bi se smanjila unutarnja naprezanja ili čišćenje.
Dizajn kalupa u kompresiranom prešanju
Uspjeh u kompresiranom kalupljenju počinje projektiranjem pravog kalupa za vaš dio.Mehanika kompresijskog kalupljenja postavlja određena ograničenja na značajke koje dio može imati. Važno je biti svjestan ovih ograničenja kako biste osigurali da se dizajnirani dio može proizvesti.
Strojevi za kompresijsko kalupljenje mogu se koristiti za oblikovanje dijelova složenog dizajna, ali oni čine proces još većim izazovom.
Složen dizajn može dodati nekoliko koraka procesu. Takvi dizajni također mogu otežati protok materijala i dosezanje svakog dijela kalupa. Dodatni koraci znače dulje proizvodne cikluse i veće troškove, dok loš protok materijala može dovesti do nedostataka u dijelu.
Olakšajte izbacivanje dijelova
Prilikom projektiranja dijela treba uzeti u obzir lakoću izbacivanja dijela jer se dijelovi koje je teško izbaciti mogu suočiti sa sljedećim problemima:
- Duga vremena ciklusa
- Loša obrada površine
- Lomljenje tijekom izbacivanja
Dva čimbenika koji olakšavaju izbacivanje dijelova su korištenje kutova provlačenja u dizajnu kalupa i izbjegavanje potkopavanja.
Odaberite odgovarajuću debljinu stijenke
I debele i tanke stijenke mogu predstavljati problem lijevanim dijelovima. Debeli zidovi su skloni stvaranju unutarnjih šupljina. To je uzrokovano hlađenjem vanjskih dijelova stijenki mnogo brže od unutarnjih dijelova.
Tankim stijenkama nedostaje čvrstoća da se odupru silama deformiranja izazvanim promjenama temperature. Veća je vjerojatnost da će se na neki način iskriviti ili iskriviti dok se dio hladi.
Ovi izazovi znače da dizajn kalupa mora odabrati optimalnu debljinu stjenke na temelju strukturnih potreba dijela i protoka materijala. Rebra se često koriste za postizanje čvrstih dijelova bez debelih dijelova stijenke.
Razmotrite materijal
Različiti materijali ponašaju se različito tijekom procesa kompresije. Neki materijali neće teći tako lako kao drugi. Drugi će se grijati ili hladiti sporije ili brže. Neki se materijali također mogu proširiti ili skupiti tijekom nekih faza procesa.
Dizajn kalupa mora uzeti u obzir takve činjenice kako bi se izbjegla izrada neispravnih dijelova ili dijelova netočnih dimenzija.
Dizajn koji traje
Kompresirano prešanje klasificira se kao proizvodna metoda velike količine. To znači da bi korišteni kalup trebao trajati dugo i koristiti se za mnoge dijelove.
Kako bi se to osiguralo, kalup bi trebao biti dizajniran na način koji minimalizira štetni učinak visokih temperatura i tlakova.
Dijelovi kalupa koji se mogu lakše oštetiti trebaju biti dizajnirani tako da ih je lako popraviti. To će smanjiti vrijeme zastoja u slučaju da ove dijelove treba zamijeniti ili popraviti.
Materijali za kompresijsko kalupljenje
Kompresijsko prešanje jedan je od rijetkih proizvodnih procesa koji može raditi i s duroplastima i s termoplastima. Ovo uvelike proširuje raspon proizvoda koji se mogu proizvesti ovim postupkom. Neki uobičajeni materijali koji se sada koriste uključuju silikon, epoksid i HDPE.
Silikon
Silikon je nevjerojatan elastomerni materijal koji zamjenjuje prirodnu gumu u mnogim primjenama. Ima bolju temperaturnu otpornost i vrlo se dobro ponaša kao izolator. Također je izdržljiviji od gume i može se koristiti u medicinskim i prehrambenim aplikacijama.
Silikon je odličan za kompresijsko kalupljenje jer lako teče, što mu omogućuje da dobro ispuni forme kalupa.Silikon se obično koristi za proizvodnju brtvila, brtvila i dijelova medicinske opreme.
PU
PU, također poznat kao poliuretan, čini dijelove visoke čvrstoće na udarce, otpornosti na abraziju i žilavosti.Ovisno o formulaciji, PU dio može imati mnogo različitih fizičkih svojstava.
Ovaj duroplast lako teče i pomoću kompresijskog kalupljenja može se koristiti za izradu kotača, brtvi, valjaka itd.
HDPE
Polietilen visoke gustoće je termoplast koji se lako topi i dobro teče u rastaljenom stanju. Može se koristiti za kompresijsko prešanje prilično složenih dijelova. Ovaj materijal ima vrlo dobru stabilnost dimenzija i otpornost na udarce.
Kompresijsko prešanje koristi se za proizvodnju HDPE dijelova za industrijske i automobilske primjene.
PTFE
Politetrafluoretilen pokazuje izvrsna svojstva protiv lijepljenja i također je vrlo otporan na kemikalije. PTFE je dobar materijal za kompresijsko kalupljenje jer lako teče. Ležajevi, brtve i dijelovi za električnu izolaciju mogu se oblikovati pomoću PTFE-a.
Usporedba s drugim procesima kalupljenja
Kompresijsko prešanje i injekcijsko prešanje često se uspoređuju jer oba procesa koriste kalupe. Iako postoji značajan stupanj preklapanja, ove dvije metode proizvodnje značajno se razlikuju i obično služe različitim proizvodnim potrebama.
Otvoreni ili zatvoreni kalup
Kompresirano kalupljenje koristi dizajn otvorenog kalupa. Materijal se stavlja u otvorenu šupljinu kalupa prije nego što se gornji dio kalupa zatvori na vrhu.
S druge strane, injekcijsko prešanje koristi dizajn zatvorenog kalupa. Materijal se ubrizgava u kalup koji je već zatvoren. Postoje prolazi za uvođenje materijala ili odzračivanje.
Dizajn dijelova
Otvorena priroda kalupa koji se koriste za kompresijsko kalupljenje čini ga dobrim postupkom za izradu velikih dijelova s nekompliciranom geometrijom, npr. ploča. Dijelovi kao što su automobilski branici mogu se jednostavno izraditi ovim postupkom.
Zatvorena priroda kalupa za injekcijsko prešanje čini ga izvrsnim postupkom za proizvodnju dijelova kompliciranijeg dizajna. Materijali se uvode u kalup pod visokim tlakom koji mu omogućuje tečenje u složene oblike.
Trošak postavljanja
Postavljanje operacije injekcijskog prešanja obično je skuplje od postavljanja za kompresijsko prešanje.Troškovi alata su prilično visoki jer moraju biti u stanju nositi se s visokim pritiscima procesa injekcijskog prešanja i strogo kontrolirati procesne parametre.
Alat za kompresijsko kalupljenje ne košta toliko, što ga čini boljim izborom kada je obujam proizvodnje manji.
Vremena ciklusa
Ciklusi kompresijskog kalupljenja mogu trajati između jedne i šest minuta. S druge strane, neki ciklusi injekcijskog prešanja mogu trajati samo dvije sekunde.
Postoje slučajevi gdje je vrijeme proizvodnje za injekcijsko prešanje dulje od jedne minute, ali to je općenito brži proces i izvrstan je izbor za masovnu proizvodnju.
Ova razlika u trajanju ciklusa dolazi iz činjenice da su procesi injekcijskog prešanja obično potpuno automatizirani, dok kompresijsko prešanje može biti ručno s dijelovima koji trebaju neko vrijeme da se stvrdnu prije izbacivanja. Utovar materijala i izbacivanje dijelova također se može obaviti ručno u kompresijskom prešanju.
Razina preciznosti
Proces injekcijskog prešanja puno je precizniji proces u usporedbi s kompresijskim prešanjem.Kalupi koji se koriste za injekcijsko prešanje izrađeni su od vrlo čvrstih materijala. Manje je vjerojatno da će razviti nedostatke koji utječu na oblike i dimenzije dijelova.
Razina preciznosti je dovoljno visoka da brizganim dijelovima možda nije potrebna naknadna obrada.
Mogućnosti materijala
Iako injekcijsko prešanje dobro funkcionira s mnogim materijalima, poseban slučaj kod kompresijskog prešanja je to što se može koristiti masa za prešanje u rasutom stanju ili smjesa za limeno prešanje. Ovi materijali sadrže usitnjena vlakna i mogu se koristiti za proizvodnju kompozitnih dijelova.
Injekcijsko prešanje ne može koristiti takve materijale i nije prikladno za izradu dijelova od kompozitnih materijala.
Prednosti i nedostaci kompresijskog kalupljenja
Kompresirano kalupljenje preživjelo je više od jednog stoljeća. To je zato što ima prednosti koje uključuju:
- Niži trošak alata:Oprema povezana s kompresijskim prešanjem, poput hidrauličkih preša, nije tako komplicirana kao oprema koja se koristi za injekcijsko prešanje. To čini jeftinijim početak operacije kompresijskog kalupljenja.
- Bolje za proizvodnju male količine:Niža cijena alata za kompresijsko kalupljenje čini ga boljim za male količine proizvodnje. To je zato što je potrebno manje proizvoda da bi se ostvarila rentabilnost.
- Izvrstan za velike predmete:Glavni ograničavajući čimbenici u pogledu veličine i težine dijelova izrađenih kompresijskim kalupljenjem su tonaža i veličina preše. Stoga se kompresijsko prešanje obično koristi za proizvodnju većih dijelova u usporedbi s injekcijskim prešanjem i drugim postupcima.
- Mogući su umetci:Prešanje umetka je prešanje jednog materijala preko drugog. Ovo je moguće s kompresijskim kalupljenjem ako se koriste prave metode i alati.
- Jači dijelovi:Kompresijskim prešanjem se proizvode gusti dijelovi koji su prilično robusni zahvaljujući velikim tlačnim silama koje koristi.
- Kompatibilnost materijala:Kompresijsko oblikovanje kompatibilno je s mnogim različitim vrstama materijala uključujući kompozite impregnirane vlaknima.
Ova metoda proizvodnje nije uvijek prikladna za neke proizvode. Nedostaci kompresijskog kalupljenja uključuju:
- Složenost dijela:Razina složenosti koja se može postići kompresijskim prešanjem nije loša, ali se ne može mjeriti s injekcijskim prešanjem i nekim drugim postupkom.
- Vrijeme izrade:Vrijeme proizvodnje za kompresijsko prešanje dulje je od vremena proizvodnje za injekcijsko prešanje.
- Naknadna obrada:Bez pravih mjera, bljesak može biti značajan problem u kompresijskom prešanju. Ovaj višak materijala mora se odrezati i ovaj dodatni korak može biti skup.
Primjena kompresijskog kalupljenja
Kompresijski prešanje može se koristiti za izradu širokog raspona dijelova od termoplasta i termoreaktivnih polimera. Neki od ovih primjera su:
- Električni dijelovi:Utičnice, prednje ploče, prekidači i druge električne komponente mogu se izraditi pomoću kompresijskog kalupljenja.
- Elektronički uređaji:Dijelovi tipkovnica, kontrolera za igre itd. mogu se izraditi ovom tehnikom.
- Automobilski dijelovi:Velike ploče i drugi dijelovi vozila mogu se izraditi pomoću kompresijskog kalupljenja.
- Dijelovi medicinskih uređaja:Respiratorske maske i drugi medicinski uređaji izrađuju se kompresijskim kalupljenjem.
Zaključak
Kompresirano prešanje nema sofisticiranost injekcijskog prešanja, ali ostaje najbolja metoda za izradu određenih vrsta proizvoda.
Ovaj proizvodni proces je jednostavan, a materijali se čak i ručno ubacuju u kalup. Unatoč svojoj jednostavnosti, proizvodi proizvode koji imaju vrlo visoku čvrstoću i dobru završnu obradu, a može čak i upravljati nekim složenim geometrijama.
Kompresijsko prešanje sada funkcionira s mnogim termoreaktivnim i termoplastičnim materijalima, a njegovi se proizvodi koriste u mnogim industrijama.