Комбинируем цвета и материалы

Многоцветные и многокомпонентные изделия из термопластичных материалов находят все большее применение в самых различных областях, включая изготовление автокомпонентов и детских игрушек. Автор статьи рассказывает об особенностях такого литья

Способы литья

Технология многокомпонентного (многоцветного) литья позволяет по­лучать изделия, состоящие из разных материалов или материалов разного цвета. Главные преимущества техно­логии:

- производство сложных составных изделий за один цикл, без дополни­тельных последующих операций;

- широкие возможности дизайна с помощью выбора цвета и формы;

- получение уникальных изделий с заданными свойствами благодаря со­четанию нескольких материалов;

- интеграция нескольких функций в одном изделии за счет сочетания не­скольких материалов.

В условиях мелкосерийного произ­водства двухцветные и двухкомпонентные изделия можно отливать на двух универсальных термопластавтоматах в кассетных формах. На одном ТПА отливают часть изделия одного цвета или материала, затем деталь вместе с кассетой переносят в другую форму на второй ТПА для заливки расплава другого цвета или материала. Основ­ное преимущество этих методов по­лучения двухцветных или двухкомпонентных отливок — возможность использования универсальных ТПА, недостаток — низкая производитель­ность процесса.

В условиях массового производства для литья двухцветных изделий ис­пользуют специальные термопластавтоматы с двумя материальными ци­линдрами.

Термопластавтоматы для изготовле­ния многоцветных изделий имеют не­сколько узлов пластикации и впрыска с раздельной подготовкой расплава. Под­вижная плита узла запирания снабжена поворотным столом (поворот осущест­вляется в обе стороны на 180 градусов, что дает определенную гибкость при выборе различных вариантов проек­тирования изделий и литьевые формы для них), на котором закрепляют по­луформы; их число соответствует чис­лу узлов пластикации и впрыска. Литье осуществляется в форму, причем шне­ки могут работать как по очереди, так и одновременно, впрыскивая в форму материал каждый своего цвета. Затем механизм вращения подвижной плиты поворачивает форму, и снова произво­дится впрыск из цилиндров, и к преды­дущему цвету добавляется другой. Воз­можное расположение узлов впрыска: параллельно-горизонтальное, горизон­тальное (L-образное), горизонтально-вертикальное и наклонное (к верти­кальной оси).

Многоцветное литье позволяет ком­бинировать различные цвета в одной форме и получать сразу многоцветное изделие, что избавляет от дальнейшей обработки изделия, и это в целом при­водит к снижению общих затрат произ­водства.

Задача многоцветного литья — сни­зить расходы на ручную сборку ко­нечного изделия, которое может быть весьма сложным и дорогостоящим в сборке. В процессе такого литья ис­пользуются такие литьевые формы, где задействованы различные пуансоны и подвижные вставки, которые формуют полости для различных цветов.

При настройке параметров ТПА и парамет­ров про­цесса в первую очередь необходимо исключить оптические дефекты (со­стояние поверхности, формование контуров, образование облоя). Для этого выбираются соответствующие параметры машины; на термопластавтомате они регулируются, что позволя­ет обеспечивать постоянное качество изделий. Например, сравниваются задан­ные и фактические значения скорости впрыска, подпитки и динамического давления и при на­личии отклонений подстраиваются в пределах миллисекунд. За счет этого в значительной степени компенсиру­ются такие величины, как колебания плотности гидравлического масла или полимерного сырья, а также износ от­дельных гидравлических компонентов и воздействие окружающей среды.

Особенности форм

В ТПА для многоцветного литья ис­пользуются формы с одновременным и последовательным впрыском материа­лов разных цветов.

По конструкции литьевая форма с одновременным впрыском практичес­ки не отличается от форм одноцветного литья аналогичного изделия; исклю­чение составляет наличие нескольких литниковых втулок, расположенных в соответствии с координатами матери­альных цилиндров. Формующая по­лость этих форм заполняется одновре­менно расплавами различных цветов. Для разграничения разных цветов при заливке форму снабжают специальным замком с ребрами, расположенными перпендикулярно потокам расплава. В оформляющих полостях ребер про­исходит выравнивание фронта потока расплава благодаря уменьшению дав­ления потоков в этих полостях. После заполнения полостей давление в форме возрастает, и потоки смыкаются. Вре­мя заполнения обеих полостей должно быть одинаковым; для этого регулиру­ют давление и скорость впрыска в ма­териальных цилиндрах.

Литьевая форма с последовательным впрыском материалов разных цветов состоит из полуформ. Одинаковые под­вижные полуформы устанавливают на поворотной планшайбе, а неподвижные полуформы (ма­трицы) — на соответствующей плите машины. Матрица имеет раз­делительный знак, который образует полость для заливки следующего распла­ва. В каждой матрице есть один канал для заполнения расплавом соответствующего цвета.

Форма работает следующим об­разом. Из инжекционного цилиндра материал одного цвета впрыскивается в одну из форм, и она заполняется до разделительного знака, при этом отли­вается часть изделия. После выдержки форма размыкается по плоскости, отли­тая часть изделия остается на пуансоне. Подвижная полуформа поворачивается и вместе с полуформой переносится в другую форму, форма смыкается и за­полняется расплавом другого цвета; на стыке расплавов образуется спай. Процесс повторяется в зависимости от количества полуформ. Преимущество этой конструкции заключается в четко выраженной границе расплавов разных цветов, а к недостаткам следует отнести увеличенный цикл литья готового из­делия (из-за смены позиций полуформ) и меньшую прочность стыка.

При многоцветном литье изделий из термопластов возможны техно­логические отходы производства в виде литников, не соответ­ствующей стандарту много­цветной продукции, продук­тов механической обработки и отходов, возникающих в про­цессе настройки оборудования. Особенность технологических отходов заключается в том, что сырье испытало однократное  расплавление и, следовательно, практически полностью сохра­няет свойства первичного матери­ала, поэтому его используют повторно для многоцветного литья.

По технологии двухкомпонентного литья из полимеров различного типа могут быть изготовлены изделия (бо­ковые дверные ручки, ручки для ба­гажников и другие комплектующие для автомобильной промышленности), для которых характерны специфические свойства, такие как монолитный на­ружный слой и монолитная сердце­вина.

Сочетание армированных и неармированных полимеров позволяет изготавливать изделия с высококачес­твенными поверхностями при низких расходах на сырье. В материале ядра изделий, для которых предусмотрено выполнение защитной функции, со­держится, например, вторичное сы­рье — регранулят наполненного по­лиамида, поликарбоната и ПММА. Возможен также и обратный вариант.

Технологические преимущества многокомпонентного (многоцветно­го) литья заставляют задуматься о более широком его применении.

Джангиров Г.Г.