Следуйте за мной на: 
Как правильно выбрать материал для литья под давлением?
Согласно неполным статистическим данным, в настоящее время в библиотеке материалов насчитывается 45 серий полимеров, целых 85,000 XNUMX видов пластмасс, которые можно условно разделить на две категории: термореактивные пластмассы и термопласты. Литье под давлением является одним из наиболее распространенных методов изготовления крупногабаритных деталей, и выбор подходящего материала может показаться сложной задачей. Это требует детального понимания материала и должно относиться к цели, эффективности и стоимости изготовления детали. Конечно, некоторые материалы могут быть более подходящими, но когда речь идет о литье под давлением, универсального решения не существует. Выбрав правильный материал, вы можете улучшить форму, посадку и функциональность ваших деталей. В конечном счете, выбранный материал всегда напрямую связан с применением детали.
1. Разница между термореактивными пластиками и термопластами
Ключевое различие между реактопластами и термопластами заключается в том, что они реагируют на тепло по-разному.
Термореактивные пластмассы . Прочность этого материала возрастает при нагревании или воздействии высоких температур; например, изделия из термореактивных пластмасс сохраняют свою прочность и форму при воздействии высоких температур. Это свойство выгодно при изготовлении крупных, долговечных деталей и узлов. Они хорошо выдерживают многократное использование и экстремальные условия. Однако у термореактивных пластмасс есть и существенные недостатки. После нагревания их внутренняя структура изменяется и не может быть изменена, что делает повторное использование невозможным. Высокая температура плавления термореактивных пластмасс не подходит для процесса литья под давлением. Кроме того, не все термореактивные пластмассы имеют одинаковую температуру плавления. Каждый материал по-разному реагирует на тепло, поэтому для определенного типа термореактивной пластмассы может потребоваться специальное оборудование, которое, как правило, не является универсальным.
Термопласты. Термопласты — это перерабатываемые материалы, которые можно использовать повторно без изменения их химической структуры после многократного нагревания и охлаждения. Для литья под давлением термопласты обладают преимуществом относительно низкой температуры плавления, что делает их более подходящими для крупномасштабного производства пластиковых деталей.
* Термопласты обычно стоят дороже, чем термореактивные.
2. Факторы, которые необходимо учитывать при выборе материалов
Чтобы найти правильный материал для вашей пластиковой детали, может быть полезно подумать в обратном направлении. Будьте готовы ответить на следующие вопросы: Для чего будет использоваться деталь? Какое давление будет на деталь? Они работают в суровых условиях? Сборка сложная? Приоритетность следующих факторов может помочь в выборе правильного материала:
Положение при установке : Положение при установке деталей — это фактор, который необходимо учитывать.
На солнце, на открытом воздухе , во влажной среде, или установлен внутри или снаружи модуля?
Температура : Будет ли деталь работать в холодном холодильнике или в условиях высокой температуры, например, при комнатной температуре или под капотом?
Жизненный цикл: Средний срок службы деталей составляет 5 лет, 10 лет или дольше?
Гарантия: Особенно в автомобильной промышленности необходимо учитывать, что детали могут выйти из строя через несколько лет. Сколько будет стоить ремонт?
Ограничения по стоимости: пластмассы промышленного класса, такие как полиэтилен высокой плотности или полипропилен, обычно обладают высокой плотностью, низкими тепловыделением и относительно низкой стоимостью. Другой вариант — конструкционные пластмассы, такие как PEEK, PEI и другие материалы, которые обладают высокой термостойкостью и очень высокой твердостью, но их стоимость относительно высока.
Требования к внешнему виду: необходима ли текстура детали, насколько высоким должно быть качество обработки поверхности, подходят ли цветные детали лучше, чем прозрачные, и т.д.
После того, как вы определите первоначальный вопрос , вы можете исключить большую часть материала, но вам все равно придется рассмотреть следующую серию вопросов, чтобы еще больше сузить круг рассматриваемого материала:
Функциональные характеристики: Учитывая механические свойства детали, необходимы ли такие характеристики, как гибкость, сжимаемость и адгезия? Требуется ли прочность на растяжение? Каковы требования к ударной вязкости или электроизоляционным свойствам детали? Требует ли материал наличия вставок, например, при многокомпонентном литье или литье с закладными элементами? Вес детали также является важным фактором.
Факторы окружающей среды : В каких условиях эксплуатации будет находиться деталь? Будет ли она подвергаться воздействию химических веществ, требуется ли огнестойкость, каковы требования к воздействию ультрафиолетового излучения?
Соответствие требованиям : Для некоторых отраслей промышленности требуются определенные пороговые значения доступности материалов для деталей. Требуется ли для вашей детали сертификация для пищевой промышленности, соответствие требованиям FDA? Или же она должна соответствовать медицинским стандартам, стандартам ISO, требованиям электробезопасности и т.д.?
Различия между термореактивными материалами и термопластами
| Термореактивные полимеры | Термопласты Полимеры |
| Можно нагревать и формовать только один раз | Можно нагревать и формовать несколько раз |
| Затвердевают при формировании и не размягчаются при нагревании. | Они размягчаются при нагревании (иногда разжижаются) |
| Они не тают. Они могут выдерживать высокие температуры. | При нагревании они становятся белыми, а при охлаждении восстанавливают свою твердость. |
| До 5 минут для стабилизации | Стабилизация может быть достигнута за 10 секунд |
| Высокая термическая и химическая стойкость. | Хорошие механические свойства и простота обработки. |
| Нерастворимые. | Нерастворим в органических растворителях. |
| Примеры: силиконы, некоторые виды полиэфирных и фенольных материалов. | Примеры: полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид. |
3. Преимущества и области применения широко используемых термопластичных материалов.
Профессиональная фабрика по литью под давлением обычно имеет на складе десятки видов конструкционных пластмасс, а также должна поддерживать поставку более специальных материалов по запросу клиентов. Преимущества и области применения широко используемых термопластов обобщены на основе данных о складских запасах материалов, предоставленных компанией DDPROTOTYPE, поставщиком оборудования для литья под давлением в Китае.
① ABS (акрилонитрилбутадиенстирол).
Преимущества : ABS — это прочный, ударостойкий пластик с низкой усадкой, стабильными размерами и превосходной кислото- и щелочестойкостью, широко используемый в различных областях. Цена этого материала относительно невысока.
Области применения : Включая, помимо прочего, электронные изделия, пульты дистанционного управления, компьютеры, телефоны, косметику, портативные устройства, корпуса и т. д.
Меры предосторожности: Детали, изготовленные методом литья под давлением из ABS-пластика, могут иметь следы сварных швов, а также углубления и пустоты в местах большей толщины. К счастью, ABS-пластик можно смешивать с поликарбонатом, и улучшенный материал может значительно устранить эти дефекты.
②АБС/ПК
Преимущества : Гибридный материал ABS/PC сочетает в себе прочность и термостойкость поликарбоната, а также гибкость и стабильность размеров ABS, который обладает превосходными механическими свойствами. Этот материал имеет более высокую термостойкость, чем ABS. При низких температурах он обладает большей ударопрочностью, чем PC.
Области применения: Эти гибридные материалы широко используются, среди прочих, в автомобильной, электронной и телекоммуникационной промышленности.
Меры предосторожности: При формовании из одного материала материал ABS/PC приводит к максимальному количеству дефектов, таких как проблемы с утолщением формы. В случае выбора материала с превосходными механическими свойствами и с целью снижения затрат можно выбрать этот гибридный материал.
③ПК (поликарбонат)
Преимущества: Поликарбонат (ПК) — это прозрачный пластик с высокой оптической прозрачностью, прочностью, исключительной ударостойкостью, низкой усадкой и хорошей стабильностью размеров. Кроме того, ПК обладает хорошей термостойкостью, а качество обработки поверхности деталей очень высокое.
Области применения: В том числе, но не ограничиваясь этим, линзы, осветительные приборы, корпуса мобильных телефонов, электронные компоненты, медицинское оборудование, пуленепробиваемое стекло и т. д.
Меры предосторожности: при изготовлении деталей из поликарбоната могут образовываться пустоты, пузырьки воздуха или углубления. Кроме того, химическая стойкость деталей из поликарбоната относительно низкая. Композитный материал ABS/PC является хорошей заменой поликарбонату и может устранить некоторые недостатки, но изготовленные детали при этом будут непрозрачными.
④PA или PPA (алифатический полиамид)
Преимущества: Полиамид (ПА) — это конструкционный пластик с превосходными характеристиками. Он обладает отличными механическими свойствами, выдающейся коррозионной стойкостью, маслостойкостью, термостойкостью и т. д., а его армирование и огнезащитная модификация могут значительно улучшить его термостойкость, стабильность и огнестойкость. Нейлон выпускается во многих разновидностях (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12 и т. д.). Каждый материал имеет свои преимущества. Нейлон обладает высокой прочностью и термостойкостью, а также отличной химической стойкостью. Например, нейлон 6/6 обладает высокой прочностью и твердостью, а также высокой износостойкостью. Нейлон 6 очень жесткий и прочный при низких температурах. Нейлон 6/12 обладает лучшей ударопрочностью.
Области применения: Включая, помимо прочего, детали с тонкими стенками, валы, шестерни и подшипники, винты, насосы, направляющие и т. д.
Меры предосторожности: Нейлон легко деформируется, это общеизвестно. В некоторых специфических условиях, например, внутри влажного холодильника, обычно избегают использования нейлоновых деталей. Поскольку нейлон является водопоглощающим материалом, он может вызывать изменения размера и структуры детали и повреждать её.
⑤ПОМ (полиоксиметилен)
Преимущества: Обладая высокой прочностью, жесткостью, твердостью и прочностью, этот пластик значительно тверже других пластмасс. В то же время он обладает хорошими смазывающими свойствами и устойчивостью к органическим растворителям, а также хорошей эластичностью. Поэтому эта пластмасса очень подходит для изготовления подшипниковых поверхностей и зубчатых передач.
Области применения: В том числе, но не ограничиваясь этим, шестерни, насосы, рабочие колеса, лопасти, конвейерные цепи, вентиляторы, компоненты переключателей, кнопки и ручки и т. д.
Меры предосторожности: Из-за усадки полиоксиметилена (ПОМ) при изготовлении деталей необходимо обеспечить равномерную толщину стенок. Из-за его смазывающих свойств его трудно красить или покрывать защитным слоем, а также сложно добиться эстетичного эффекта.
⑥ПММА (полиметилметакрилат)
Преимущества: Также известный как акрил, это прозрачный пластик с хорошими оптическими свойствами, качеством поверхности, устойчивостью к царапинам и низкой усадкой.
Области применения: включая, помимо прочего, линзы, световоды, линзы, абажуры, оптическое волокно, логотипы и т. д.
Меры предосторожности: ПММА относительно хрупкий, легко растрескивается при приложении силы и обладает низкой химической стойкостью.
⑦ПП (полипропилен)
Преимущества: Полипропилен обладает хорошей формуемостью, высокой жесткостью поверхности и устойчивостью к царапинам. Это недорогой пластик с хорошей ударопрочностью, износостойкостью, очень высокой прочностью, хорошим удлинением, кислотостойкостью и щелочестойкостью.
Области применения: В том числе, но не ограничиваясь ими, петли, вентиляторы, крышки для бутылок, медицинские пипетки и т. д.
Меры предосторожности: Полипропилен становится хрупким при низких температурах. При изготовлении более толстых деталей могут образовываться воздушные пузырьки, а также существует вероятность усадки и деформации.
⑧ПБТ (полибутилентерефталат)
Преимущества: Полибутилентерефталат (ПБТ) — это конструкционный материал с превосходными характеристиками, обладающий отличной прочностью и усталостной стойкостью, термостойкостью, хорошей атмосферостойкостью, хорошими электрическими свойствами и низким водопоглощением. Усиление и модификация огнезащитными добавками могут значительно улучшить его термостойкость, стабильность размеров и огнестойкость. Он очень хорошо подходит для автомобильной промышленности и обеспечивает хорошие электрические свойства для электронных компонентов. Он обладает средней и высокой прочностью, ударной вязкостью, а также хорошей устойчивостью к топливу, маслам, жирам и многим растворителям, и не впитывает запахи.
Области применения: не ограничиваются подшипниками скольжения, шестернями, шлифовальными машинами, пылесосами, кнопками и т. д.
Меры предосторожности: Полибутилентерефталат (PBT) легко деформируется и с трудом поддается обработке для получения тонкостенных деталей.
⑨ППСУ (полифенилсульфон)
Преимущества: Полипропиленсульфон (PPSU) обладает высокой прочностью и термостойкостью, является термостойким и стабильным по размерам материалом. Он также обладает радиационной стойкостью и устойчивостью к определенным кислотам и щелочам.
Области применения: не ограничиваются компонентами медицинских изделий, стерилизационными лотками, принадлежностями для подогрева воды, розетками и разъемами и т. д.
Меры предосторожности: При работе с более толстыми деталями ППСУ может образовывать пустоты и пузырьки воздуха. Органические растворители и углеводороды вызывают коррозию материалов из ППСУ. Красители, как правило, не могут быть добавлены в смолу ППСУ.
⑩PEEK (полиэфиркетон)
Преимущества: PEEK — это термостойкий, химически стойкий, огнестойкий, прочный и стабильный по размерам материал, широко используемый в медицинской, аэрокосмической и автомобильной промышленности.
Области применения: не ограничиваются подшипниками, поршневыми деталями и насосами, изолированными проводами и т. д.
Примечание: PEEK — высокоэффективный материал, поэтому его стоимость очень высока.
⓫PEI (полиэфиримид)
Преимущества: Подобно PEEK, PEI — это материал, обладающий термостойкостью и огнестойкостью, превосходной прочностью и стабильностью размеров, а также хорошей химической стойкостью. Широко используется в медицинской, аэрокосмической и автомобильной промышленности.
Области применения: не ограничиваются медицинскими и химическими приборами; кондиционерами, трубопроводами и т. д.
Примечание: PEI также является материалом с высокой оборачиваемостью, но он дешевле, чем PEEK.
Вышеупомянутые 11 материалов обычно используются в литье под давлением. В память DDPROTOTYPE также включены другие варианты пластика, такие как PPS, TPE, TPU, LCP, HDPE, LDPE и PSU, и эти смолы также могут улучшить производительность за счет добавления стекла и углеродного волокна.
4. Типичные материалы для медицинского литья под давлением
Долгое время считалось, что пластмассы имеют преимущества перед металлами в медицинских целях. Потому что при контакте с телом человека металл может химически реагировать с солевым раствором в организме человека. В процессе литья под давлением медицинская промышленность предъявляет самые высокие требования и пользуется большим спросом. Качество медицинских литьевых деталей связано со здоровьем человека и даже угрожает жизни человека. При работе с производителями медицинского литья под давлением очень важно, чтобы они полностью понимали характеристики наиболее часто используемых термопластов в медицинском литье под давлением, что является одним из проявлений того, придерживается ли производитель строгих производственных стандартов. Ниже мы представляем общие материалы и области применения медицинских деталей для литья под давлением. Обычно эти медицинские материалы не используются в качестве запасных материалов, а должны использоваться в производстве после строгих испытаний перед производством.
Полиэтилен (ДПЭ)
Полиэтилен, который на сегодняшний день является наиболее широко используемым пластиком в мире, является экономически эффективным материалом медицинского назначения, который не впитывает влагу, не поддается биологическому разложению и не окрашивается, что делает его идеальным для чувствительных медицинских устройств и компонентов. Полиэтилен плохо удерживает опасные бактерии и может противостоять агрессивным чистящим средствам. Он обычно используется в контейнерах, бутылках, трубах и т. д., но чувствителен к УФ-излучению и легко воспламеняется. Он имеет прочность на растяжение 4,000 фунтов на квадратный дюйм.
Полипропилен — широко используемый термопласт для литья под давлением медицинских устройств.
Полипропилен — термопластичный материал с превосходными механическими свойствами и химической стойкостью. Полипропилен относительно прочен и долговечен, с очень высокой прочностью на растяжение 4,800 фунтов на квадратный дюйм и используется в различных областях, от автомобильных бамперов до медицинских инструментов. Полипропилен обычно используется в производстве одноразовых шприцев, соединителей, протезов суставов, нерассасывающихся шовных материалов, контейнеров, флаконов и прозрачных пакетов, среди прочего.
Полистирол
Полистирол – один из наиболее широко используемых пластиков. Это стекловидный, прозрачный, твердый пластик, который относительно недорог, но имеет плохой барьер для кислорода и водяного пара и относительно низкую температуру плавления. Полистирол широко используется в производстве пробирок, чашек Петри, лотков, одноразовой пластиковой посуды и т. д.
Акрил
ПММА имеет почти идеальное пропускание видимого света и обладает необычным свойством удерживать световые лучи, отраженные от своей поверхности, поэтому его часто используют для изготовления оптических волокон. Он часто используется в медицинских устройствах для изготовления искусственных зубов, зубных имплантатов, зубных протезов, зубных пломб, интраокулярных линз и мембран для диализа.
Поливинил хлорид
Поливинилхлорид (ПВХ) является одним из наиболее часто используемых термопластичных полимеров в мире. Он чаще всего используется в строительной отрасли, например, для полов, трубопроводов и сайдинга в больничных стерильных лабораториях. В некоторых случаях он также используется в качестве заменителя резины, а также широко используется в производстве устройств для гемодиализа или гемоперфузии, трубок для крови, пакетов для крови и материалов для протезов.
Поликарбонат - широко используемый термопласт для литья под давлением медицинских устройств.
Поликарбонаты представляют собой группу термопластичных полимеров, которые естественным образом прозрачны для видимого света и устойчивы к ультрафиолетовым лучам. Они обычно используются в линзах для очков и считаются хорошей заменой стеклу. Поликарбонат — очень прочный материал, который не является хрупким и обычно используется в медицинских устройствах. Детали, изготовленные из поликарбоната, можно стерилизовать паром при температуре 120°C, гамма-излучением или этиленоксидом (Eto).
5. Найдите надежного производителя литья под давлением
Когда вы доверяете свой проект литья под давлением производителю, вы ожидаете, что он будет постоянно соответствовать вашим ожиданиям и повышать ценность вашего проекта. Итак, вам нужно знать, как искать производителя литья под давлением.
Соответствующая сертификация литья под давлением.
Индустрия литья под давлением имеет строгие правила, особенно для специальных отраслей, таких как медицина.
Квалификация проектирования и изготовления:
Очень важно, чтобы оборудование производителя соответствовало стандартам качества для валидации процессов IQ/OQ/PQ. Кроме того, использование программного обеспечения для проектирования, такого как SolidWorks CAD, играет важную роль в определении их способности к созданию прототипов.
Сертификация контроля качества и оценки
Для производителей ISO 9001:2015 является важной сертификацией, поскольку подразумевает подходящую систему управления качеством.
Сертификация безопасности материалов и закупок
Особенно в области медицины прослеживаемость очень важна. Убедитесь, что производственные записи производителя полностью соответствуют применимым юридическим и этическим ограничениям.
Уровень контроля качества производителя
Литье под давлением требует чрезвычайно высокой стабильности, поэтому убедитесь, что ваш поставщик осуществляет контроль качества и меры безопасности на протяжении всего производственного процесса. Посетите их фабрику, чтобы узнать о практическом решении для производства ряда термопластичных деталей. Мудро услышать, как они описывают конкретные примеры из практики.
Собственное производственное оборудование и профессиональные механики
Собственное передовое производственное оборудование и операторы являются важной основой для обеспечения высокого качества и удовлетворения производственных требований. Необходимым условием является 5-осевой станок с ЧПУ, трехкоординатный измерительный прибор и т.д. Конечно, опытным механикам придется следить за всем этапом разработки.
Если у вас возникли сомнения по поводу выбора материалов для литья под давлением, пожалуйста, немедленно свяжитесь с компанией DDPROTOTYPE . Они бесплатно проконсультируют вас, опираясь на свой более чем 20-летний опыт.
