Литьё полиуретана в металлические и силиконовые формы

При изготовлении полиуретановых деталей используют формы из разных материалов. Для небольших партий и изделий сложной геометрии может применяться силиконовая оснастка, а при регулярном производстве чаще используют металлические формы.

Выбор формы влияет на стоимость подготовки производства, точность размеров, скорость изготовления партии и возможность многократно повторять одну и ту же геометрию. Поэтому определить подходящий вариант можно только с учётом конструкции изделия и планируемого количества деталей.

Силиконовая форма представляет собой эластичную копию мастер-модели. Для её изготовления первоначальное изделие или специально подготовленную модель помещают в формовочную систему и заливают жидким силиконом. После отверждения получают форму, которая воспроизводит поверхность исходной детали.

Эластичность силикона позволяет извлекать изделия со сложным рельефом и некоторыми поднутрениями. Поэтому такие формы особенно удобны для прототипов, единичных деталей и небольших партий.

Силикон хорошо воспроизводит мелкие элементы поверхности и широко применяется для литья полиуретановых смол. Для многих силиконовых форм полиуретановая отливка также может извлекаться без обязательного нанесения разделительного состава, хотя необходимость его использования зависит от конкретных материалов и состояния формы.

К преимуществам силиконовой оснастки относятся:

Основное ограничение — ресурс. Силикон постепенно изнашивается, деформируется и теряет первоначальную геометрию. Скорость износа зависит от используемого силикона, состава полиуретана, формы изделия и режима литья. Поэтому указывать универсальное количество отливок, которое выдержит силиконовая форма, некорректно.

Металлическую оснастку обычно изготавливают из стали или алюминиевых сплавов. Она состоит из одной или нескольких частей, образующих полость будущего изделия.

Такие формы подходят для повторяющегося производства, когда необходимо получать большое количество одинаковых деталей со стабильной геометрией.

Металл значительно жёстче силикона, поэтому форма лучше сохраняет размеры при многократных циклах. Хорошая теплопроводность металлической оснастки также позволяет эффективнее управлять нагревом и охлаждением. Covestro отдельно отмечает, что формы с хорошей теплопередачей, например из обработанного алюминия, способны сокращать производственный цикл.

При литье полиуретана в металлическую форму обычно используют разделительный состав, который предотвращает прилипание отверждённого материала к поверхности оснастки и облегчает извлечение изделия.

Металлическая форма предпочтительна, когда важны:

При этом изготовление металлической оснастки сложнее. Необходимо спроектировать разъём, способ заполнения, выход воздуха и извлечение готового изделия. Для сложных деталей форма может состоять из нескольких частей.

Главное различие заключается не просто в материале оснастки, а в назначении технологии.

Поэтому нельзя считать силиконовую форму упрощённой версией металлической. Это разные решения для разных производственных задач.

Размеры полиуретановой детали зависят не только от формы. На них также влияют свойства конкретного полиуретана, температура, режим отверждения и усадка материала.

Тем не менее жёсткая металлическая оснастка позволяет стабильнее сохранять заданную геометрию от цикла к циклу. Это особенно важно для деталей с посадочными поверхностями, отверстиями и другими элементами, размеры которых должны повторяться в серии.

Силикон способен немного деформироваться при заполнении и извлечении изделия. По мере эксплуатации формы это влияние может возрастать. Для прототипов и небольших партий такая особенность часто допустима, но при серийном выпуске требования к стабильности обычно становятся выше.

Силикон удобен при наличии рельефа и поднутрений. Благодаря эластичности форму можно отогнуть при извлечении отливки, не создавая сложный механизм разъёма.

В металлической оснастке такая возможность ограничена. Если конструкция детали не позволяет извлечь её из простой двухчастной формы, приходится использовать дополнительные разъёмы, съёмные элементы или менять конструкцию изделия.

Поэтому на стадии прототипирования сложную деталь иногда проще изготовить в силиконовой форме. После проверки конструкции для регулярного производства может быть разработана металлическая оснастка.

Для единичных изделий и небольших партий изготовление сложной металлической формы может составлять значительную часть стоимости проекта.

Силиконовая оснастка в таких случаях часто позволяет быстрее перейти от мастер-модели к готовым отливкам. Именно поэтому силиконовые формы широко применяются при прототипировании и мелкосерийном изготовлении полиуретановых деталей.

По мере увеличения партии ситуация меняется. Стоимость металлической формы распределяется на большее количество изделий, а её ресурс и стабильность производства становятся существенным преимуществом.

Таким образом, оценивать нужно не только стоимость самой формы, но и количество деталей, которые планируется изготовить с её помощью.

Иногда одну деталь действительно можно изготовить обоими способами. Однако прямой замены без оценки требований к изделию может не получиться.

Необходимо учитывать:

Например, для изготовления нескольких восстановительных деталей по имеющемуся образцу силиконовая форма может оказаться рациональным решением. Если же одну и ту же деталь необходимо регулярно выпускать партиями, имеет смысл рассматривать более долговечную металлическую оснастку.

Выбор начинают с анализа самой детали. Производителю необходимо знать её размеры, геометрию, требуемую точность и количество изделий.

Для опытного образца или небольшой партии часто рассматривают силиконовую форму. Она позволяет сократить объём подготовительных работ и удобна при воспроизведении сложной поверхности.

Для повторяющихся партий, особенно при повышенных требованиях к стабильности размеров, чаще применяется металлическая оснастка. Более высокая стоимость её изготовления компенсируется длительным использованием и повторяемостью процесса.

При этом решение принимается вместе с выбором полиуретановой системы и технологии заливки. Температура отверждения, вязкость материала и конструкция изделия могут изменить требования к форме.

Компания «Волх» выполняет литьё полиуретановых изделий по чертежам, образцам и техническим требованиям заказчика. Тип оснастки подбирается с учётом геометрии детали, материала, требуемой точности и объёма партии.