Формы для литья под давлением LSR должны выдерживать температуры от -60°C до 200°C и сохранять стабильность размеров. Производителям предстоит принять важное решение при выборе металла для форм для литья под давлением LSR.
Литье под давлением LSR требует высокой точности инструмента, особенно когда вам нужно производить сложные геометрии и тонкостенные детали. Высококачественные формы LSR стоят дорого, но производители ценят стабильное качество и оптимизированное производство.
В этой статье будут рассмотрены ключевые факторы выбора лучшего металла для литьевых форм LSR. Производители могут принимать разумные решения, которые сбалансируют потребности в производительности с долгосрочными затратами.
Что такое литьевая форма LSR и ее роль в процессе литья
Литье под давлением LSR теперь является методом производства прецизионных деталей во всех отраслях промышленности. Ключ к лучшему производству — знать его компоненты и процессы.
Что такое LSR (жидкая силиконовая резина)?
LSR — это двухкомпонентный эластомер с платиновым отверждением, который при правильной обработке производит прочные гибкие компоненты. Его химическая структура имеет чередующиеся атомы кремния и кислорода с метильными или винильными боковыми группами, что классифицирует его как термореактивный эластомер.
Материал отлично работает при температурах от -65°C до 150°C и выдерживает кратковременные повышения температуры до 260°C. LSR имеет низкую остаточную деформацию при сжатии, остается полупрозрачным для легкой окраски и отлично противостоит воздействию химикатов и ультрафиолета.
Что такое литьевая форма LSR?
ЛСР Литьевая пресс-форма специализированная система инструментов, которая формирует и вулканизирует жидкую силиконовую резину в готовые детали. Эти инструменты отличаются от стандартных литьевых форм, поскольку они должны соответствовать уникальным требованиям обработки материалов LSR. Формы должны быть устойчивы к высоким температурам и иметь точно спроектированные полости.
Формы LSR и обычные термопластичные формы отличаются в основном своими характеристиками посадки. Очень низкая вязкость LSR означает, что формы требуют гораздо более плотной посадки. Зазоры больше 5-7.5 мкм могут привести к образованию заусенцев на готовых деталях. Эти формы также должны выдерживать рабочие температуры от 320°F до 420°F, необходимые для надлежащего отверждения.
Взаимосвязь между литьевой формой LSR и процессом литья LSR под давлением
Процесс литья под давлением LSR объединяет 2 жидких компонента в соотношении 1:1 перед впрыском в нагретую форму. Форма является одновременно инструментом для формования и камерой отверждения. Точные температуры в форме активируют платиновый катализатор, который превращает жидкий силикон в твердый эластомер.
Конструкция пресс-формы влияет на то, насколько хорошо работает процесс формования LSR. Современные системы вентиляции должны удалять воздух из полости перед впрыском, чтобы предотвратить дефекты в конечном продукте. Процесс формования происходит при более низких давлениях (1,000–5,000 фунтов на кв. дюйм), чем впрыскивание термопластика, поэтому пресс-формы должны обладать соответствующей устойчивостью к давлению.
Почему важен выбор правильного металла для пресс-формы
Правильный выбор металла для литьевой формы LSR влияет на качество продукции и создает экономичные решения. Выбранный металл должен выдерживать сотни тысяч циклов формования при высоких температурах без изменения формы или качества поверхности.
Металл также должен выдерживать абразивную природу материала LSR. Хотя силикон легко течет, он содержит абразивные компоненты, которые со временем изнашивают поверхности формы. Выбор металла также влияет на распределение тепла по форме, что имеет решающее значение для равномерного отверждения и постоянного качества деталей.
Качество внутренней поверхности полости формы определяет отделку производимых изделий. Полированная сталь обеспечивает необходимое качество поверхности для прозрачных силиконовых деталей. Правильный выбор металла позволяет сбалансировать первоначальные затраты на оснастку с ожидаемым сроком службы формы и потребностями в обслуживании.
Основные требования к формам LSR
Для литьевых форм LSR нужны только материалы, которые соответствуют строгим спецификациям. Уникальные свойства LSR оказывают большую нагрузку на оснастку, чем обычные пластики. Это означает, что мы должны тщательно продумать выбор материала.
1) Высокая термостойкость
Формы LSR должны выдерживать экстремальные температуры в течение тысяч производственных циклов. Формы LSR должны выдерживать экстремальные температуры в течение тысяч производственных циклов. LSR отверждается при температурах от 130°C до 200°C. Это постоянное воздействие тепла, которое повредит материалы более низкого качества. Термостойкость является ключевым фактором, поскольку LSR может выдерживать постоянные температуры до 316°C и кратковременные скачки до 371°C.
Контроль температуры формы предотвращает проблемы с качеством и улучшает время отверждения для равномерного охлаждения. Материал формы должен оставаться точным по размерам, несмотря на эти проблемы с нагревом.
2) Устойчивость к коррозии и износу
Производство подвергает формы LSR воздействию многих химических соединений. Материал формы должен быть устойчив как к химическому воздействию, так и к механическому износу. Сам LSR хорошо справляется с факторами окружающей среды, включая УФ-лучи, высокие температуры и едкие химикаты.
Некоторые растворители, такие как уайт-спирит или бензин, могут воздействовать на LSR. Это создает дополнительную нагрузку на материалы форм. Прочность имеет значение, поскольку высококачественные формы должны сохранять свои прецизионные детали целыми во время крупносерийного производства.
3) Размерная стабильность
Формы LSR сталкиваются с уникальными проблемами размерной стабильности. Материал расширяется во время первоначального формования, а затем сжимается на 2.5–3% после извлечения из формы и охлаждения. Последующее отверждение дает еще 0.5–0.7% усадки.
Конструкции пресс-форм должны учитывать температуру инструмента, температуру извлечения из формы, давление в полости, местоположение точки впрыска и размеры детали, которые влияют на усадку. Правильно спроектированные пресс-формы LSR могут достигать допусков с точностью до ±0.01 мм для конкретных приложений с жесткими допусками.
4) Гладкая отделка поверхности полости
Качество внутренней поверхности полости пресс-формы напрямую формирует внешний вид готовой детали, поскольку компоненты LSR отражают текстуру поверхности полости. Полированная сталь остается лучшим выбором для производства прозрачных деталей.
Профессиональные формы для литья под давлением LSR обычно поддерживают среднюю шероховатость поверхности около 174 нм. Обработка поверхности ПТФЭ/никелем может помочь деталям легче выходить из формы, в зависимости от конкретных требований.
Распространенные металлы, используемые в производстве пресс-форм LSR
Выбор правильного металла для производства литьевых форм LSR требует тщательного баланса термических свойств, долговечности и затрат. Несколько металлов доказали свою эффективность, каждый из которых обеспечивает уникальные преимущества для определенных применений.
1) Инструментальная сталь H13
Инструментальная сталь H13 выделяется как лучший выбор для литьевых форм LSR, поскольку она устойчива к истиранию и отлично выдерживает нагрев. Эта хромомолибденовая горячештамповая сталь сохраняет размерную стабильность при высоких температурах и выдерживает длительное воздействие тепла, необходимое для отверждения LSR. Уровни твердости H13 обычно находятся в диапазоне 44-48 RC, но могут достигать 50-52 RC.
Производители предпочитают H13 из-за его превосходной стойкости к термическому усталостному растрескиванию, также известному как тепловой растрескивание. Это идеально подходит для форм, которые проходят через повторяющиеся циклы нагрева и охлаждения. Высокая прочность стали помогает формам служить дольше, чем формам из других материалов.
2) Нержавеющая сталь (420, 440C)
Нержавеющая сталь 420 обеспечивает отличный баланс между твердостью и коррозионной стойкостью. Это делает ее идеальной для применения в LSR, где чистота имеет наибольшее значение. Мартенситная сталь содержит 12–14 % хрома, который создает защитный оксидный слой, сохраняющий чистоту формованных деталей.
Термическая обработка нержавеющей стали 420 может повысить ее твердость до 48–52 HRC. Поверхности стали легко полируются, что улучшает качество отделки и продлевает срок службы форм.
3) Бериллиевая медь
Сплавы бериллиевой меди (например, C17200) проводят тепло намного лучше стали, оставаясь при этом достаточно прочными. Эти сплавы могут сократить время охлаждения на 15-50% по сравнению с обычными материалами для форм.
Материал остается твердым и требует меньшего количества ремонтов, что делает его отличным для сложных деталей LSR, которым требуется быстрое время цикла. Около половины индустрии литья пластмасс в США использует этот материал.
4) Предварительно закаленная сталь P20
P20 служит универсальным, экономичным решением для форм LSR. Он поставляется предварительно закаленным до твердости около 300 HBW (30 RC), поэтому вам не нужна дополнительная термическая обработка. Эта хромомолибденовая инструментальная сталь сочетает в себе хорошую прочность с умеренными уровнями прочности.
P20 отлично подходит для более простых применений LSR. Он хорошо обрабатывается, полируется и отлично справляется с перепадами температур. Предварительно закаленное состояние помогает сохранять стабильные размеры в течение всего процесса изготовления пресс-формы.
Как выбрать лучший металл для формы LSR
Выбор правильного металла для вашей формы для литья под давлением LSR означает баланс нескольких практических факторов. Ваш выбор между H13, нержавеющей сталью, бериллиевой медью или сталью P20 повлияет на эффективность производства, качество деталей и общие затраты на протяжении всего срока службы формы.
1) Соображения относительно объема производства
Объем производства в основном определяет выбор металла. Крупносерийное производство, требующее продления срока службы пресс-формы, лучше всего работает с закаленными вариантами стали, такими как H13, из-за их превосходной прочности и износостойкости.
Алюминий или предварительно закаленная сталь P20 более экономичны для прототипов или мелкосерийного производства. Компании, работающие в непрерывном режиме, получают выгоду от премиальных металлов, несмотря на более высокие первоначальные затраты, поскольку ожидаемый жизненный цикл формы влияет на это решение.
2) Сложность детали и требуемые допуски
Сложность геометрии детали определяет выбор металла для форм LSR. Сложные конструкции со сложными элементами требуют прецизионной обработки стали, которая сохраняет размерную стабильность при повторных циклах нагрева и охлаждения.
Формы LSR могут достигать точности до ±0.01 мм в особых случаях, когда детали требуют жестких допусков. Металлы должны выдерживать более высокие давления впрыска без деформации, особенно для тонкостенных секций (до 0.127 мм).
3) Требования к отделке поверхности
Выбор металла во многом зависит от требований к качеству поверхности. Полированная нержавеющая сталь лучше всего подходит для прозрачных или оптически критических компонентов, с типичной шероховатостью поверхности около 174 нм.
Для медицинских компонентов нужна нержавеющая сталь 420 из-за ее исключительных возможностей обработки поверхности и совместимости с чистыми помещениями. Расположение литников требует тщательного обдумывания, поскольку они оставляют видимые следы на готовых деталях.
4) Стоимость обслуживания и жизненного цикла
Общая стоимость выходит за рамки ваших первоначальных расходов на инструменты. Закаленные стали стоят дороже, но вы потратите меньше на обслуживание. Вам все равно понадобится регулярное обслуживание — чистка, смазка и осмотр — чтобы предотвратить износ, какой бы металл вы ни выбрали.
Частота обслуживания зависит от объема производства, сложности пресс-формы и свойств материала. Это варьируется от простой ежедневной очистки до полных ежеквартальных проверок.
Сводная таблица: краткий обзор выбора металла
| Металлический тип | Диапазон твердости | Термостойкость | Устойчивость к коррозии | Качество отделки поверхности | Пригодность объема производства | Относительная стоимость |
| Инструментальная сталь H13 | 44-52 рк | Прекрасно | Хорошо | Хорошо | Большой объем | Средне-высокая |
| Нержавеющая сталь (420, 440C) | 48-52 рк | Хорошо | Прекрасно | Прекрасно | Средний-высокий уровень громкости | Высокий |
| Бериллиевая медь | 38-45 рк | Хорошо | Хорошо | Хорошо | Средний объем | Очень высоко |
| Предварительно закаленная сталь P20 | ~30 РЦ | Хорошо | Средняя | Хорошо | Низкий-средний объем | Low-Medium |
Заключение: оптимизируйте форму LSR с помощью правильного материала
Выбор правильного металла имеет важное значение для успешного производства литьевых форм LSR. Инструментальная сталь H13 идеально подходит для крупносерийного производства, а нержавеющая сталь обеспечивает превосходное качество поверхности. Такие факторы, как объем производства, сложность детали и качество поверхности, должны определять ваше решение. Хотя такие материалы, как бериллиевая медь, стоят дороже, они обеспечивают более короткое время цикла и повышенную эффективность.
Для достижения наилучших результатов работайте с такими экспертами, как Решение, которые могут помочь вам выбрать правильный материал и оптимизировать конструкцию пресс-формы. Правильный выбор металла обеспечивает более длительный срок службы пресс-формы, лучшее качество деталей и экономически эффективное производство.
