Литье под давлением (Injection Molding): основа массового производства пластика

Суть процесса

Пластик (термопласт) плавится и под высоким давлением впрыскивается в замкнутую форму. Остывает, затвердевает, форма открывается, деталь извлекается. Цикл 10–100 сек. Отличие от литья металлов (die casting): пластик вязкий — нужен нагнетание винтом/поршнем, а не просто литье гравитацией.

Конструкция машины

Два главных узла: 1. Нагнетной (Injection Unit): Загрузочный бункер → винт в цилиндре (пластификация, дозаток, нагнетание) → форсунка (nozzle). 2. Зажимной (Clamping Unit): Две плиты (стационарная и движущаяся) с формой между ними. Гидро-/электро-/гибридный привод зажимает форму с силой 50–50 000+ тонн против давления расплава.

Этапы цикла

1. Зажим формы (Clamp close).
2. Нагнетание (Injection): Винт идет вперед, вдавливает дозу (shot). Скорость, давление, профиль — программируются.
3. Донагнетание/Упаковка (Pack/Hold): Компенсация усадки. Давление держится до замерзания заторчика (gate freeze).
4. Охлаждение (Cooling): Внутренние каналы формы + термоноситель. 50–80% времени цикла.
5. Размыкание/Извлечение (Open/Eject): Форма раскрывается, извесы выталкивают деталь. Анголь (runner) отделяется.

Критические инженерные задачи

• Усадка (Shrinkage): Каждый полимер — свой % (ПП 1.5–2.5%, АБС 0.4–0.7%, ПА 1.5–2%). Форма делают увеличенной. Ошибка = брак.
• Тепловой баланс формы: Неравномерное охлаждение → деформация (warpage), впадки (sink marks). Конформное охлаждение (conformal cooling, 3D-печать вкладышей) — гейм-чейнджер.
• Гейтинг (Gate design): Тип заторчика (edge, sub, pin, valve, hot tip) влияет на внешний вид, напряжения, заполнение.
• Вентиляция (Venting): Воздух должен выходить — иначе газообразные включения (burns, voids).

Формы (Tooling)

• Сталь: P20 (предзакаленная, до 500k циклов), H13/1.2344 (закаленная 48–52 HRC, миллионы циклов), S136/1.2083 (коррозионностойкая для ПВХ, прозрачных полимеров).
• Алюминий (7075, QC-10): Для прототипов/малых серий (до 10–50k). Быстро режется, хорошая теплопроводность, но мягче.
• Бериллий-бронза (BeCu): Вставки в зоны горячих точек — мгновенное отвод тепла.
• Многоячеистость (Multi-cavity): 2/4/8/16/32/64+ кавитаций. Баланс гейтинговой системы (runner balance) — критичен. Горячие каналы (Hot runner) — нет анголя.

Популярные материалы

ПП (полипропилен) — авто, тара, жидкие контейнеры. ПЭ (HDPE/LDPE) — канистры, игрушки, трубы. АБС — корпуса электроники, автоинтерьер, LEGO. ПС (полистирол) — одноразовая посуда, корпуса. ПА (нейлон 6/66) — технические детали, шестерни. ПК (поликарбонат) — оптика, медтех. ТПУ/ТПЕ — уплотнители, софт-тач. Композиты: GF/PP, CF/PA (с волокнами).

Экономика

Форма $50k–$500k+. При тираже 1M+ деталей стоимость формы на единицу — центы. Лоу-кост на деталь при малых тиражах — 3D-печать, силиконовые формы, алюминий. Автоматизация: роботы-извлекатели, IML (внутриформовая этикетировка), мультикомпонентное литье (2K/3K), газовое/водяное нагнетание (GAIM/WAIM) для полых деталей.