Основы работы с эластомерными материалами

Что общего между автомобильными шинами, водонепроницаемыми прокладками, подошвами для обуви, резинками и ластиками для карандашей? Мы ежедневно взаимодействуем со многими из этих предметов, но они также сделаны из эластомеров или «эластичных полимеров».

Эластомерные материалы представляют собой гибкие синтетические полимеры, похожие на каучук. Несмотря на то, что они имеют схожие характеристики, они различаются по нескольким ключевым параметрам. Каучук, например, представляет собой природное соединение, полученное из латекса. Несмотря на то, что это невероятно полезный и универсальный материал, химический состав резины накладывает определенные производственные ограничения, а также делает детали склонными к растрескиванию под воздействием озона. Эластомеры, с другой стороны, представляют собой семейство полимеров на нефтяной основе, которые действуют так же, как резина, но обладают лучшими свойствами материала.

В этой статье представлен краткий обзор производства с использованием эластомерных материалов.

Определение характеристик и механических свойств эластомеров

Эластомеры — это материалы, которые способны растягиваться, а затем возвращаться к своей первоначальной форме. Эластомеры обеспечивают ряд других преимуществ, включая высокую эластичность, сопротивление истиранию и разрыву, непроницаемость, мягкую текстуру и сопротивление скольжению. Они также могут выдерживать значительные перепады температуры и идеально подходят для теплоизоляции и электрической изоляции.

Эластомеры могут быть химически настроены для широкого спектра применений. Например, эластомерные материалы могут быть настроены для улучшенного отскока для чего-то вроде подошвы обуви или для демпфирующего продукта с низким отскоком, такого как ручка. Они также могут обеспечивать всасывание и уплотнение. В зависимости от области применения правильный выбор материала может улучшить желаемые характеристики конечной детали.

Термопласты и термореактивные материалы

Важно отметить, что существует два основных вида эластомеров:термопласты и термореактивные. Термопласты разжижаются при нагревании и затвердевают при охлаждении — процесс, который можно повторять, продлевая жизненный цикл материала. Это качество делает их особенно полезными для изготовления деталей методом литья под давлением в больших объемах. Эти прочные полимерные материалы, как правило, устойчивы к усадке, амортизируют и в значительной степени пригодны для повторного использования.

Напротив, термореактивные пластмассы нельзя расплавить и использовать повторно после того, как деталь затвердеет. Процесс отверждения запускает химическую реакцию, которая вызывает образование невероятно прочных трехмерных поперечных связей между молекулами внутри полимера — связи практически невозможно разорвать даже при экстремальных температурах. Из-за высокой долговечности, прочности и сопротивления деформации, которые обеспечивают эти соединения, термореактивные материалы часто используются для усиления других материалов от ударов и деформации.

Четыре важных фактора проектирования и изготовления эластомерных деталей

Чтобы максимизировать желаемые свойства материала эластомерных деталей, есть несколько важных соображений, о которых следует помнить командам разработчиков.

1. Руководство с четко определенными требованиями

Конкретные требования для данного приложения должны определять выбор материала и конструкцию детали. Имея четкое представление об этих требованиях, производители могут быстро определить, какой эластомерный материал предлагает наиболее значительные преимущества.

Использование системы планирования потребности в материалах (MRP) часто оказывается полезным для продуктовых команд. Работая задним числом на основе производственных планов и графиков, эти системы создают списки требований к компонентам и материалам, которые обеспечивают представление о том, какие материалы необходимы, в каком количестве и в какие сроки — все это может помочь производителям придерживаться графика и иметь надлежащие ресурсы.

2. Добейтесь соответствующего проекта

Уклон относится к скошенным углам, включенным в конструкцию детали, которые помогают обеспечить плавное извлечение детали из формы. Недостаточная тяга не только затрудняет удаление детали, но также может привести к изгибам, разрывам, деформации и ухудшению качества поверхности по мере остывания пластика.

Эластомерные компоненты обычно требуют значительной вытяжки, чтобы предотвратить прилипание материала к самой форме. Добавление текстуры к штифтам выталкивателя, чтобы придать им дополнительное сцепление, — это еще один метод повышения эффективности извлечения деталей из форм.

3. Калибровка толщины стенки в соответствии с конкретными требованиями

Как правило, толщина стенок детали должна составлять от 1,5 до 3 мм и должна быть максимально однородной. Это помогает детали быстрее остывать (тем самым сокращая время цикла) и предотвращает неравномерную усадку и неприглядные утяжины. Если для применения детали требуется различная толщина стенок, следует обеспечить постепенный переход, чтобы сохранить целостность конструкции.

Гибкость эластомерных материалов позволяет изготавливать детали с большей толщиной стенки, а также с различной толщиной стенки. Применяя давление во время производства, инженеры могут формировать материал так, как это невозможно при литье под давлением или при производстве из более жестких материалов.

4. Максимальная эффективность многослойного формования

Многослойное формование относится к процессу создания эластомерного слоя, который затем прикрепляется к жесткой неэластомерной детали. Одним из распространенных примеров этого является гибкий захват многих ручных инструментов, который обеспечивает сопротивление скольжению и не позволяет пользователю держаться за жесткий пластик или металл, что повышает безопасность и эффективность инструмента.

Чтобы максимизировать эффективность формованного захвата, инженеры должны разработать продукт, обеспечивающий хорошую прочность сцепления между эластомерными и жесткими материалами как химическими, так и механическими методами. Особенно важно химическое соединение, поскольку связи, которые образуются между двумя материалами, улучшаются. прочность и долговечность детали, а также устраняет необходимость в дополнительной предварительной обработке поверхности или клеях.

Эффективное производство эластомеров и многое другое

Эластомеры представляют собой универсальную категорию резиноподобных термопластов, обладающих значительно улучшенными свойствами материала. Уникальный набор термопластичных эластомеров, обладающих химической и физической стойкостью, а также их высокая пластичность и прочность, позволяют производителям производить многие предметы, с которыми мы взаимодействуем каждый день, включая все, от велосипедных камер до гидрокостюмов.

Партнерство с опытным партнером-производителем, таким как Fast Radius, позволяет командам разработчиков максимально эффективно использовать любой материал или дизайн детали. Наша команда опытных, сотрудничающих инженеров и дизайнеров так же хорошо разбирается в создании прототипов эластомеров, как и в новейших процессах аддитивного производства, и мы тесно сотрудничаем с каждым клиентом, чтобы гарантировать, что каждый этап производственного процесса оптимизирован для конкретной конструкции, технологичности, и требования к срокам. Свяжитесь с нами сегодня и узнайте о внимании к деталям, эффективности и рентабельности, которые обеспечивает Fast Radius.