Вакуумная формовка

Вакуумная формовка — это упрощенная версия термоформования , при которой лист пластика (в различных формах HIPS (высокопрочный полистирол) для изделий с низкой ударопрочностью или для душевых поддонов для ванных комнат из АБС и наружных деталей автомобиля из ПЭВП, а также различные другие типы материалов, формуемых в вакууме ) нагревается до температуры формования, растягивается на форму с одной поверхностью и прижимается к форме под действием вакуума . Этот процесс можно использовать для формирования из пластика постоянных объектов, таких как дорожные знаки и защитные покрытия. Обычно углы уклона в конструкции формы присутствуют (рекомендуемый минимум 3°), чтобы облегчить извлечение формованной пластиковой детали из формы.

Относительно глубокие детали могут быть сформированы, если формуемый лист механически или пневматически растянуть перед его контактом с поверхностью формы и применением вакуума. ^[1]

Подходящими материалами для использования в вакуумной формовке обычно являются термопласты . Наиболее распространенным и простым в использовании термопластом является ударопрочный полистирол (HIPS). Его формуют на основе дерева, конструкционного пенопласта, литой или обработанной алюминиевой формы и могут принимать практически любую форму. Этот ударопрочный материал гигиеничен и способен сохранять тепло и свою форму при нанесении теплой воды и обычно используется для упаковки продуктов, чувствительных к вкусу и запаху. ^[2] Вакуумная формовка также подходит для прозрачных материалов, таких как акрил, которые широко используются в аэрокосмической отрасли, например, в оконных навесах пассажирских салонов военных самолетов и отсеках для вертолетов. Вакуумная формовка часто используется на занятиях по технологии низкого уровня для облегчения формования.

Современное оборудование для вакуумной формовки основано на серии патентов США, выданных в 1950, 1964 и 1974 годах. ^[3]

Типичные применения

Производители оригинального оборудования (OEM) используют крупногабаритные компоненты, полученные вакуумной формовкой, для производства объемов в диапазоне 250–3000 единиц в год. Компоненты, полученные вакуумной формовкой, можно использовать вместо сложного листового металла, стекловолокна или литья пластмасс под давлением . Типичные отраслевые примеры, помимо упаковки продукции, включают: панели для уличных киосков и банкоматов , корпуса для медицинского оборудования для визуализации и диагностики, крышки двигателей в кабине грузовика или строительной техники, а также внутреннюю отделку железнодорожных вагонов и компоненты сидений. ^[4] Вакуумные формовщики также часто используются любителями, например, для изготовления масок и автомобилей с дистанционным управлением.

Распространенные проблемы

В процессе вакуумного формования возникают некоторые проблемы. Поглощенная влага может расширяться, образуя пузырьки во внутренних слоях пластика. Это существенно ослабляет пластик. Однако эту проблему можно решить, высушивая пластик в течение длительного периода при высокой, но не плавящейся температуре. Вокруг формы может образовываться паутина из-за перегрева пластика, поэтому за ней необходимо тщательно следить. Перепонки также могут возникнуть, когда форма слишком велика или части формы расположены слишком близко друг к другу. Наконец, образующиеся объекты часто прилипают к форме, что можно исправить, используя угол наклона формы в три градуса или более.

Виды форм

Существует множество моделей, которые можно создать с помощью вакуумной формовки. Самый изобретательный способ использовать вакуумную формовку — взять любой небольшой предмет, повторить его много раз, а затем сформировать новый узор с помощью вакуума, чтобы создать более целостную форму. Вакуумная формовка помогает связать отдельные детали вместе и сделать из множества деталей одну форму, которую можно легко воспроизвести. Оттуда гипс, бетон и т.п. можно отливать в пластиковую форму.

Деревянные модели являются распространенным материалом для вакуумной формовки, поскольку они относительно недороги и позволяют клиенту легко вносить изменения в дизайн. Количество образцов, которое можно получить из любого шаблона, зависит от размера детали и толщины материала. После того как спецификации детали соблюдены, шаблон используется для создания керамической композитной формы или формы для литья алюминия для регулярного производства. Потенциально существуют способы создания отверстий в гипсе с помощью вакуумной формы, если повторяемые формы, изготовленные из вакуумной формы, достаточно глубоки и между ними остаются зазоры для формирования пластика. Затем, когда пластик будет использован для отливки гипсовой формы, глубокие пластиковые участки оставят дыры, если форма не будет заполнена полностью.

Литые алюминиевые формы отливаются на литейном заводе, и через них обычно проходят линии контроля температуры . Это помогает установить температуру формируемого пластика, а также ускорить процесс изготовления. Алюминиевые формы могут быть мужскими или женскими по своей природе, а также могут использоваться при формовке под давлением. Основным недостатком этого типа форм является стоимость.

Механически обработанные алюминиевые формы аналогичны литому алюминию, но вырезаются из цельного алюминиевого блока с помощью станка с ЧПУ и программы САПР . Обычно обработанный алюминий используется для изготовления деталей мелкой вытяжки из тонкого материала. Область применения может включать упаковку и лотки. Стоимость является важным фактором для этого типа инструментов.

Композитные формы являются более дешевой альтернативой литым или механически обработанным алюминиевым формам. Композитные формы обычно изготавливаются из наполненных смол, которые изначально находятся в жидком состоянии и со временем затвердевают. В зависимости от применения композитные формы могут служить очень долго и производить детали высокого качества.

Способы отделки

После того, как из листа пластика была создана вакуумная формовка, в большинстве случаев потребуется операция отделки, чтобы превратить его в пригодный к употреблению продукт. Общие методы отделки вакуумным формованием включают:

Гильотинирование: продукт вырезается из листа путем продавливания лезвия через продукт в матрицу под ним. Это чистый способ удаления деталей, полученных вакуумной формовкой, с листа материала. Он не требует изготовления специального режущего инструмента для отдельного изделия и поэтому подходит для небольших объемов деталей, где прямые линии не являются проблемой. Разрезая только прямые линии и являясь довольно медленным подходом по сравнению с другими методами отделки, гильотинирование может быть дорогостоящим для проектов с более крупными и сложными объемами. ^[5]
Сверление : если требуется обработка простых круглых отверстий, их сверление вручную является хорошим решением для небольших партий. Можно использовать направляющие для сверления, чтобы можно было быстро просверлить отверстия в нужном месте. Поскольку это трудоемкий метод, он подходит только для небольших объемов производства.
Валковая резка: процесс, при котором изделие, полученное вакуумной формовкой, помещается на изготовленный по индивидуальному заказу режущий станок и проталкивается через роликовый отрезной станок. Эффективный способ резки изделий вакуумной формовки из исходного листа материала вакуумной формовки. Резак также может одновременно прорезать любые необходимые отверстия, например отверстия для кабеля или доступа. Роликовая резка подходит для достаточно крупных изделий, где не требуется точное выравнивание. Поскольку вакуумное формование и резак катятся вбок через валковую резательную машину, может возникнуть некоторое смещение. Роликовую резку нельзя использовать для проделывания отверстий или элементов на боковых сторонах вакуумных формовок, поскольку режущий инструмент всегда режет вертикально снизу.
Прессовая резка: это очень точный метод резки, при котором используется пресс и изготовленный по индивидуальному заказу прецизионный режущий инструмент. Этот метод очень подходит для изделий, для которых процесс валковой резки не обеспечивает требуемой точности. Его часто используют для вырубки очень маленьких готовых изделий из пластикового листа, а не для вырубки деталей на изделии. Прессовую резку нельзя использовать для изготовления деталей на боковых сторонах вакуумной формовки.
Резка на станке с ЧПУ : Механическая обработка — это очень точный метод создания отверстий и элементов. Реальное преимущество заключается в том, что его можно использовать для создания элементов по бокам вакуумной формовки, например, направляющих для подноса, который должен скользить по полкам. Он также может резать боковые стенки, глубина которых отличается от глубины карманов, чего нельзя сделать с помощью роликовой или прессовой резки.<

Ссылки

^ JL Throne, Понимание термоформования , Hanser Gardner Publications, Inc., Цинциннати, Огайо, 1999 г.
^ Пластик, Орел (18 февраля 2013 г.). «Ударопрочный полистирольный лист (HIPS), что это такое?» . ООО "Игл Пластикс " Проверено 30 апреля 2018 г.
^ «История вакуумной формовки — развитие дисплея» . www.displaydevelopments.co.uk . Проверено 25 января 2020 г.
^ «Услуги вакуумной формовки — изготовление пластмасс на заказ с вакуумной формовкой | Emco Industrial Plastics» . www.emcoplastics.com . Проверено 30 апреля 2018 г.
^ «Вакуумная формовка – 5 методов отделки» . www.toolcraft.co.uk . Проверено 30 апреля 2018 г.

Дальнейшее чтение

Сорока, В. Основы технологии упаковки , IoPP, 2002 г., ISBN 1-930268-25-4
Уолш, Д.Э. Вакуумная формовка своими руками для любителей (ред.), Workshop Publishing, Лейк Орион, Мичиган, 2002 г., ОСЛК 46798883
Ям, Энциклопедия упаковочных технологий KL , John Wiley & Sons, 2009 г., ISBN 978-0-470-08704-6

[1] JL Throne, Понимание термоформования , Hanser Gardner Publications, Inc., Цинциннати, Огайо, 1999 г.

[2] Пластик, Орел (18 февраля 2013 г.). «Ударопрочный полистирольный лист (HIPS), что это такое?» . ООО "Игл Пластикс " Проверено 30 апреля 2018 г.

[3] «История вакуумной формовки — развитие дисплея» . www.displaydevelopments.co.uk . Проверено 25 января 2020 г.

[4] «Услуги вакуумной формовки — изготовление пластмасс на заказ с вакуумной формовкой | Emco Industrial Plastics» . www.emcoplastics.com . Проверено 30 апреля 2018 г.

[5] «Вакуумная формовка – 5 методов отделки» . www.toolcraft.co.uk . Проверено 30 апреля 2018 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]