Przewodnik techniczny dotyczący termoformowania akrylu
Czystość w sklepie to naprawdę jedna z tych rzeczy, która oddziela dobre części od złomu. Cały obszar termoformowania musi być przez cały czas absolutnie czysty. Nawet niewielka ilość kurzu lub włókien w powietrzu będzie widoczna jako defekty na wykończonej powierzchni.
Czym właściwie jest termoformowanie
Termoformowanie oznacza podgrzewanie arkusza tworzywa sztucznego do momentu, aż stanie się miękki i gumowaty, a następnie kształtowanie go w formie za pomocą próżni, ciśnienia lub siły mechanicznej. Może to być wszystko, od faceta robiącego to ręcznie w małym warsztacie po w pełni zautomatyzowaną linię obsługującą tysiące części dziennie.
Dlaczego ludzie wciąż wybierają termoformowanie
W porównaniu do formowania wtryskowego lub formowania z rozdmuchem, termoformowanie ma kilka bardzo realnych zalet:
- Ciśnienia formowania są absurdalnie niskie – często zaledwie kilka psi.
- Można wykonać naprawdę duże części, nie wydając fortuny.
- Forma prawie nie widzi siły, więc można ją wykonać z tanich materiałów – drewna, gipsu, żywicy, żywicy, aluminium – cokolwiek się sprawdzi.
- Czas realizacji oprzyrządowania mierzony jest w dniach lub tygodniach, a nie miesiącach. Dlatego prawie każdy prototyp,-model na targi lub część-krótkoseryjną jest formowana termicznie.
Oczywiście, gdy uda się zebrać około 10–20 tys. sztuk, formowanie wtryskowe zwykle wygrywa pod względem-ceny-sztuki. Oto porównanie rzeczywistych-światowych kosztów, jakie dostałem od jednego ze sklepów dla typowej-części o średniej złożoności:
| Proces | Koszt oprzyrządowania | 500 szt | 5000 szt | 10 000 szt | 20 000 szt |
|---|---|---|---|---|---|
| Formowanie ciśnieniowe | ~$5,000 | $16.66 | $6.95 | $6.40 | $6.10 |
| Formowanie wtryskowe | ~$37,500 | $78.07 | $10.37 | $6.53 | $4.65 |
Możesz zobaczyć, gdzie następuje skrzyżowanie.
Różnice materialne, które faktycznie mają znaczenie
Lany akryl ma bardzo dużą masę cząsteczkową – stawia opór przy próbie rozciągnięcia, ale dobrze utrzymuje ciepło i nie ugina się tak bardzo w piekarniku.
Wytłaczany akryl ma niższą masę cząsteczkową – pięknie się rozprowadza, oddaje-ostre jak brzytwa detale, ale jest znacznie bardziej wrażliwy na nierównomierne nagrzewanie. Jeśli jedna strona nagrzeje się bardziej niż druga, natychmiast zobaczysz to w gotowej części.
Rzeczy, o których musisz pomyśleć podczas projektowania części
Drobne szczegóły można uzyskać tylko-po stronie styku formy. Druga strona to zawsze „wolna” powierzchnia.
Akryl bardzo porusza się wraz z temperaturą, więc każda tolerancja węższa niż ± 0,020 cala musi zawierać informację „w 70 stopniach F” lub jakąkolwiek inną temperaturę, którą masz na myśli.
Zapewnij wszędzie przeciąg co najmniej 5 stopni – im więcej, tym lepiej.
Ostre zakręty są wrogiem. Każdy narożnik powinien mieć promień. Im większy promień, tym bardziej równa grubość ścianki i mniejsze naprężenia formowane-.
Głębokie wciąganie wymaga wieloetapowego-formowania (wtykanie, falowanie,-zatrzaskiwanie z powrotem itp.). Płytkie rzeczy można wykonać za pomocą prostej próżni lub ciśnienia.
Grubość ściany zawsze zmniejsza się w miarę głębszego rysowania. Jeśli nie-rozciągniesz wstępnie arkusza, ściany boczne mogą okazać się-cienkie jak papier, podczas gdy obrzeże pozostanie grube.
Notatki dotyczące projektowania form z lat robienia tego
Materiały na formy, których faktycznie używamy:
Prototypy → drewno, MDF, tynk, płyta Renboard, płyta narzędziowa epoksydowa
Produkcja → odlewy aluminiowe w ilości 1 000–10 000 sztuk, aluminium/stal obrabiane maszynowo lub-chłodzone wodą w przypadku dłuższych serii.
Wykończenie powierzchni: gładkie jest dobre, lustro jest złe (zatrzymuje powietrze). Większość z nas używa lekkiej-konsystencji koralików lub bardzo delikatnej tekstury EDM. Jeśli klient chce skóry lub włosia, po prostu wytrawiamy je w formie.
Otwory próżniowe – te same zasady, o których wszyscy zapominają:
- Średnica otworu nigdy nie większa niż grubość blachy
- Zawsze cofaj-wiertło ¼–⅜" w odległości około 0,090" od powierzchni
- Za mało otworów → skóra wieloryba lub niekompletne uformowanie
- Za dużo lub za duże → małe dołeczki, których nie da się wypolerować
Temperatura formy – utrzymuj ją około 190 stopni F (88 stopni). Zimna pleśń=ślady dreszczy i szalony stres. Gorąca forma=czekasz całą wieczność, aż część ostygnie.
Pleśnie męskie kontra żeńskie – pamiętaj:
Forma męska → najgrubszy materiał na dole, cienki na obrzeżu
Forma żeńska → najgrubsza na krawędzi, najcieńsza na dole
Wybierz w zależności od tego, gdzie potrzebujesz materiału.
Systemy próżniowe i ciśnieniowe (rzeczy, na których zwykle się oszczędza)
Naprawdę potrzebujesz 28–30 inHg na powierzchni formy. Każde kolano 90 stopni, które możesz usunąć, jest warte prawdziwych pieniędzy w czasie cyklu.
Strona ciśnieniowa: 99% części jest wykonywanych pod ciśnieniem 20–50 psi. Tylko naprawdę głębokie i ostre-szczegółowe prace osiągają ciśnienie 100–150 psi. Powietrze musi być-suche i-wolne od oleju.
Wstępne-suszenie
Wytłaczany arkusz prawie nigdy go nie potrzebuje. Jeśli miesiącami leżało w wilgotnym magazynie, włóż je do piekarnika nagrzanego na 176 stopni F na jeden dzień. Arkusz odlewany – w zasadzie nigdy go nie susz.
Zaciskanie
Zimne zaciski są główną przyczyną powstawania pasków i-braku zaciągnięć na krawędziach. Podgrzej ramy zaciskowe. Poważnie.
Typowe temperatury formowania, które faktycznie stosujemy:
| Tworzywo | Zakres formowania | Bezpieczna temperatura usuwania | Zwykła temperatura formy |
|---|---|---|---|
| Wytłaczany akryl | 290–320 stopni F | 185 stopni F | ~190 stopni F |
| Odlew akrylowy | 340–380 stopni F | 185 stopni F | ~190 stopni F |
Ogrzewanie – wciąż najważniejszy krok
Cienki arkusz (< 4 mm) → double-sided quartz infrared, fast and beautiful.
Gruby arkusz lub części optyczne → piec-z wymuszoną konwekcją powietrza, kropka. Jeśli spróbujesz podgrzać-podczerwień odlany arkusz o grubości 6 mm, na powierzchni pojawią się pęcherze na długo, zanim rdzeń będzie wystarczająco gorący.
Szorstkie czasy nagrzewania z dobrym podwójnym kwarcem przy temperaturze grzejnika ~1200 stopni F:
| Grubość | Czas (uderzenie obu stron) |
|---|---|
| 3 mm | 90–120 sek |
| 6 mm | 4–5 minut |
| 9–10 mm | 8–11 minut |
| 12 mm | 12–16 minut |
Metody formowania, których używamy codziennie
Płytkie części → proste formowanie próżniowe lub ciśnieniowe
Średni pobór → ciśnienie-wspomagające wtyczkę
Głębokie tłoczenie → falowanie + zatyczka lub zatrzask-tył + zatyczka (najlepsza dystrybucja grubości, jaką można kupić za pieniądze)
Części optyczne → swobodnie-przedmuchane lub-zwinięte próżniowo w pierścień – nie ma żadnych śladów narzędzi.
Chłodzenie
Nie spiesz się. Ochłodź obie strony równomiernie, aż część osiągnie temperaturę co najmniej poniżej 150 stopni F, zanim wyjmiesz ją z formy. Na grube części nałóż gruby filcowy koc, aby jedna strona nie ostygła szybciej i nie naprężyła się.
Skurcz – to się stanie
Wytłaczany arkusz kurczy się do 3% w kierunku maszynowym, w rzeczywistości rośnie o ~0,5% w poprzek.
Odlany arkusz kurczy się o około 1,5–2% w obie strony.
Zawsze najpierw wykonaj próbę ślepą i zmierz jej temperaturę, a następnie dostosuj rozmiar ślepej próby.
Po uformowaniu
Przycinaj, jak chcesz – wycinaj w linii-, jeśli możesz sobie na to pozwolić, 5-osiowy CNC lub stół routera, jeśli nie możesz.
Wyżarzaj wszystko, co kiedykolwiek będzie narażone na kontakt z rozpuszczalnikiem, alkoholem lub warunkami atmosferycznymi. 175–180 stopni F przez około 1 godzinę na mm grubości, schładzaj nie szybciej niż 25 stopni F/godzinę. To różnica pomiędzy częścią, która trwa 6 miesięcy, a tą, która trwa 15 lat.
