Когда говорят «литьё полимеров», имеют в виду термопласты: их плавят, впрыскивают в форму и дают застыть. Но у термопластов два разных поведения при остывании, и от них зависят усадка, прозрачность, склонность к короблению и даже то, как делают форму. Одни полимеры остаются аморфными, как стекло, другие частично кристаллизуются. На практике ПП и АБС в одной и той же форме ведут себя по-разному. Статья про выбор материала по свойствам — какой пластик выбрать для литья, здесь разбираем основание, на котором такой выбор стоит.
Два семейства термопластов
| Признак | Аморфные (АБС, ПК, ПС) | Кристаллизующиеся (ПП, ПЭ, ПА, ПОМ) |
|---|---|---|
| Переход в расплав | Размягчаются постепенно в интервале температур | Плавятся в сравнительно узком интервале и быстро затвердевают при остывании |
| Усадка | Обычно ниже и ровнее | Обычно выше и заметнее |
| Коробление | Реже | Чаще, особенно при неравномерной стенке |
| Прозрачность | Возможна (ПК, ПС) | Как правило, молочные или непрозрачные |
| Химическая стойкость | Ниже; возможно растрескивание под нагрузкой в контакте с растворителями | Как правило, выше |
| Износ и трение | Хуже | Лучше (ПА, ПОМ) |
Таблица описывает общую тенденцию. Точные значения усадки, температуры и свойства берутся из техкарты конкретной марки: у разных производителей они заметно расходятся. О том, чем термопласты в целом отличаются от реактопластов, — в статье термопласты и реактопласты.
Что это меняет в форме и режиме литья
| Размеры и усадка | Кристаллизующиеся материалы усаживаются сильнее, поэтому размеры гнезда рассчитывают по данным марки, а критичные размеры оставляют с запасом металла и подгоняют по пробным отливкам. Подробно — усадка пластика при литье |
| Температура формы | У кристаллизующихся материалов она влияет на степень кристаллизации, а значит на усадку, жёсткость и поверхность. У аморфных её чаще подбирают по качеству поверхности и внутренним напряжениям |
| Охлаждение | Неравномерное охлаждение даёт разную усадку в разных зонах и коробление, особенно у кристаллизующихся пластиков. Про каналы и время цикла — охлаждение пресс-формы и время цикла |
| Толщина стенки | Чем равномернее стенка, тем меньше разница в усадке; у кристаллизующихся материалов это особенно заметно — толщина стенки детали |
| Наполнители | Стекловолокно снижает усадку, но делает её разной вдоль и поперёк потока, и коробление растёт — стеклонаполненные пластики |
Что от семейства не зависит
Склонность поглощать влагу не следует из строения. Поликарбонат (аморфный) и полиамид (кристаллизующийся) оба требуют сушки перед литьём, а ПП и ПЭ, как правило, нет. Поэтому решение о сушке принимают по марке и по техкарте — об этом сушка и подготовка сырья перед литьём. Не вписываются в деление и термопластичные эластомеры, мягкие как резина: о них — ТПЭ и ТПУ для литья.
Как семейство помогает выбрать материал
| Задача | С какого семейства начать | Куда смотреть дальше |
|---|---|---|
| Прозрачный корпус, окно, колпак | Аморфные | прозрачное литьё, ПК |
| Корпус под окраску, жёсткий, с ровной поверхностью | Аморфные | литьё АБС |
| Шестерни, втулки, детали с трением | Кристаллизующиеся | литьё полиамида, литьё ПОМ |
| Тара, крышки, детали в контакте с химией | Кристаллизующиеся | литьё ПНД и ПП |
| Точная деталь с узким допуском | Зависит от марки и условий | допуски и точность размеров |
Как действовать, если марка в задании не указана
Условия работы
Запишите температуру, нагрузку, контакт с химией и светом, требования к цвету и прозрачности.
Семейство
По условиям определите, подходят ли аморфные или кристаллизующиеся пластики: например, прозрачность отсекает почти всех кристаллизующихся.
Марка
Из выбранного семейства берут марку по техкарте поставщика: свойства у марок одного и того же полимера отличаются.
Учёт в форме
Усадка, охлаждение и положение впуска закладываются при проектировании формы и анализе чертежа, ещё до изготовления оснастки.
Пробные отливки
Образцы покажут усадку, цвет и коробление на реальном материале; корректировка формы после них — обычная практика.
На главной странице завод заявляет работу с любыми полимерными материалами, а на странице пресс-форм называет DFM-анализ до запуска оснастки, пробные отливки и согласование. Марку под деталь предлагает технолог по чертежу и условиям работы; перечень материалов в серии уточняйте при расчёте.
Часто задаваемые вопросы
Что такое литьё полимеров?
Это литьё термопластов под давлением: полимерный гранулят плавят в ТПА и впрыскивают в пресс-форму, где расплав остывает и принимает форму детали. Общий обзор процесса — в статье литьё пластмасс под давлением.
Чем аморфные полимеры отличаются от кристаллизующихся?
Аморфные при остывании остаются неупорядоченными и размягчаются в интервале температур, а кристаллизующиеся частично упорядочиваются и быстро твердеют. Отсюда разница в усадке, прозрачности и химической стойкости.
Почему ПП усаживается сильнее АБС?
Полипропилен кристаллизуется, и упорядочивание молекул уменьшает объём; АБС остаётся аморфным и сжимается слабее. Точные значения указаны в техкартах марок.
Зависит ли необходимость сушки от семейства?
Нет. Сушат те материалы, которые поглощают влагу, независимо от строения: например, ПК и ПА. Решение принимают по техкарте марки.
Можно ли сменить материал, если форма уже изготовлена?
Иногда можно, но размеры детали изменятся из-за другой усадки, и форму придётся дорабатывать. Поэтому материал фиксируют до изготовления оснастки.
Не уверены в выборе полимера?
Опишите деталь и условия её работы или пришлите чертёж: технолог предложит материал и рассчитает форму и партию.
Читайте также: Какой пластик выбрать для литья · Термопласты и реактопласты · Усадка пластика при литье