Литье нейлона под давлением: процесс, преимущества и особенности.

Нейлон литья под давлением

литье под давлением Современные технологии позволяют обрабатывать широкий спектр высокоэффективных полимеров для производства необходимых деталей, и нейлон не является исключением. Во многих областях применения он считается легкой альтернативой металлам и сплавам.

Этот полиамидный материал обладает сбалансированными физическими, механическими и химическими свойствами. Он прочен, обладает высокой прочностью на растяжение и ударной вязкостью, а также химической стойкостью. Кроме того, нейлон имеет низкий коэффициент трения и хорошую термическую стабильность. 

Несмотря на множество преимуществ, Литье нейлона под давлением Для решения проблем, связанных с высокой температурой плавления, влагопоглощением, усадкой нейлона и изменчивостью текучести, требуется строгий контроль процесса. Литье нейлона под давлением используется в различных отраслях промышленности для производства высокоэффективных, низкофрикционных, коррозионностойких и долговечных деталей. Например, коллекторы автомобильных двигателей, корпуса электропроводки, шестерни, крепежные элементы и спортивные товары. 

В этой статье мы обсудим нейлон (нейлон 6, 66, PA 12 и др.), его преимущества и недостатки, процесс литья под давлением, советы по проектированию пресс-форм и деталей, а также важные факторы, которые следует учитывать при литье нейлоновых пластмасс под давлением. 

Что такое нейлон?

Гранулы нейлона для литья под давлением

Нейлон — это синтетический термопластичный полимер полиамид (ПА), впервые представленный компанией DuPont в 1930-х годах. С годами он стал более совершенным и популярным. Многие отрасли промышленности предпочитают именно его. материал для литья под давлением Благодаря своей прочности, износостойкости, долговечности и низкому коэффициенту трения, этот материал также является хорошим выбором для деталей, устойчивых к воздействию высоких температур и химических веществ.

В состав нейлона входят непрерывные связи –CONH–, состоящие из алифатических цепей C. Такая структура обеспечивает жесткость, прочность, термостойкость и другие полезные свойства. 

Свойства нейлонового материала 

Нейлон — это универсальный и высокоэффективный материал, обладающий превосходной прочностью на растяжение, изгиб и сгибание, а также хорошей устойчивостью к кислотам, щелочам, топливу, смазочным материалам и другим химическим веществам.

Далее рассмотрим основные свойства нейлона. 

эластичность

Нейлон обладает эластичностью, поэтому детали могут выдерживать высокие нагрузки и возвращаться к своей первоначальной форме после снятия нагрузки. Это также полезно для изделий, требующих растяжимости.

Прочность на разрыв

Нейлон — это прочный полимер, способный выдерживать высокие нагрузки. В частности, композиты, такие как нейлон, армированный 40% стекловолокном, обладают высокой прочностью на разрыв. 

Коррозионная стойкость 

Нейлон — коррозионностойкий материал. Несмотря на высокую влагопоглощающую способность, он способен выдерживать воздействие влажной и других агрессивных сред, не теряя своих свойств. 

Водопоглощение 

Нейлон — гигроскопичный материал, степень водопоглощения которого колеблется от 0.25 до 10 % в зависимости от марки. Однако нейлон быстро сохнет. 

Химическая устойчивость

Нейлон устойчив ко многим кислотам, щелочам, маслам, топливу и растворителям. 

Обзор свойств нейлона 

В таблице ниже приведены различные свойства нейлона и соответствующие им значения: 

Указанные значения являются приблизительными и могут незначительно отличаться в зависимости от поставщика. 

Процесс литья нейлона под давлением 

Форма для литья нейлона

Литье под давлением — один из методов изготовления нейлоновых изделий, включающий в себя множество этапов, в том числе проектирование, выбор материала, настройку оснастки, впрыск, охлаждение пресс-формы и извлечение детали.

Давайте кратко рассмотрим каждый шаг.

Шаг 1: Проектирование детали и пресс-формы

Сначала спроектируйте деталь в программе, например, AutoCAD, определив ее форму, геометрию, ориентацию, элементы и другие характеристики. Затем изготовьте пресс-форму для этой детали, используя механическую обработку, электроэрозионную обработку или другие подходящие методы. 

Шаг 2: Выбор материала

Поскольку существует несколько марок нейлона, выберите ту, которая соответствует вашим требованиям к функциональности и характеристикам. Нейлон 66, нейлон 12, нейлон 46 и нейлон, армированный стекловолокном, являются наиболее распространенными марками, используемыми в литье под давлением.

Шаг 3: Настройка оснастки и оборудования 

Установите пресс-форму на литьевую машину, закрепив две половины зажимами и надежно зафиксировав их. Дополнительно установите температуру плавления, давление впрыска, время цикла и т.д. 

Шаг 4: Сушка нейлоновых гранул 

Поскольку нейлон гигроскопичен (поглощает и выделяет влагу), гранулы следует высушить, чтобы удалить из них влагу. Зачастую наилучшие результаты дает вакуумная сушка. 

Шаг 5: Процесс инъекции 

В процессе литья нейлона или полиамида шнек проталкивает сухие гранулы к соплу и, в конечном итоге, в полость пресс-формы. Затем создается давление для обеспечения полного заполнения. 

Шаг 6: Охлаждение пресс-формы 

Дайте форме остыть в течение определенного времени, в зависимости от размера и сложности формы, а также от марки нейлона. 

Шаг 7: Извлечение детали и последующая обработка. 

После охлаждения формы откройте ее с помощью выталкивающих штифтов или других механизмов, и аккуратно извлеките ее. Затем, при необходимости, проведите вторичную обработку и чистовую обработку поверхности.

В чём преимущества литья нейлона под давлением? 

Термостойкость, химическая стойкость, износостойкость, низкое трение и низкая вязкость расплава — вот некоторые из ключевых преимуществ нейлона при литье под давлением. 

Давайте подробнее рассмотрим основные свойства нейлона:

• Прочность на растяжение и изгиб: Нейлон, армированный стекловолокном Детали, изготовленные методом литья под давлением, детали из нейлона 66 и других видов нейлона, обладают высокой прочностью на растяжение и изгиб. 
• Термическая стабильность: Нейлон сохраняет свои свойства при повышенных температурах, до 120 °C. Он также имеет высокую температуру плавления, 180 °C и выше, в зависимости от типа нейлона. 
• Химическая устойчивость: Нейлон устойчив ко многим кислотам, щелочам, маслам и растворителям. 
• Низкое трение: Нейлоновая поверхность обладает низким коэффициентом трения, что делает ее подходящей для движущихся или вращающихся компонентов. 
• Износостойкость: детали из нейлона обеспечивают Износостойкость и поверхность с низким коэффициентом трения, препятствующая любому виду износа, делают их долговечными и надежными.
• Низкая вязкость расплава: Это означает, что расплавленный нейлон легко течет внутри формы, что способствует формованию тонких стенок и сложных элементов. 

Передовые методы проектирования изделий из нейлона методом литья под давлением 

Конструкция формованной детали из нейлона 

В производственной отрасли существуют определенные стандартные методы проектирования деталей из нейлона, изготовленных методом литья под давлением, такие как толщина стенок, равномерность стенок, радиусы скругления углов, угол уклона, усадка, ребра и расположение литникового канала.

1. Минимальная толщина стенки

Толщина стенки нейлоновой детали должна составлять минимум 0.76–2.92 мм в зависимости от марки и максимум 6 мм. Это необходимо для лучшей текучести и предотвращения усадки.

2. Однородные стены и переходы 

Равномерная толщина стенок важна для заполнения формы и прочности детали. Если детали требуют участков разной толщины, следует добавить 10-15% дополнительной толщины в переходных зонах.

3. Добавить радиусы скругления углов

Добавьте радиусы закругления углов не менее 0.5 мм или 0.6–0.75 толщины стенки. Это помогает избежать концентрации напряжений в острых углах.

4. Угол уклона

Для обеспечения точности размеров и во избежание дефектов допускается отклонение на 0.5–1° с каждой стороны. 

5. Ребра жесткости:

40–60% от номинальной толщины стенки, поскольку это повышает жесткость детали из нейлона, изготовленной методом литья под давлением. 

6. Усадка нейлона 

По сравнению с другими термопластами, усадка нейлона выше и составляет примерно 0.7–2.0%. Поэтому это следует учитывать для обеспечения точности размеров и во избежание риска дефектов формования.

Факторы, которые следует учитывать в процессе литья нейлона под давлением.

Для успешного литья нейлона под давлением необходимо учитывать такие факторы, как вязкость нейлона, содержание влаги, температура плавления, температура пресс-формы, скорость и давление впрыска, а также риск застревания. 

Давайте рассмотрим это подробнее.

Вязкость расплавленного нейлона

Низкая вязкость жидкого нейлона может стать ограничением, если не контролировать поток. Поэтому необходимо обеспечить правильное время цикла, исходя из глубины и сложности полостей пресс-формы. 

Содержание влаги в гранулах

В идеале содержание влаги в нейлоновых гранулах должно составлять от 0.10 до 0.15%. В противном случае это ухудшает прочность и стабильность размеров. 

Температура плавления и температура формы 

Температура плавления (или температура впрыска) должна быть в пределах от 250 до 280 °C. Она не должна превышать 300 °C; в противном случае нейлон потеряет свою прочность и жесткость. Следовательно, рекомендуемая температура пресс-формы составляет от 60 до 80 °C.

Скорость и давление впрыска 

Высокая текучесть нейлона позволяет увеличить скорость впрыска. Соответственно, давление впрыска обычно составляет от 7 до 140 МПа, а противодавление — от 3 до 10 МПа.

Улавливание газа 

Чтобы избежать дефектов поверхности и пустот, обеспечьте надлежащую вентиляцию для отвода образующегося и задерживаемого внутри формы газа.

Какие добавки используются при литье нейлона под давлением?

При литье под давлением используются добавки и армирующие агенты для улучшения таких свойств, как прочность, текучесть, термостойкость, пластифицирующие свойства, устойчивость к ультрафиолетовому излучению и эстетическая привлекательность. Ниже приведён список распространённых добавок для литья нейлона под давлением и случаев их применения. 

• Армирование стекловолокном (GF): Для повышения прочности и жесткости.
• Наполнители из углеродного волокна: Они используются, когда необходимо улучшить соотношение прочности и веса.
• Огнезащитные средства: Диэтилфосфинат алюминия, полифосфат меламина и другие антипирены соответствуют стандарту UL94 V-0 и другим стандартам. 
• Термостабилизаторы: Фенольные соединения, соли меди и другие добавки для повышения термостойкости нейлоновых деталей.
• Технологические добавки: Для уменьшения трения и повышения текучести расплавленного нейлона. 

Виды деталей из нейлона, изготовленных методом литья под давлением

Виды нейлоновых деталей

В зависимости от конечного применения и отраслей промышленности, детали из нейлона, изготовленные методом литья под давлением, можно классифицировать на несколько типов, включая шестерни и втулки, электрические компоненты, крепежные элементы, корпуса инструментов, медицинские компоненты и автомобильные детали.

Давайте объясним их подробнее. 

Шестерни и втулки

Зубчатые передачи с низким коэффициентом трения, износостойкие и высоконагруженные. Например, втулки и ушки для электроинструментов, принтеров, автомобилей, конвейеров и т. д.

Автокомпоненты

Термостойкие, химически стойкие и маслостойкие детали, выдерживающие высокие нагрузки. Например, крышки двигателя, впускные коллекторы, бачки радиатора.

Электрокомпоненты

Огнестойкие и электроизолированные детали, такие как клеммные колодки, корпуса печатных плат и разъемы.

Крепежи и зажимы

Легкие крепежные элементы и зажимы, такие как защелки, кабельные стяжки и пластиковые заклепки.

Промышленные детали

Высокопрочные детали машин, такие как корпуса клапанов, насосы и конвейерные системы. 

Корпуса инструментов

Корпуса для бытовой техники и электроинструментов, обладающие высокой ударопрочностью и индивидуальной отделкой.

Медицинские Компоненты

Детали из нейлона легко стерилизуются, гигиеничны и просты в очистке. В медицинской промышленности они находят применение в хирургических инструментах, соединителях для трубок и деталях диагностических устройств.

Литье под давлением нейлона и резины 

Резиновые и нейлоновые детали

Литье под давлением резины используется для изготовления гибких деталей, металлических накладок и уплотнительных элементов. Для этого можно использовать эластомеры, силиконовую резину, нитрил, жидкий силиконовый каучук и другие материалы.  

Кроме того, в таблице ниже приведено сравнение литья под давлением нейлона и резины. 

Подведение итогов

Нейлон может быть оптимальным выбором для литья под давлением прочных, износостойких, долговечных и низкофрикционных деталей для различных применений, таких как шестерни бытовой техники, подшипники конвейеров, зажимы, защелки и детали насосов. 

Однако для обеспечения точности и отсутствия дефектов необходимо учитывать конструкцию детали, пресс-форму, влажность подаваемого материала, вязкость нейлона, скорость и давление впрыска, а также другие факторы.

Если вы ищете нейлоновые детали и изделия на заказ, наш услуги литья под давлением Boda может стать для вас универсальным решением. Опытные инженеры берутся за проекты, обеспечивая высокое качество и конкурентоспособные цены. 

Рекомендации

https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/carotherspolymers.html