Литье под давлением ТПУ: материал, свойства, процесс и конструкция.

ТПУ Литье под давлением

литье под давлением Технология не ограничивается традиционными термопластами; она также применима к эластомерам, а также к другим материалам. ТПУ — один из высокоэффективных эластомеров, используемых для литья под давлением различных деталей и изделий. 

Термопластичные полиуретаны (ТПУ) обладают гибкостью, устойчивостью к усталости и долговечностью, обеспечивая высокую прочность на разрыв. Если вы работаете с материалами на основе ТПУ для литья под давлением деталей или рассматриваете, какие термопластичные эластомеры (ТПЭ) могут быть подходящими вариантами, эта статья предоставляет подробный обзор процесса литья под давлением с использованием ТПУ.

Что такое термопластичный полиуретан (ТПУ)?

Материал ТПУ 

ТПУ — это термопластичный эластомер, сочетающий в себе свойства резины и пластика, включая баланс гибкости и прочности, износостойкость и хорошую механическую прочность. Он совместим со стандартными системами термопластичного формования и позволяет придавать ему сложные формы и изготавливать сложные детали и изделия. 

Молекулярное образование материала ТПУ включает в себя процесс ступенчатой ​​полимеризации. Это означает, что полимер ТПУ образуется в результате постепенной химической реакции диизоцианатов, полиолов и удлинителей цепи, а также специфических добавок.  

Кроме того, для литья под давлением используются гранулы ТПУ в сыром виде (желаемого цвета). 

Каковы свойства термопластичного полиуретана? 

Свойства могут варьироваться, поскольку существует широкий спектр марок ТПУ: от мягких до твердых и от очень твердых до сверхтвердых. Однако он считается высокоэффективным эластомером, обладающим свойствами, сочетающими в себе характеристики резины и пластика.

Полиуретан общего назначения (ТПУ) обладает высокой прочностью на разрыв и сопротивлением истиранию, превосходным удлинением при разрыве, износостойкостью, химической стойкостью и термической стабильностью до 120 °C.

Далее в таблице ниже представлены свойства термопластичного полиуретанового материала.

Процесс литья под давлением ТПУ 

Формование ТПУ

Литье под давлением ТПУ аналогично стандартному литью под давлением термопластов, где гранулы подаются в бункер. Подающий барабан расплавляет гранулы и подает их в сопло. Затем расплавленный ТПУ впрыскивается в закаленную стальную или алюминиевую форму под высоким давлением. 

Подача текучей массы захватывает контуры полости по мере ее затвердевания, формируя желаемую форму при открытии и извлечении из формы.

Рассмотрим список этапов, связанных с литьем деталей из ТПУ.

• Выберите подходящий сорт ТПУ в зависимости от желаемого уровня твердости.
• Настройте параметры литьевой машины, такие как давление, объем впрыска и контроль температуры. 
• Подайте гранулы ТПУ для литья под давлением в бункер.
• При контролируемой температуре цилиндра, расплавленный ТПУ впрыскивается в полость пресс-формы.
• Дайте заполненной форме остыть в течение заданного времени, обеспечив равномерное затвердевание детали.
• Извлеките затвердевшую деталь из ТПУ из формы и выполните дальнейшую обработку.
• Проводить необходимые проверки и измерения для обеспечения контроля качества.

В чём заключаются основные преимущества ТПУ?

Как уже упоминалось, ТПУ — это эластичный материал со значительной прочностью. Помимо этого, материал ТПУ обладает рядом других преимуществ в производстве, включая химическую стойкость, устойчивость к УФ-излучению, хорошую изоляцию и универсальность в промышленном применении.

Далее, ниже приведён краткий список основных преимуществ ТПУ:

• Сопротивление истиранию: Твердые марки ТПУ обладают высокой износостойкостью.
• Эластичная природа: ТПУ — это эластичный материал с превосходным удлинением при разрыве, достигающим 700%.
• Прочность и долговечность: Термопластичные полиуретаны (ТПУ) — прочные материалы, срок службы которых может достигать 10 лет.
• Эстетическая привлекательность: Доступен широкий выбор цветов ТПУ, и детали сохраняют свою отделку и внешний вид в течение длительного времени.
• УФ-стойкость: Исходные свойства не нарушаются, когда Детали из ТПУ, отлитые под давлением подвергаются воздействию солнечного света или неблагоприятных условий окружающей среды.
• Совместимость с низкими температурами: Детали из ТПУ способны работать в условиях отрицательных температур, достигающих –50 °C.
• Минимальное водопоглощение: ТПУ является гидрофобным материалом и имеет коэффициент водопоглощения около 0.2 %.
• Биосовместимость: Полиуретаны, такие как Exin RxT80A и Quadrathane ALC, биосовместимы и безопасны для медицинского применения.
• Химическая устойчивость: Термопластичные полиуретаны (ТПУ) устойчивы к слабым кислотам и щелочам, маслам, смазкам, углеводородам и некоторым видам спирта. 

ТПУ против Литье уретана под давлением

Литье под давлением ТПУ против литья под давлением уретана

Уретан — это термореактивный эластомер, а полиуретан — термопластичный эластомер. Из-за этой разницы в материалах оба процесса литья под давлением требуют использования различной оснастки, давления впрыска и достижимой точности.

Литье под давлением полиуретана часто называют литьем или формованием термореактивных полиуретанов. При литье полиуретана обычно используются силиконовые формы, тогда как при формовании ТПУ применяются металлические формы для литья под давлением.

Литье под давлением ТПУ предпочтительно из-за точности, стабильности размеров и долговечности. С другой стороны, литье под давлением уретана хорошо подходит для экономичного прототипирования и мелкосерийного производства.

Применение деталей, изготовленных методом литья под давлением из ТПУ. 

Изделия из ТПУ, изготовленные методом литья под давлением

Детали и изделия из формованного ТПУ используются в различных отраслях, особенно там, где требуется гибкость и износостойкость. Они применяются в различных отраслях, включая автомобильную промышленность, бытовую электронику, медицину, промышленные системы и обувную промышленность. 

ТПУ также является подходящим вариантом для процесс формования, который сочетает его с жесткими пластиками, такими как АБС-пластик и поликарбонат. Рассмотрим приведенную ниже таблицу с примерами применения деталей из термопластичного полиуретана, изготовленных методом литья под давлением, в различных отраслях промышленности.

Рекомендации по проектированию для литья под давлением ТПУ 

конструкция пресс-формы для литья под давлением ТПУ

Точность, технологичность, себестоимость производства одной детали и общее качество деталей/изделий из ТПУ, изготовленных методом литья под давлением, в значительной степени зависят от конструкции. Поэтому при проектировании деталей из ТПУ и пресс-форм для литья под давлением необходимо учитывать несколько ключевых факторов.

Далее обсудим ключевые принципы проектирования деталей и пресс-форм для литья из ТПУ. 

Рекомендации по проектированию деталей из ТПУ 

• Допуск на усадку: Учитывайте усадку материала ТПУ (0.2-2%), которая происходит после затвердевания ТПУ в пресс-форме. 
• Толщина стенки детали: Неравномерная толщина формованных деталей может привести к таким дефектам, как усадочные раковины. Поэтому необходимо поддерживать равномерную толщину (до 3 мм). 
• Закругленные углы: Радиусы (внутренний и внешний) должны быть ≥ 0.5 × толщины стенки, а для предотвращения концентрации напряжений необходимо использовать закругленные углы.
• Особенности ребрышек: Для повышения прочности на поверхность деталей высотой < 3 x толщина стенки (t) следует добавить ребра жесткости. 
• Угол уклона: Для обеспечения безотказной выгрузки деталей следует учитывать угол наклона, обычно от 1 до 3°.

Рекомендации по проектированию пресс-форм для литья под давлением 

• Вентиляционные отверстия: Необходимо обеспечить надлежащую вентиляцию в литьевой форме, используя щели диаметром от 0.02 до 0.05 мм. Это крайне важно для предотвращения попадания воздуха.
• Расположение ворот: Расположите литниковый канал в месте наибольшей толщины детали. Это способствует плотной укладке и снятию внутренних напряжений.
• Текстура поверхности плесени: Стенка формовочной полости определяет качество отделки формованной детали из ТПУ. Однако следует избегать чрезмерной полировки, иначе это затруднит извлечение детали.

Советы по успешному литью ТПУ под давлением

Для успешного литья под давлением TUP крайне важны контроль температуры формования, использование жесткого давления и скорости впрыска, равномерное охлаждение и поддержание соответствующего давления выдержки. 

Ниже приведены несколько полезных советов по литью пластмасс под давлением. 

• Точный контроль температуры процесса: В зависимости от марки ТПУ, необходимо контролировать температуру плавления (~180–230 °C) и температуру пресс-формы (~30–60 °C).
• Давление впрыска: Используйте диапазон давления от 60 до 100 МПа при умеренной скорости.
• Обеспечьте равномерное охлаждение: Выберите более длительное время охлаждения и подходящую систему для обеспечения равномерного охлаждения формованного изделия из ТПУ. 
• Удерживающее давление: Поддерживайте противодавление на уровне примерно 50-80% от давления впрыска.

Проблемы и решения в литье под давлением ТПУ

Несмотря на то, что ТПУ легко формуется в желаемые формы, существуют некоторые проблемы, связанные с выполнением технологического процесса, неточностями размеров и качеством поверхности, усадкой, раскрытием пресс-формы и образованием облоя.

Рассмотрим таблицу ниже, в которой описаны проблемы, причины и решения, связанные с формованием ТПУ.

Подведение итогов 

Материалы на основе ТПУ можно формовать под давлением в сложные формы при использовании соответствующей оснастки для литья под давлением и параметров процесса. Формование ТПУ выгодно для различных областей применения, поскольку материал сочетает в себе высокую эластичность, износостойкость, ударопрочность и долговечность. 

На всех этапах — от раннего проектирования до производства и постобработки — необходимо учитывать ряд факторов для достижения высококачественных результатов. 

Кроме того, вы можете сотрудничать с Boda для изготовления деталей из ТПУ методом литья под давлением, соответствующих вашим требованиям. услуги литья под давлением Мы поставляем высококачественные пластиковые и эластомерные детали по конкурентоспособным ценам.  

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чём недостаток ТПУ?

К основным недостаткам материала TPU относятся более медленные циклы формования, сложности в обработке и чувствительность к влаге.  

ТПУ — это пластик или резина?

ТПУ — это эластомер, гибрид пластика и резины, который ведет себя как резина и может обрабатываться как термопласты.