Вакуумное (уретановое) литье: процесс, материалы, преимущества

«Литье из уретана, а иногда и вакуумное литье, представляет собой процесс литья в небольших объемах, широко популярный из-за его адаптируемости. Его использование жизненно важно во всем: от медицинских приборов до компонентов салона автомобилей и самолетов».

Процесс вакуумного литья включает придание желаемой формы различным смолам без воздуха, включая уретан, эпоксидную смолу или силикон. Насос или аналогичный механизм удаляет весь воздух из формы или штампа во время процесса. Как правило, вакуумное литье используется для уретановых смол, поэтому его также называют уретановым литьем. Он предлагает многочисленные преимущества по сравнению с традиционными методами производства, включая более низкие затраты, сокращение времени производства и возможность производить сложные детали со сложными деталями.

В этой статье подробно рассматривается вакуумное литье или уретановый процесс, другие материалы, преимущества и применение.

Вакуумное литье и уретановое литье: это одно и то же?

Давайте разберемся так: все процессы литья из уретана выполняются в вакуумных условиях, но не все. вакуумная формовка Процессы включают литье из полиуретана. В то время как при литье из полиуретана используются силиконовые формы и жидкие полиуретановые смолы, вакуумное формование обычно формирует нагретые пластиковые листы на форме с помощью вакуумного давления. Однако в большинстве проектов вакуумного литья используется полиуретан для создания прочных деталей с минимальным попаданием воздуха, что минимизирует дефекты, такие как пузырьки воздуха и пустоты. 

Кроме того, вакуумное литье уретана позволяет создавать пенопластовые структуры с использованием специальных уретановых составов, которые расширяются до пены, создавая легкие и прочные компоненты.

Основы вакуумного литья

Механизм вакуумного литья

Вакуумное литье предназначено для изготовления высокоточных и качественных деталей в небольших и средних количествах. Этот процесс широко используется в различных отраслях промышленности, включая автомобильную, медицинскую и бытовую электронику, благодаря его способности производить детали со сложными деталями, сложной геометрией и превосходной отделкой поверхности.

Механизм вакуумного литья

Механизм вакуумного литья включает в себя несколько взаимосвязанных процессов и стадий. Каждый шаг, от подготовки мастер-модели до разборки окончательной детали, играет решающую роль в обеспечении успеха всего процесса. Давайте углубимся в каждый этап механизма вакуумного литья.

1. Создание мастер-модели

Первым шагом в процессе вакуумного литья является создание мастер-модели или выкройки. Эта мастер-модель обычно создается с использованием методов аддитивного производства, таких как стереолитография (SLA) или селективное лазерное спекание (SLS). Она должна быть изготовлена ​​с высокой точностью и иметь гладкую поверхность, поскольку она будет использоваться для создания силиконовой формы.

2. Изготовление пресс-форм

Затем мастер-модель используется для создания силиконовой формы. Модель помещают в форму и заливают жидкой силиконовой резиной. После того как силиконовая резина покрывает мастер-модель, пресс-форма помещается в вакуумную камеру для удаления пузырьков воздуха из силикона. После отверждения силиконовую форму разрезают и мастер-модель удаляют, оставляя полость, соответствующую форме мастер-модели.

3. Кастинг

После этого силиконовая форма готова к отливке. Форма помещается в машину для вакуумного литья, а литейный материал, обычно двухкомпонентная полиуретановая смола, смешивается и дегазируется. Затем полость формы заполняется литейным материалом под вакуумом, чтобы гарантировать, что материал заполнит все детали формы и чтобы в конечной детали не было пузырьков воздуха. В зависимости от используемого материала форму затем закрывают, и литейный материал может отверждаться при комнатной температуре или в печи отверждения.

4. Демонтаж и отделка

После затвердевания литейного материала форму открывают и отлитую деталь удаляют. Силиконовую форму можно использовать повторно для изготовления нескольких копий детали. Для достижения желаемого результата отлитые детали могут потребовать некоторой последующей обработки, такой как обрезка лишнего материала, шлифовка, покраска или другая обработка поверхности.

Литье уретана: как это работает?

Жидкий уретановый материал заливают в силиконовую форму и отверждают в нагретой печи, которая слегка извлекает из формы или удаляет изделие или деталь при затвердевании.

Уретановое формование

Процесс литья из уретана ограничен небольшими объемами, поскольку кремниевые формы имеют более короткий цикл цикла и могут отливать только около 20 деталей за один производственный цикл. После этого предела дизайнерам необходимо избавиться от мягкой силиконовой формы. Однако производимые детали имеют исключительную чистоту поверхности и более высокую прочность, отлитые из полиуретана, по сравнению с процессом литья под давлением. Обычно производители полагаются на литье из уретана для создания деталей с более жесткими допусками до +/- 005 дюйма. Более того, предполагается, что этот процесс станет мостом между процессами 3D-печати и литья под давлением. Срок изготовления изделия при литье из уретана составляет от нескольких дней до недели; исследования показывают, что обычно это около 3-4 недель.

В целом, эталонные модели форм, используемых в процессе формования уретана, разрабатываются с помощью быстрой и эффективной обработки на станках с ЧПУ и таких методов 3D-печати, как стереолитография, моделирование наплавлением, селективное лазерное спекание и полиструйная обработка. Этот мастер-образец встроен в силиконовый контейнер, наполненный уретаном, чтобы сделать форму негативной. Затем, после применения оптимального давления, вакуума и температуры около 40 градусов Цельсия, изделие приобретает желаемую форму формы, которая затем затвердевает, и деталь выбрасывается для последующей обработки. Металлические вставки иногда необходимы для деталей, требующих более жестких допусков и тонких стенок.

Что такое материалы для вакуумного литья?

Камера вакуумного литья

Выбор материалов является критически важным аспектом процесса вакуумного литья. Он влияет не только на свойства конечной детали, но и на качество и успешность процесса литья. Эффективность процесса также зависит от качества силиконовой оснастки, поэтому опытные специалисты очень важны. производители силиконовых форм Они играют важную роль в получении точных и однородных литых деталей. Ниже мы рассмотрим наиболее часто используемые материалы в вакуумном литье.

1. Жесткие прозрачные полиуретановые (ПУ) смолы

Как правило, уретановая литейная смола совместима с двумя термореактивными уретановыми литейными смолами: эластомерным полиуретаном и жестким прозрачным полиуретаном. Твердые полиуретановые смолы обеспечивают глянцевое и матовое покрытие премиум-класса. Более того, детали, отлитые из этих реактопластов, обеспечивают исключительную прочность и долговечность.

Таблица: Технические аспекты жесткого полиуретана

2. Эластомерный полиуретан.

Эластомерные полиуретановые термореактивные материалы имеют те же характеристики, что и каучуки, и часто характеризуются группой уретановых литейных материалов по Шору А. Они обладают высоким процентом удлинения до разрыва, гибкостью и ударопрочностью. Примеры включают кабельные соединители, формы, кнопки, накладки на кожу и высокопрочные комплекты для оборонной промышленности. 

Таблица: Технические аспекты эластомерного полиуретана

3. Силиконовая резина

Силиконовая резина — еще один популярный материал для вакуумного литья. Он известен своей превосходной гибкостью, химической и температурной стойкостью. Эти свойства делают его идеальным для производства мягких, гибких деталей, таких как уплотнения, прокладки и пресс-формы. Силиконовая резина также широко используется для изготовления форм для вакуумного литья, поскольку она позволяет точно воспроизводить текстуру поверхности мастер-модели и производить детали с высоким качеством поверхности.

4. Эпоксидные смолы

Эпоксидные смолы характеризуются превосходными механическими свойствами, химической стойкостью и устойчивостью к высоким температурам. Эти свойства делают их пригодными для изготовления деталей, требующих высокой прочности и жесткости. Например, эпоксидные смолы часто используются для изготовления конструктивных компонентов и деталей, которые будут подвергаться воздействию суровых условий окружающей среды.

5. воск

Воск — это специальный материал, используемый при вакуумном литье для изготовления моделей литья по выплавляемым моделям. Восковые модели используются для создания керамических форм для литья металлов. Воск выплавляется из формы перед заливкой металла, отсюда и термин «литье по выплавляемым моделям». Этот процесс позволяет изготавливать металлические детали сложной геометрии и высокого качества поверхности.

Важно отметить, что свойства конечной детали зависят не только от выбранного материала, но и от параметров обработки, применяемых в процессе литья. Такие факторы, как температура и давление процесса литья, время отверждения материала и конструкция формы, влияют на свойства конечной детали. Поэтому оптимизация процесса литья для каждого материала и применения имеет важное значение для производства деталей с желаемыми свойствами.

Факторы, которые следует учитывать при проектировании вакуумных или уретановых форм для литья

Конструкция пресс-формы является важнейшим аспектом процесса литья, поскольку она напрямую влияет на качество готовых отлитых деталей. Хорошо спроектированная форма гарантирует, что детали имеют гладкую поверхность, точные размеры и сложные детали. Вот некоторые важные соображения по проектированию пресс-форм при вакуумном литье:

1. Создание шаблона или мастер-модели. 

Она должна быть изготовлена ​​с высокой точностью и гладкой поверхностью, чтобы избежать переноса дефектов на силиконовую форму и отлитые детали. Обычно изготавливается с использованием стереолитографии (SLA) или селективного лазерного спекания (SLS).

2. Материал формы 

Силиконовая резина широко используется из-за ее высокой гибкости, химической стойкости и термостойкости. Он подходит для литья широкого спектра материалов и может быть повторно использован для изготовления нескольких копий детали.

3. Полость пресс-формы

Полое пространство в форме соответствует форме конечной детали. Его следует тщательно спроектировать, чтобы обеспечить полное заполнение без пузырьков воздуха. Учитывайте поток отливочного материала и спроектируйте полость с гладкими закругленными углами.

4. Линия разъема

Линия, по которой форма делится на две половины. Его следует располагать тщательно, чтобы облегчить изготовление и демонтаж формы и свести к минимуму его внешний вид на конечной детали. В идеале он должен располагаться вдоль плоских или слегка изогнутых поверхностей.

5. Ворота и вентиляционные отверстия 

Ворота представляют собой каналы для поступления отливочного материала в полость формы, а жалюзи — каналы для вытеснения воздуха при литье. Их размер и расположение должны быть оптимизированы для облегчения потока материала и удаления воздуха.

6. Учет усадки

Литейный материал обычно дает усадку по мере отверждения. Чтобы компенсировать эту усадку, полость формы должна быть немного больше конечной детали.

7. Высвобождение пресс-формы

Перед отливкой на поверхность формы следует нанести антиадгезив, чтобы облегчить извлечение из формы и продлить срок службы формы.

8. Поддержка пресс-формы

Во время литья форму следует правильно поддерживать, чтобы сохранить ее форму и избежать деформации под весом отливочного материала.

9. Допуски

При проектировании формы следует учитывать допуски мастер-модели, формы и литейного материала, чтобы конечная деталь соответствовала желаемым спецификациям..

Каковы преимущества вакуумного литья?

Вакуумное литье дает множество преимуществ, что делает его идеальным выбором для прототипирования и мелкосерийного производства. Вот некоторые из ключевых преимуществ этого метода:

• Высококачественная обработка поверхности

Одним из существенных преимуществ вакуумного литья является качественная обработка поверхности деталей. Использование силиконовой формы позволяет точно воспроизвести текстуру поверхности мастер-модели, в результате чего получаются детали с гладкой и детализированной поверхностью. Это устраняет необходимость в этапах последующей обработки, таких как шлифовка и полировка, сокращая время и стоимость производства.

• Быстрое время поворота

Вакуумное литье — относительно быстрый процесс, особенно по сравнению с другими методами производства, такими как литье под давлением или обработка на станках с ЧПУ. Силиконовые формы можно изготовить быстро, а из одной формы можно отлить несколько деталей. Это позволяет производить небольшое количество деталей за короткий промежуток времени, что делает вакуумное литье идеальным выбором для прототипирования и мелкосерийного производства.

• Экономичность для небольших количеств

Стоимость изготовления силиконовой формы для вакуумного литья относительно невелика по сравнению с изготовлением металлических или твердых пластиковых форм для других методов производства. Кроме того, одну и ту же форму можно использовать для изготовления нескольких копий детали, что снижает стоимость детали. Это делает вакуумное литье экономически эффективным вариантом для производства небольших партий деталей.

• Возможность создания сложной геометрии.

Вакуумное литье позволяет изготавливать детали сложной геометрии и сложных деталей. Жидкий литейный материал может заполнять сложные детали в полости формы, создавая детали сложной формы и изящных деталей. Это делает вакуумное литье подходящим для изготовления деталей с подрезами, тонкими стенками и сложными деталями.

• Универсальность материалов

В процессе вакуумного литья можно использовать различные материалы: от мягкой и гибкой резины до твердого и жесткого пластика. Такая универсальность материала позволяет изготавливать детали с различными свойствами и характеристиками, что делает вакуумное литье подходящим для широкого спектра применений.

• Точные и согласованные детали

Процесс вакуумного литья позволяет производить детали с высокой точностью и стабильностью размеров. Использование вакуума помогает удалить пузырьки воздуха из отливочного материала, в результате чего получаются детали с одинаковой плотностью и стабильными механическими свойствами. Это делает вакуумное литье подходящим для производства функциональных прототипов и деталей для конечного использования.

• Возможность изготовления формованных деталей.

Вакуумное литье позволяет производить формованные детали, при которых жесткая пластиковая деталь формуется мягким резиновым материалом. Это полезно для изготовления деталей с мягкими на ощупь поверхностями, уплотнениями и прокладками. Процесс включает в себя отливку жесткой пластиковой детали, помещение ее во вторую форму и заливку поверх нее мягкого резинового материала.

Применение вакуумного литья

Детали, отлитые в вакууме

Вакуумное литье — это универсальный производственный процесс, который используется в широком спектре отраслей и применений. Вот некоторые из распространенных применений вакуумного литья:

Таблица: Применение вакуумного литья

Относится к: Услуги вакуумного литья в Китае: сформируйте свое производство

Примеры применения литья из уретана

Литье из полиуретана находит различные применения в обрабатывающей промышленности, например, в производстве медицинских деталей, корпусов и корпусов, спортивного оборудования и функциональных прототипов для автомобильной и аэрокосмической отраслей. 

Медицинская промышленность:

Медицинская полиуретановая труба

При литье уретана в основном используются пластмассы медицинского назначения для изготовления нетоксичных устройств, обеспечивающих безопасность пациентов. Эти продукты соответствуют строгим стандартам безопасности и стандартам контроля качества, безопасным для пищевых продуктов, с использованием пищевых биосовместимых материалов. Некоторые примеры включают одноразовые шприцы и корпуса имплантируемых катетеров. 

Структурное оборудование

Литье из полиуретана обычно целесообразно для изготовления легкого вспомогательного оборудования, включая колеса транспортных средств, спортивные гантели, подводные компоненты и набивку шлема. 

Разработка быстрого прототипирования

Литье из уретана — это метод быстрого прототипирования, который считается подходящим для создания функциональных прототипов, экспериментальных моделей, тестовых прототипов и механических конструкций. Кроме того, формование уретана позволяет изготавливать детали длиной до 30 дюймов. 

Малые объемы производства

Литье из уретана является популярным выбором для производства деталей небольшими партиями до 20–50 циклов, поскольку кремний формы необходимо время от времени утилизировать после каждой единицы. Таким образом, его использование для больших объемов отпечатков требует более высоких затрат на общую экономию на масштабе. 

Корпуса и жилищное оборудование

Литье из полиуретана широко используется для изготовления корпусов для различных отраслей промышленности. Его роль широко распространена: от бытовой электроники до медицинских устройств. Кроме того, литье из уретана можно сочетать с процессом формования для создания высокостерилизованных электрических компонентов, заключенных в прорезиненные оболочки для защиты поверхности и увеличения долговечности.

Уретановое литье против. 3D-печать

Методы формования уретана и 3D-печати широко распространены в обрабатывающей промышленности благодаря их способности производить сложные детали. Однако 3D-печать — универсальный процесс. Он вмещает различные изготовленные детали из более широкого спектра материалов. Помимо сложности деталей, это помогает создавать более тонкие и подробные функциональные прототипы с использованием методов стереолитографии и наплавления. 

С другой стороны, литье из уретана также помогает создавать мастер-модели для 3D-печати. Хотя уровень точности для 3D-печати несколько минимальный, он может быть более выгодным для приложений, требующих нескольких копий одних и тех же продуктов. Более того, 3D-печать ограничена несколькими вариантами цвета, тогда как вакуумное литье или уретановое формование позволяют добавлять пигменты и цвет во время работы.

Уретановое литье против. Литье под давлением

При сравнении Вакуумное литье против литья под давлением, Одно из главных различий заключается в материале пресс-формы. При литье под давлением обычно используются дорогостоящие стальные или твердосплавные формы, в то время как при литье из полиуретана применяются более дешевые силиконовые формы, которые изготавливаются быстрее и дешевле. 

Кроме того, литье под давлением особенно полезно для крупносерийного производства деталей, требующих высокой прочности. Между тем, литье из уретана экономически выгодно для мелкосерийного производства деталей.

Уретановое литье против. Обработка с ЧПУ

Обработка на станке с ЧПУ имеет множество преимуществ по сравнению с процессом литья из уретана. Он более универсален и предлагает различные материалы: от технических термопластов до высокопрочных металлов, композитов и эластомеров. Это делает его точным и точным для изготовления деталей и прототипов небольших размеров. Уретановое литье, напротив, ограничивается несколькими материалами. Кроме того, производство деталей на станках с ЧПУ влечет за собой дополнительные расходы в бюджете, в то время как литье из уретана является более быстрым и доступным методом, от формирования прототипов до серийного производства деталей. 

Более того, формование уретана — это простой процесс, поскольку он обычно не требует каких-либо инструментов для разработки продукта. Обработка на станке с ЧПУ более сложна, поскольку иногда детали необходимо обтачивать, сверлить, фрезеровать и фрезеровать для использования по назначению, что приводит к дополнительным затратам на проект.

Услуги вакуумного литья в Boda

Boda предлагает универсальное решение, отвечающее всем требованиям вашего проекта литья. Мы завоевали репутацию лучших  Услуги вакуумного литья обеспечивая высококачественное и доступное литье из уретана. Наша техническая команда прилагает все усилия, чтобы добиться совершенства в ваших проектах по разработке продуктов для литья из уретана. 

Наше предприятие предлагает нашим уважаемым клиентам широкий ассортимент материалов: от термопластов до различных композитов. Если вам нужно разработать быстрые прототипы для небольших и крупных тиражей по требованию, мы готовы удовлетворить ваши потребности, не жертвуя высокими стандартами и доступным бюджетом для вашего ассортимента. Доверьтесь Boda и получите мгновенное онлайн-ценовое предложение.

Заключение

Литье из уретана или вакуумное литье стало эффективным и доступным методом запуска небольших проектов. Первоначальные затраты на деталь относительно невелики по сравнению с традиционными методами механической обработки и формования. Кроме того, это помогает создавать детали или продукты, которые обладают высокой стабильностью размеров, матовостью, блеском и способностью противостоять химическим веществам и маслам на алифатической основе. Кроме того, он может иметь гибкий диапазон от твердости по Шору (твердость/жесткость 20) до нескольких материалов с твердостью по твердости 100 с. 

Однако некоторые недостатки ограничивают его использование с точки зрения возможности смены пресс-форм и мелкосерийного производства. Несмотря на это, литье из уретана широко используется для различных разработок в области быстрого набора текста и приобрело значение в нескольких отраслях, от медицины до производства автомобильных деталей.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1. Что такое вакуумное литье?

Вакуумное литье — метод создания высокоточных и качественных деталей из различных материалов. Процесс включает в себя создание силиконовой формы вокруг мастер-модели, заливку литейного материала в форму, а затем отверждение материала в вакуумной камере для удаления пузырьков воздуха.

В2. Какие материалы можно использовать при вакуумном литье?

Полиуретановые смолы, силиконовый каучук и эпоксидные смолы обычно используются при вакуумном литье.

Вопрос 3. Какова степень усадки в процессе литья из уретана?

При переходе от жидких смол к твердым, степень усадки уретановой отливки во время изготовления формы обычно составляет около 0.15%. 

В4. Какие варианты отделки поверхности может обеспечить уретановая литейная смола?

Эти смолы обычно обеспечивают исключительную формуемость и широкие возможности отделки поверхности, включая матовую/матовую, кристальную прозрачность, оттенки от среднего до высокого блеска и цветные текстурированные поверхности. 

Вопрос 5. Полиуретан пластиковый или нет?

Вообще говоря, термореактивные материалы не считаются пластиками. Вместо этого из полимеров с длинной цепью получаются термореактивные полиуретаны, которые представляют собой синтетические эластомерные смолы, а не пластиковые смолы. Термореактивный материал представляет собой органическое соединение, состоящее из карбаматных звеньев. 

Вопрос 6. Дорого ли стоит уретан или уретановая литейная смола?

Критерии стоимости литья из уретана обычно зависят от объема деталей, сложности конструкции и т. д. Обычно это стоит от нескольких сотен до тысяч долларов в зависимости от места. 

Вопрос 7. Каковы области применения вакуумного литья?

Вакуумное литье обычно используется для быстрого прототипирования медицинских приборов, автомобильных компонентов и бытовой электроники..