Литье пластмасс под низким давлением

Последние достижения в области литья пластмасс привели к широкому распрос­транению технологии литья пластмасс под низким давлением , позволяющей получать с относительно небольшими затратами относительно большое количество прототи­пов изделий и малые партии готовых изделий из пластика.
Прототип, полученный с помощью стереолитографии, используется в качестве мастер-модели для изготовления силиконовой литьевой формы (слева); цветная отливка из полиуретана, изготовленная в силиконовой литьевой форме (справа) Технология литья под низким давлением требует сначала создания мастер-модели. Она может быть изготовлена из дерева, пластмассы (например, винилового пластизоля), мягкого металла или глины, и будет использована в качестве шаблона для литье­вой формы на заказ, которую обычно изготавливают из силикона с отвердителем. Пресс-форма на заказ мо­жет состоять из двух или более частей (компонентов), и поэтому па мастер-модели необходимо иметь хороню выраженные линии разъема и места расположения впуск­ных литников.
Из жесткого гипса, который используют в меньшей степени, обычно получают про­стые модели — с закругленными краями, без поднутрений. Одноразовый растворимый в воде гипс позволяет получить прототипы сложной геометрической формы. Гипс имеет относительно короткое время затвердевания, но до достижения максимальной прочно­сти при толщине стенок 2-4 дюйма (51-102 мм) необходимо до 72 ч . Перед исполь­зованием оснастка из гипса должна быть абсолютно сухой.
Наиболее популярным материалом для литьевой формы остается силикон. Он отлично воспроизводит структуру поверхности, имеет сравнительно большой срок службы (может выдерживать до 25 циклов литья), стоек к химическому воздей­ствию, эластичен (допускает поднутрения ограниченных размеров), имеет малую усадку, а также устойчив при транспортировке. «Быструю» пресс-форму можно получить и из других материалов, однако тогда потребуются специальные дополнительные механизмы для извлечения изделий. Современное оборудование для изготовления пресс-форм, позволяет быстро и качественно их изготавливать пресс-формы . Смешение силикона с отвсрдителем производится автоматически под вакуумом.


Пресс-форма может быть изготовлена разными способами:


Если прототип геометрически относительно не сложен и может быть сделан цели­ком, то на мастер-модели все имеющиеся отверстия заклеивают липкой лентой, ко­торую, кроме того, наклеивают на торец стенки прототипа по линии будущего разъе­ма формы. Затем закрепляют литники и выпоры. При необходимости поверхность прототипа покрывают разделительной смазкой или специальными лаками для созда­ния требуемой текстуры. Подготовленный таким образом прототип подвешивают в опалубке и полностью заливают силиконом с отвсрдителем , а опалубку целиком помещают в установку для дополнительной дегазации. Отверждение на воз­духе производится при комнатной температуре в течение 24 ч. Далее блок силикона с прототипом извлекают из опалубки, разрезают по волнистой линии острым ножом на 2 части до цветной ленты, которая далее служит линией разъема. Прототип и выпо­ры извлекают.
Если прототип достаточно сложен конструктивно, имеет большие габариты, то может потребоваться отливка двух полуформ: матрицу и пуансон отливают отдельно и последовательно .
Перед началом изготовления формы изготавливают опалубку — из дерева, метал­ла, пластмассы или пенопласта, и она должна быть по всем габаритным размерам на несколько сантиметров больше прототипа. Линия разъема полуформ может быть сде­лана с помощью подмодельной плиты или формовочной глины. Подмодельная плита и глина также служат опорой для прототипа в процессе изготовления пресс-формы. После отверждения силикона опалубку с литьевой формой переворачивают и подмодельную плиту (глину) удаляют. После очистки прототип покрывают разделительной смазкой, и заливают вторую полуформу. Вентиляционные и литниковые каналы от­ливают напрямую или изготавливают механически после отверждения формы. Лит­никовая система должна иметь такую конфигурацию, чтобы она способствовала воз­душной вентиляции в момент заполнения литьевой формы .Поскольку силикон относится к вязким материалам, небольшие отверстия изго­тавливают с помощью оформляющих вставок и знаков. Они обычно выточены из металла или отлиты из пластмассы и крепятся к верхней полуформе .
Вставки увеличивают срок службы литьевой формы, упрочняя тонкие зоны изделия, и способствуют извлечению изделия с глубокими поднутрениями. Прототипы и даже малые партии изделий отливают из эпоксидных смол, термо­реактивных сложных полиэфиров или полиуретанов в силиконовых формах. Перед заполнением литьевой формы пластмассы с низкой вязкостью тщательно смешивают и подвергают вакуумной деаэрации. Современные установки позволяют осуществ­лять смешение и литье под вакуумом.
Все инструменты и емкости для смешения должны быть тщательно очищены и вы­терты насухо, поскольку влага и загрязнения негативно влияют на процесс отвержде­ния. Предварительный нагрев материала может временно снизить его вязкость, что важно для заполнения тонкостенных участков, но это сокращает срок службы заливочной установки. Отверждение прототипа происходит в термошкафу, благода­ря чему возможно получить плотную структуру материала без утяжин . Если от­верждение протекает при комнатной температуре, процесс может занять до 24 ч, в за­висимости от типа и марки полимерного материала.
Наибольшее распространение для изготовления изделий литьем в силиконовые формы получили полиуретаны. Прочность некоторых марок близка к прочности АБС-пластика (при несколько пониженной термостойкости).
Огнестойкие марки полиуретанов имеют уровень защиты от УФ-облучения — 94 V-0 для образцов толщиной 1/4 дюйма (5,4 мм); существуют также прозрачные марки. Красители либо смешивают с полимером, либо изделие окрашивают уже после отливки. Полиуретаны обладают малой усадкой, но при получении точных размеров готового изделия могут возникнуть трудности. В таких случаях следует измерять размеры прототипов и первый пригодный использовать в качестве новой модели.