Проектирование пресс-форм для резины

Проектирование пресс-форм для резины и силикона — это создание высокоточной металлической оснастки, в которой невулканизированная резиновая смесь под воздействием высокой температуры и давления приобретает заданную форму и свойства, превращаясь в готовое резинотехническое изделие (РТИ).

Процесс работы с резиной кардинально отличается от литья пластика или металла, так как в пресс-форме происходит не просто остывание материала, а сложный химический процесс — вулканизация.

Проектирование пресс-форм

При проектировании пресс-форм для эластомеров (резины, силикона, полиуретана) инженеры-конструкторы решают ряд специфических задач:

• Учет огромной усадки. Резина дает очень большую усадку при остывании (от 1,5% до 4% в зависимости от рецептуры смеси). Конструктор должен точно рассчитать размеры полостей пресс-формы, чтобы после извлечения и остывания деталь попала в допуски.
• Выпоры. Воздух — главный враг при формовании резины. Если воздуху некуда выйти, в детали образуются раковины и недопрессовки. В пресс-форме проектируются микроканалы, через которые воздух успевает выйти до того, как резина заполнит полость.
• Расчет линии разъема. Резина — очень текучий материал под давлением. На стыке плит пресс-формы почти всегда образуется тонкая пленка излишков материала — облой. Грамотное проектирование направлено на то, чтобы линия разъема была минимальной и находилась в нерабочей зоне детали.
• Температурный баланс. Для вулканизации форму нагревают до 150–200 °C. Конструкция должна обеспечивать равномерный прогрев всех рабочих зон, иначе с одной стороны резина сгорит, а с другой — останется сырой.

Существует три основных технологии, под которые проектируют формы:

• Прямое (компрессионное) прессование. Простая форма из двух половин. В нее закладывают кусок сырой резины («куклу»), пресс смыкается и выдавливает излишки.
• Литьевое (трансферное) прессование. Резина закладывается в отдельную загрузочную камеру, а затем поршнем продавливается через литниковые каналы в рабочую полость.
• Литье под давлением. Самый современный метод (похож на литье пластика). Специальный шнек разогревает смесь и впрыскивает ее в сомкнутую горячую форму.

Производство оснастки для резины

Так как резиновые смеси часто содержат абразивные наполнители, пресс-формы подвергаются сильному износу.

• Механическая обработка. Как и в других видах оснастки, базовое формообразование происходит на фрезерных и токарных станках с ЧПУ.
• Электроэрозия. Используется для создания острых внутренних углов и глубоких узких каналов, куда не может подлезть фреза.
• Полировка и покрытия. Сырая резина невероятно липкая. Чтобы готовую деталь можно было извлечь, поверхность матрицы полируют до зеркального блеска. Часто применяют твердое хромирование — оно не только улучшает скольжение, но и защищает металл от коррозии, так как при вулканизации выделяются агрессивные газы.

Использование пресс-форм

Резинотехнические изделия окружают нас повсюду, и для каждого из них нужна своя пресс-форма.

• Автомобилестроение – самый крупный потребитель. Производство сальников, пыльников, уплотнительных колец, сайлентблоков, подушек двигателя, прокладок ГБЦ и покрышек.
• Медицина и пищевая промышленность. Производство силиконовых сосок, бильных пальцев, пробок для ампул, уплотнений для доильных аппаратов и пищевых насосов, форм для выпечки. Здесь используются специальные нержавеющие стали.
• Промышленность и гидравлика. Кольца круглого сечения, манжеты для гидроцилиндров, грязесъемники, амортизаторы для станков.
• Товары народного потребления. Ручки для тележек, резиновые коврики, кнопки для пультов и клавиатур, эспандеры.

 Преимущества качественной пресс-формы для РТИ

• Безоблойное или малооблойное литье. Дешевая форма оставляет толстый облой, который потом рабочим приходится вручную срезать ножницами или удалять в криогенных установках. Высокоточная форма выдает деталь, почти не требующую доработки.
• Точность геометрии. Важно для ответственных узлов. При малейшем отклонении деталь не будет держать давление масла.
• Стабильность химических свойств. За счет правильного распределения тепла в пресс-форме каждая деталь в партии получает одинаковую степень вулканизации, обеспечивая нужную эластичность, прочность на разрыв и стойкость к агрессивным средам.
• Удобство распрессовки. Продуманные уклоны и толкатели позволяют оператору вынимать деталь одним движением, не разрывая горячую и еще уязвимую резину.