Формовка пластика на вакуумно формовочной машине

Производство изделий из пластика вакуумной формовкой – это высокотехнологичный процесс, требующий строгого соблюдения технологии и применения специального оборудования. Данный метод позволяет изготавливать изделия со сложным рельефом, которые используются практически во всех сферах деятельности человека. Об особенностях технологического процесса термовакуумной формовки, оборудовании, материалах, применяемых в производстве, и пойдет речь в данной публикации.

Материалы и область применения изделий

Формовка пластика на вакуумно формовочной машинеТермовакуумной формовкой называют процесс производства объемных изделий из термопластичных полимерных материалов под воздействием температуры и вакуума. В качестве сырья используются практически все листовые термопласты, среди которых в серийном производстве чаще всего применяются:

  • полиэтилен (в том числе и вспененный);
  • ПВХ;
  • полипропилен;
  • полиметилметакрилат (ПЭТ);
  • АБС пластик (акрилонитрилбутадиенстирол);
  • полистирол;
  • поликарбонат;
  • оргстекло.

Вакуумная формовка листового пластика позволяет производить продукцию, которая востребована в:

  1. автомобильной, авиационной промышленности;
  2. судостроении и медицине;
  3. приборостроении и энергетике;
  4. пищевом производстве;
  5. области строительства и дизайна.

Применение определенного материала зависит от особенностей и технических характеристик оборудования, возможностей по созданию давления и температуры разогрева.

Каждый из нас в повседневной жизни регулярно встречается с изделиями, выполненными методом вакуумной термоформовки. Примером тому могут служить:

  • ванны для мытья, мойки и поддоны для душа;
  • одноразовая посуда;
  • бамперы и предметы тюнинга автомобилей;
  • вывески с объемными буквами, реклама и пр.

В процессе единичного производства изделий по данной технологии применяются сравнительно не сложные, малогабаритные и недорогие машины вакуумной формовки.

Как правило, такие устройства состоят из корпуса, прижимной рамки, вентилятора и нагревательного элемента, в роли которого выступает ТЭН. Главная деталь станка – это вакуумный насос, который откачивает воздух из камеры с разогретой заготовкой.

В серийном производстве применяется высокотехнологичное вакуум-формовочное оборудование, которое позволяет создавать продукцию в режиме непрерывного конвейера. Все модели для создания пластиковых изделий методом вакуумного термоформирования можно условно разделить на две категории: автоматические и полуавтоматические. В первых, все процессы производятся без участия человека. Во-вторых, процесс закладки, фиксации и выемки полимерной заготовки осуществляется вручную.

Особенности технологического процесса

Главной особенностью данной технологии является возможность термоформирования изделия при сравнительно невысоком разряжении, для создания которого не требуется мощного оборудования. Это значительно сокращает потребление энергии и как следствие, снижает себестоимость конечного продукта.

Вакуумная формовка АБС пластика состоит из нескольких этапов:

  1. Полимерная заготовка устанавливается в вакуумно-формовочный станок и надежно фиксируется при помощи зажимной рамы.
  2. Лист пластика разогревается до определенной температуры в камере устройства. Для равномерного нагрева листового материала, как правило, используются кварцевые или инфракрасные излучатели. Провисание материала в процессе нагрева не допускается. Если фотоэлемент фиксирует изменение геометрии разогретой заготовки, то в камеру подается воздух для корректировки формы листа.
  3. Под воздействием вакуума размягченный лист полимера втягивается и принимает форму матрицы. В зависимости от требований к качеству продукции, материала, использующегося в производстве, процесс вакуумного формирования может совмещаться с технологией штамповки, посредством прижима пуансоном заготовки к матрице.
  4. Посредством принудительной подачи воздуха заготовка охлаждается. Применение вентиляторов сокращает время полного остывания полимера на 30%.
  5. После остывания материал твердеет и извлекается из камеры ваккумно-формовочной машины. Для этого используются нагнетающие устройства, которые создают давление между матрицей и заготовкой.
  6. Последний этап – это обрезка и окончательная доработка изделия. При производстве продукции со сложной геометрией между нагревом и непосредственным термоформированием изделия применяется еще один этап – промежуточное растяжение или раздув заготовки. Данный процесс используется для выравнивания толщины листового материала в процессе нагрева.

Пресс для вакуумной формовки пластика: конструктивные особенности и основные узлы

Формовка пластика на вакуумно формовочной машине

Конструкция станка для ваккумной формовки может отличаться в зависимости от материала и требований к качественным характеристиками изделия. От конструктивных особенностей станка зависит и цена оборудования. Тем не менее, основные узлы и элементы, которые участвуют в производственном процессе остаются неизменны, а именно:

  1. Нагревательные элементы, которые создают необходимую температуру для размягчения полимерной заготовки.
  2. Нагнетательный узел (вентиляторы) Одни обеспечивают подачу воздуха на заготовку для ее равномерного нагрева, другие – для охлаждения.
  3. Ваккумный насос — это устройство обеспечивающее процесс создания отрицательного давления в рабочей камере станка.
  4. Вакуумная камера для проведения процесса термоформирования изделия.
  5. Корпус станка, в котором располагается вакуумная камера.
  6. Прижимная рама, обеспечивающая фиксацию заготовки для придания ей правильной геометрии и необходимой формы.
  7. Датчики, системы управления и исполнительные устройства для контроля за состоянием заготовки, временем проведения процесса, системы изменения параметров температуры, давления и пр.
Читать также:  Кабель канал на пол под провода

В зависимости от типа устройства и степени его автоматизации, данное оборудование может комплектоваться системой, которая управляет предварительным растягиванием заготовки; механизмом для изменения высоты стола и уровня его наклона; узлом безопасности и устройством, переключающим режим работы, с автоматического на ручной.

Для создания собственного бизнеса, купить станок для вакуумной формовки пластика – это еще пол дела. Для производственного процесса необходима матрица, которая создается индивидуально по размерам будущего продукта. Материалом для матрицы могут служить: МДФ, алюминий и термоустойчивые прочные составы.

Вакуумно-формовочный станок своими руками

Вакуумная формовка пластика своими руками – это процесс, в общем-то, несложный, но требующий специализированного оборудования и материалов. Именно поэтому многие наши соотечественники выбрали производство изделий из пластика вакуумной формовкой основным видом бизнеса.

Специальных знаний и особых навыков для производства изделий по данной технологии – не требуется. Материалы доступны; купить АБС пластик для вакуумной формовки непосредственно у производителя можно по достаточно демократической цене. Стоимость сырья из Поднебесной варьируется от 87 до 150 руб./кг, в зависимости от толщины листа. А вот цена промышленных образцов оборудования для многих начинающих бизнесменов может оказаться неподъемной. Для производства единичных изделий, толщиной до 4 мм в домашних условиях, можно изготовить простейший пресс для вакуумной формовки пластика своими руками.

Формовка пластика на вакуумно формовочной машине

Для изготовления станка потребуются следующие материалы и механизмы:

В качестве нагревательного элемента станка будет использоваться духовка. Для создания отрицательного давления – пылесос. Процесс изготовления пресса состоит из следующих этапов:

  1. Из деревянных брусков нужно изготовить рамку, габариты которой чуть меньше размеров духового шкафа.
  2. Из фанеры делается вакуумная камера. Собирается короб, размерами соответствующий рамке. В боковой стенке нужно просверлить отверстие, диаметром соответствующим сечению всасывающей трубы пылесоса.

Важно! Для придания герметичности, перед сборкой все стыки необходимо промазать герметиком.

  1. Из ДВП делается рабочая поверхность. Габариты в точности повторяют размер вакуумной камеры. Особенность рабочей поверхности в том, что для равномерного удаления воздуха в ней необходимо просверлить множество отверстий. Диаметр отверстия 3 мм, шаг 3 см.

Важно! Чтобы при создании отрицательного давления в камере рабочая поверхность не прогибалась внутрь, по центру камеры нужно установить распорку, равную глубине камеры.

  1. Прикручиваем рабочую поверхность к вакуумной камере. Для герметичности следует стыки промазать герметиком.
  2. Подключаем трубу пылесоса к камере и герметизируем стыки.

Все, простейший пресс для вакуумной формовки пластика готов. Далее, следует изготовить матрицу. Наиболее простой вариант – отливка из гипса. Процесс вакуумной формовки следующий:

  • Установите по центру рабочей поверхности матрицу.
  • Подключите пылесос к патрубку, выходящему из вакуумной камеры.
  • Закрепите на рамку из бруса лист пластика. Для фиксации скобами лучше всего использовать мебельный пистолет.
  • Разогрейте духовку до 190-200 С° и поместите в нее рамку с пластиком для разогрева.
  • После размягчения пластика, накладываем рамку на форму (пластиком на матрицу), прижимаем и включаем пылесос.
  • После удаления воздуха из-под пластика, продолжаем процесс 15-20 секунд до полного остывания заготовки.

Достаем заготовку, удаляем форму, обрезаем лишнее. Все просто и дешево. Теперь, зная конструкцию станка и особенности технологического процесса, только вам решать, что необходимо для создания бизнеса: купить оборудование для вакуумной формовки пластика или сделать пресс своими руками.

Вакуумная формовка, технология горячего вакуумного формования — это производство изделий из термопластичных материалов в горячем виде методом воздействия вакуума или низкого давления воздуха.

Эта методика применяется в основном при серийном производстве объёмных изделий из пластика, однако в ряде случаев может применяться и при единичных тиражах.

Содержание

Принцип вакуумной формовки [ править | править код ]

Вакуумная формовка в сущности является вариантом вытяжки, при которой листовой пластик, расположенный над или под матрицей (инструментом формовки), нагревается до определенной температуры, и повторяет форму матрицы за счет создания вакуума между пластиком и матрицей.

Преимущества производства форм методом вакуумного формования [ править | править код ]

  • толщины используемого пластика варьируются от 0,05 до 6 мм, а получаемые изделия могут быть до 5 м в диаметре;
  • возможность ручной распалубки форм;
  • малая стоимость матрицы;
  • малая стоимость необходимых материалов для производства оборудования вакуумной формовки;

Применение [ править | править код ]

Материалы могут применяться самые различные: акрил и полистирол — прозрачный, молочный, цветной, АБС-пластик, ПВХ, ПЭТ, монолитный поликарбонат и пр. Стоит помнить лишь об отсутствии отрицательных углов. Имеется в виду, что все скосы, торцы изделия обязаны иметь угол от 90° и выше.

Читать также:  Мотоблок каскад ремонт редуктора

Подставки под продукцию, ложементы и стеллажи [ править | править код ]

Поскольку технология вакуумной формовки подразумевает тиражное производство, то изготовление пластиковых лотков, стеллажей и ложементов (вкладыш в упаковочную коробку, зеркально повторяющий форму изделия) имеет под собой абсолютно понятное экономическое обоснование.

Формовка осуществляется на специализированных вакуум-формовочных машинах, размер рабочего поля, к примеру может составлять 1000х750 мм. На этой площади можно расположить несколько изделий при соблюдении технологических расстояний между ними.

Формовочное оборудование снабжено вакуумным ресивером для формовки слаботекучих материалов, поточечный контроль теплового поля позволяет с высокой точностью выравнивать температуру прогрева материала по площади. Это позволяет формовать сложные габаритные изделия с хорошим качеством.

При определении цены большое значение имеет сложность формы, глубина формования, наличие внутренней подсветки в готовом изделии, сложность постобработки и обрезки.

Основные материалы, применяемые для термоформования — акрил, полистирол, АБС-пластик, ПВХ, ПЭТ. Толщина формуемого материала находится в диапазоне от 0,4 до 6 мм

Формовка пластика на вакуумно формовочной машине

Основные задачи узла разогрева листа в вакуумном формовании.

В вакуумной формовке пластика, при разогреве листа, есть две классические задачи, которые необходимо решить:

  • равномерность разогрева по площади и толщине листа с учетом уменьшения интенсивности от краев к центру;
  • регулируемая неравномерность для задач требующих заведомо неравномерного разогрева листа.

Какие же основные параметры вакуум формовочного станка влияют на равномерность разогрева или на возможность отрегулировать нагрев в соответствии с вашей технической задачей?

  • тип нагревательных элементов;
  • длина волны инфракрасного излучения нагревательных элементов;
  • размещение нагревательных элементов по площади;
  • расстояние от нагревательной плиты до листа пластика;
  • наличие и технические характеристики отражателей;
  • наличие регулировки мощности каждого нагревателя;
  • наличие регулировки температуры нагревательных элементов;
  • дополнительные опции по обеспечению равномерности прогрева.

Как видите, есть 8 основных факторов, которые в итоге влияют на качество вашего изделия и как таковую принципиальную возможность его производства.

Так как некоторые моменты являются коммерческой тайной и процессом длительной разработки, в этой статье мы ответим только на несколько пунктов из вышеперечисленного списка.

Основные типы нагревателей в вакуумной формовке пластика.

В вакуумном формовании пластика используют пять основных типов нагревателей

  • тены
  • лампы КГТ
  • инфракрасные керамические нагреватели
  • инфракрасные кварцевые нагреватели
  • галогенные лампы европейских производителей

Давайте пройдемся по каждому типу нагревателей и проанализируем его на пригодность к применению в вакуумно формовочном оборудовании. Но прежде, хочу заметить, что пластик имеет самое большое молекулярное поглощение инфракрасного излучения при длине волны от 1 до 4 µ.

Плюсы и минусы различных типов нагревателей на вакуум формовочных машинах.

Открытые тены имеют очень большую длину волны, более 6 µ, что отражается на прогреве пластика по толщине. Они имеют керамическую основу и не имеют отражателя. Их излучение сложно рассеивать. Подобные нагреватели не безопасны в установке и использовании. Их единственное преимущество — это низкая стоимость. Сегодня, их не применяет ни один производитель вакуум формовочных станков, что в прочем не мешало их устанавливать в старые станки, произведенные до 2000 года.

  • Не могут быть использованы в любых вакуум формовочных машинах, устаревшая технология разогрева.
Лампы КГТ.

В противовес тенам, лампы КГТ имеют слишком маленькую длину волны, менее 1 µ. Это приводит к очень плохому прогреву прозрачного и цветного пластика. Низкое качество спирали и дешевые материалы из которых производят лампы не дают возможность равномерно прогреть лист. Большой ошибкой при установке таких ламп, является отсутствие индивидуальных алюминиевых отражателей. Поскольку лампы КГТ имеют очень направленное излучение, важно умело его рассеивать и так называемая «люстра» где производиться установка всех ламп, с этим не справляется. Практически все станки для формовки пластика из СНГ и Китая изготавливаются без установки индивидуальных отражателей. В итоге, подобные лампы используются только на самодельных или бюджетных станках и подходят для формования простых изделий из темного пластика без высоких технических и эстетических требований к ним.

  • Малая стоимость нагревателя
  • Малое время выхода на рабочую температуру
  • Могут быть выключены, когда не задействованы
  • Хороший показатель прогрева темного пластика в толщину
  • Технологически не могут быть использованы для разогрева прозрачного и цветного пластика
  • Требовательны к способам рассеивания инфракрасного излучения
  • Не могут быть использованы в промышленных вакуум формовочных машинах
Инфракрасные керамические нагреватели.

Длинна волны инфракрасного излучения керамических нагревателей от 3 до 6 µ. Данные нагреватели отлично себя чувствовали в формовании пластика до последнего времени так как имеют среднюю длину волны и очень хорошо рассеивают тепло даже без установки отражателей. Подобными нагревателями были укомплектованы множество машин, долгое время это был один из относительно дешевых, но при этом достаточно качественных способов равномерного нагрева листового пластика. Однако из их минусов можно выделить не очень глубокий прогрев пластика по толщине, большое энергопотребление с отсутствием возможности выключения в заднем положении и большую инерционность, что увеличивает время переналадки и выход станка на рабочую температуру. Они неплохо себя показывают во многих задачах, часто используются в недорогих станках, но экономически не выгодны при больших циклах формования и толстостенных изделиях.

  • Средняя стоимость нагревателя
  • Высокий показатель рассеивания тепла по площади
  • Качественно прогревают любой тип пластика
  • Не могут быть выключены когда не задействованы, повышенное энергопотребление
  • Средний показатель прогрева в толщину
  • Очень инертны, долго выходят на рабочую температуру
Читать также:  Отличие вгп трубы от электросварной
Инфракрасные кварцевые нагреватели.

Эти нагреватели сейчас являются самыми популярными среди европейских производителей вакуум формовочных машин. Станки FLEXPLAST тоже в основном комплектуются таким типом нагревателей. Их отличительной чертой является сбалансированный набор технических характеристик. Длинна волны таких нагревателей находиться в диапазоне от 1,6 µ до 4 µ, самом оптимальном диапазоне для листового пластика. Они сравнительно быстро выходят на рабочую температуру (около минуты), быстро реагируют на изменение параметров, могут быть выключены в заднем положении или находиться в режиме ожидания и хорошо рассеивают тепло. На сегодняшний день мы считаем их оптимальным выбором для большинства задач по формованию листового пластика. Сегодня, мы сконцентрированы на разработке собственного кварцевого нагревателя с равномерной тепловой картиной, произведенного специально для термоформовочных установок.

  • Высокий показатель рассеивания тепла по площади
  • Высокий показатель прогрева пластика в толщину
  • Качественно прогревают любой тип пластика
  • Относительно быстро выходят на рабочую температуру (около минуты)
  • Могут быть выключены когда не задействованы
  • Относительно высокая стоимость нагревателя и монтажа
  • Достаточно тяжелые, что накладывает технические условия на конструкцию нагрева
Галогенные лампы.

Галогенный нагрев, ранее, был подвержен проблемам, которые мы уже описывали в разделе о лампах КГТ, а именно: малая длинна волны и проблемы при формовании прозрачного и цветного пластика. Но на сегодняшний день, галогенные лампы от таких производителей как PHILIPS (устанавливаем на станки P серии) или OSRAM лишены этих недостатков. Современные технологии производства ламп исправили многие технические моменты. Длинна волны у таких ламп зачастую стабильна и составляет 1.2 µ. Это позволяет проникать глубже в пластик, чем остальные виды нагревателей. Специальные добавки в нить разжаривания, нанесение напыления, инновационное кварцевое стекло, внутренний отражатель, все это позволяет таким нагревателям отлично разогревать и прозрачный и цветной пластик. Но их использование накладывает ряд технических требований: у каждой лампы должен быть свой индивидуальный алюминиевый отражатель, размещение нагревателей должно быть выполнено особым методом для равномерного прогрева всей площади листа, изменение мощности может быть выполнено фазоимпульсным методом, что весьма дорого. Сами лампы также являются не дешевым удовольствием по отношению к другим типам нагревателей. Что в итоге? Галогенный нагрев в плане производительности и глубины прогрева является самым эффективным методом нагрева, используемым в вакуумном формовании. При этом стоимость его инсталляции высока, поэтому зачастую он используется в промышленных вакуум формовочных машинах (у нас это P серия) с полной автоматизацией процесса, где уменьшение цикла формования на 20% экономит клиенту большие деньги.

  • Хороший показатель рассеивания тепла по площади
  • Лучший показатель прогрева пластика в толщину
  • Качественно прогревают любой тип и цвет пластика
  • Мгновенно выходят на рабочую температуру
  • Могут быть выключены когда не задействованы
  • Очень требовательны к правильной конструкции отражателя
  • Очень требовательны к правильному расположению над пластиком
  • Высокая стоимость нагревателя
  • Высокая стоимость реализации управления мощностью нагревателя

Подведя итог можно сказать, что в профессиональных и промышленных вакуум формовочных установках сейчас, в основном, используют 2 типа нагревателей: кварцевые и галогенные. Керамические инфракрасные нагреватели можно использовать если нет серьезных требований к технико-экономической модели производства. Лампы КГТ устанавливают и используют на установках бюджетного сегмента и на самодельных вакуум формовочных станках.

Если вы хотите подобрать вакуумно формовочное оборудование для своих целей, обязательно свяжитесь с нами любым удобным для вас способом.

Если Вам необходима профессиональная консультация в подборе вакуум формовочного оборудования, вышлите нам запрос

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *