Каковы методы обработки поверхности литьевых форм?

Обработка поверхности влияет на три различных аспекта вашего готового продукта.

Визуально обработка поверхности определяет, как будет выглядеть деталь. Отполированные до блеска формы-изготавливают детали, которые выглядят гладко и превосходно. Матовые или текстурированные формы создают детали с глубиной, теплотой и тактильным интересом. Выбор зачастую определяет весь визуальный характер потребительского продукта.

Функционально обработка поверхности влияет на то, как деталь выходит из формы во время выталкивания. В некоторых случаях поверхности с правильной текстурой могут иметь меньшее трение, чем зеркально-полированные поверхности, что облегчает извлечение и увеличивает срок службы формы. И наоборот, неправильная текстура может привести к застреванию деталей в форме и вызвать побеление из-за стресса.

В стратегическом отношении обработка поверхности усиливает идентичность бренда. Потребительские бренды премиум-класса вкладывают значительные средства в создание определенных текстур поверхности, которые покупатели узнают на ощупь. Слегка шероховатая матовая текстура флагманского смартфона, гладкий захват высококачественной электрической зубной щетки-, бархатистость роскошной упаковки - — все это продуманный выбор обработки поверхности методом литья под давлением.

Это пять методов, используемых в серьезных операциях по изготовлению пресс-форм-, упорядоченных примерно от самых простых до самых специализированных.

1. Механическая полировка

Оригинальный метод обработки поверхности, который до сих пор используется для получения максимально гладкой поверхности. Механическая полировка происходит от более грубого к более мелкому абразиву -, обычно начиная с камней с зернистостью 220, проходя через бумагу с зернистостью 600 и заканчивая алмазной пастой с зернистостью от 1 до 3 микрометров.

Достижимая отделка варьируется от SPI A-1 (оптическая прозрачность, шероховатость поверхности менее 0,025 микрометра) до SPI B-1 (видимая матовая текстура, шероховатость поверхности от 0,05 до 0,20 микрометра). Работа очень трудоемкая: одна полировка А-1 сложной полости может занять от 8 до 40 часов квалифицированной полировки.

Стоимость обычно составляет от 200 до 2000 долларов за полость в зависимости от размера, сложности и требуемой степени отделки. Для оптических приложений, таких какПластиковые чашки PS для литья под давлением При производстве прозрачных чашек полировка А-1 является обязательной и стоит каждого доллара.

2. Текстурирование EDM

Электроэрозионная обработка создает текстуры поверхности путем удаления материала с помощью контролируемых электрических искр. Текстуры EDM характеризуются случайными не-направленными узорами, которые хорошо подходят для матовых косметических поверхностей.

Возможные варианты отделки варьируются от VDI 12 (тонкая текстура, шероховатость 0,4 микрометра) до VDI 45 (тяжелая индустриальная текстура, шероховатость 14 микрометров). Электроэрозионная обработка выполняется быстрее по сравнению с ручной полировкой -, обычно от 2 до 12 часов на полость -, и обеспечивает очень однородную текстуру в нескольких полостях.

Стоимость одной полости составляет от 300 до 1500 долларов, что делает его экономически-эффективным для матовых косметических поверхностей таких продуктов, как литьевая форма Mouse Shell, где однородная текстура важнее, чем зеркальная полировка.

3. Химическое травление (фотохимическое текстурирование)

При химическом травлении используются процессы кислотной ванны для создания текстурированных поверхностей. Этот процесс легко контролируется - разные химические составы кислот, температуры и время создают разные характеристики текстуры. Наиболее распространенным стандартом является VDI 3400, который определяет конкретные степени текстуры от VDI 18 (тонкая матовая) до VDI 42 (тяжелая текстура).

Травление позволяет получить особенно привлекательные поверхности потребительских товаров. Текстура имеет визуальную глубину, которую невозможно достичь чисто механическими методами. В большинстве корпусов бытовой электроники премиум-класса используется химическое травление для достижения определенных-тактильных характеристик, в том числе многих-высококлассныхПресс-форма для литья корпуса мышипроекты.

Стоимость обычно составляет от 400 до 2500 долларов за полость, время обработки составляет от 1 до 3 дней. Инвестиции оправданы визуальным качеством и постоянством, которые трудно сравнить с другими методами.

4. Лазерное текстурирование

Новейший метод в массовом коммерческом использовании. Лазерное текстурирование использует точно контролируемую лазерную абляцию для удаления материала по определенным рисункам. Преимущество заключается в полной гибкости - можно применять любые узоры, включая собственные логотипы, микро-функции или сложные графические конструкции.

Возможные поверхности включают в себя традиционные матовые и фактурные текстуры, а также функциональные поверхности, такие как микро-каналы для отвода воды, анти-рисунки для оптических компонентов или текстуры фирменных логотипов. Технология быстро развивается: по данным отраслевых отраслевых публикаций, внедрение лазерного текстурирования в коммерческое изготовление пресс-форм выросло примерно на 35 процентов в среднем с 2020 года.

Стоимость выше -, обычно от 1500 до 8000 долларов за полость -, но гибкость конструкции открывает возможности применения, которые другие методы не могут решить.

5. Поверхностные покрытия (PVD, DLC, хромирование)

Для функциональных, а не косметических поверхностей наносимые покрытия продлевают срок службы формы и уменьшают трение. Хромирование обеспечивает коррозионную стойкость форм для обработки ПВХ или других коррозийных пластмасс. Покрытия PVD (физическое осаждение из паровой фазы), такие как нитрид титана, повышают твердость и смазывающую способность. Покрытия DLC (алмаз-подобный углероду) обеспечивают исключительную твердость при низком трении.

Эти покрытия особенно ценны для применений,-высокоизнашиваемых. АПресс-форма для литья под давлением двигателяПомпон, наполненный бегущим стеклом,-без надлежащего покрытия может изнашивать поверхности полостей за 200 000 выстрелов. Благодаря DLC-покрытию критических зон износа одна и та же пресс-форма может производить 1,5 миллиона выстрелов и более.

Затраты на покрытие обычно составляют от 500 до 3000 долларов на полость, при этом время обработки составляет от 1 до 3 дней после завершения обработки основной поверхности.

Немецкий стандарт VDI 3400 более подробно описывает текстурированные поверхности:

Для практических характеристик используйте марки SPI для полированных поверхностей (от A-1 до B-2) и марки VDI для текстурированных поверхностей (от VDI 12 до VDI 42). Смешение систем в рамках одной спецификации приводит к путанице.

Разные изделия требуют принципиально разной обработки поверхности. Вот практические рекомендации для трёх категорий товаров, с которыми мы работаем чаще всего.

Для литьевой формы для пластиковых стаканчиков PS, производящей прозрачные или прозрачные стаканчики, стандартом является полировка SPI A-1. Любая видимая царапина, завиток или текстура на поверхности формы просвечивает сквозь прозрачный пластик и ухудшает визуальное качество. Алмазная полировка полости до оптического качества обязательна для чашек премиум-класса. Затраченные на полировку от 8 до 40 часов окупаются благодаря каждой прозрачной чашке, на которой продукт прекрасно виден.

Для пресс-формы для литья под давлением корпуса мыши, производящей косметические корпуса для бытовой электроники, выбор между глянцевым и матовым покрытием полностью зависит от индивидуальности бренда. Премиальные бренды часто выбирают химическое травление до класса VDI 24, чтобы получить слегка текстурированную матовую поверхность, которая стала характерной для бытовой электроники высокого-класса. В бюджетных продуктах обычно используется полированная матовая отделка SPI B-1 или B-2. Обработка поверхности формы является одним из наиболее заметных элементов фирменного стиля готового продукта.

ДляПресс-форма для литья под давлением двигателяПри производстве функциональных прецизионных механизмов обработка поверхности служит совершенно другим целям. Внешний вид не имеет значения - шестерни спрятаны внутри корпуса двигателя. Важны долговечность формы и однородность поверхности зуба. Полировка SPI B-2 на боковых поверхностях зубьев (слегка текстурированная для уменьшения трения при выталкивании) в сочетании с покрытием DLC на участках с повышенным износом обеспечивает в 3–5 раз больший срок службы основного полированного инструмента.

Некоторые технологические тенденции меняют способ обработки поверхности пресс-форм.

Лазерное текстурирование быстро набирает обороты. - В период с 2020 по 2024 год уровень внедрения среди производителей литьевых форм премиум-класса примерно утроился. Гибкость создания любого индивидуального рисунка позволяет создавать-специфичные для бренда текстуры поверхности, которые конкуренты не могут легко скопировать.

Покрытия DLC стали стандартом для прецизионных инструментов, работающих с абразивными материалами. Серьезный завод по производству литьевых форм обычно поддерживает возможность нанесения DLC-покрытия либо самостоятельно-на собственном предприятии, либо посредством тесного партнерства со специализированными поставщиками услуг по нанесению покрытий.

Гибридная отделка, сочетающая несколько методов в разных зонах формы, становится все более распространенной. Косметические поверхности подвергаются текстурированию химическим травлением, а функциональные зоны - полировкой и защитным покрытием. Форма становится точно спроектированной поверхностью, а не единой однородной отделкой.

Тенденции в области устойчивого развития направлены на использование химических процессов на основе воды-с низким-летучими органическими соединениями для традиционных операций травления и нанесения покрытий. Во многом этот сдвиг обусловлен европейскими экологическими нормами, и аналогичные тенденции сейчас наблюдаются на рынках Северной Америки и Азии.

Применяемые нормативные и отраслевые стандарты

Несколько стандартов регулируют качество и измерение обработки поверхности пресс-формы:

Стандарты отделки поверхности SPI определяют классы отделки от A-1 до D-3.

VDI 3400 (немецкий стандарт) определяет классы текстурированной поверхности от VDI 12 до VDI 42.

Каталог текстур Mold-Tech содержит-стандартные отраслевые эталонные образцы для химического травления.

ISO 1302 определяет представление геометрического допуска для текстуры поверхности.

DIN 4287 определяет параметры измерения шероховатости поверхности.

ASTM D7127 охватывает измерение шероховатости поверхности текстурированных пластиковых деталей.

В программах с несколькими-поставщиками указание качества поверхности в соответствии с одним из этих стандартов (с документированием марки и метода) устраняет двусмысленность, которая вызывает большинство споров относительно качества поверхности.

Вот сценарий, который мы часто видим. Бренд бытовой электроники рассматривает свою флагманскую линейку продуктов и приходит к выводу, что существующий глянцевый корпус из АБС-пластика выглядит устаревшим по сравнению с конкурентами, предлагающими матовую тактильную поверхность. Менеджер по продукту спрашивает, есть ли существующиеПресс-форма для литья корпуса мыши может быть изменен для получения матового покрытия VDI 24 вместо текущей глянцевой спецификации SPI A-3.

Исследование показывает, что существующие полости формы отполированы до класса A-3 -, что означает, что стальные поверхности гладкие и потребуется добавление текстуры, а не ее удаление. План конверсии включает химическое травление всех поверхностей полостей в соответствии со спецификацией VDI 24, что требует примерно 4 дней автономной работы для процесса травления.

Стоимость переоборудования: примерно 4500 долларов США за травление инструментов с восемью-полостями. Влияние на график: всего 5 дней, включая разборку, травление и повторную сборку.

Результаты после-конверсии: жалобы конечных-клиентов на внешний вид покрытия, вызывающего отпечатки пальцев-склоняющегося к глянцевому покрытию, снизились примерно на 80 процентов. Матовая поверхность также лучше скрывает мелкие царапины, возникающие в процессе потребительского использования, продлевая предполагаемый срок службы продукта.

Для брендов, рассматривающих возможность обновления качества поверхности существующих инструментов, такое преобразование часто оказывается более экономичным,-эффективным, чем создание новых инструментов. Авторитетный оптовый поставщик литьевых форм с возможностью химического травления обычно может завершить процесс в течение 1–2 недель.

Проблемы с качеством поверхности составляют 22% брака косметических деталей (данные SPE).

Правильная обработка поверхности продлевает срок службы формы на 40-60%.

Пять основных методов: механическая полировка, электроэрозионное текстурирование, химическое травление, лазерное текстурирование, покрытие поверхности.

Классы SPI от A-1 до D-3 покрывают полированные поверхности.

Классы VDI с 12 по 42 покрывают текстурированные поверхности, полученные методом химического травления.

Разные продукты требуют разных подходов: оптическая полировка для прозрачных применений в литьевых формах пластиковых стаканчиков PS, текстурирование методом химического травления дляПресс-форма для литья корпуса мышикосметические продукты, полированные поверхности с покрытиями для функционального применения в пресс-формах для литья под давлением мотор-редукторов.

Внедрение лазерного текстурирования быстро растет (СГТР 35% с 2020 г.)

Гибридная отделка, сочетающая несколько методов в разных зонах формы, становится все более распространенной.

Обработка поверхности — одно из наиболее важных решений при проектировании пресс-формы -, и одно из самых дорогостоящих решений, требующих внесения изменений постфактум. Правильный подход на этапе DFM позволяет сэкономить значительные средства и избежать разочарования в связи с серийными образцами, которые не соответствуют ожиданиям.

Независимо от того, нужна ли вашему проекту оптическая прозрачность, необходимая для литьевой формы для пластиковых чашек PS для производства прозрачных чашек, клиенты премиум-класса, которые клиенты ожидают от литьевой формы с корпусом мыши для флагманской бытовой электроники, или износостойкие-точные точные поверхности, необходимые для двигателя.

Свяжитесь сейчас