Конструкция литника пресс-формы LSR для силиконовых деталей на заказ: типы литников, правила расчёта размеров и вопросы заказчика
При литье под давлением жидкой силиконовой резины (LSR) литник — это место, где материал входит в полость пресс-формы, и именно этот элемент в наибольшей степени определяет качество детали. Неудачно спроектированный литник оставляет на изготовленных на заказ силиконовых деталях — уплотнителях, прокладках, О-кольцах, клапанах, сильфонах и медицинских компонентах — заметный след, облой, линии сварки или недожжённые участки. Правильно спроектированный литник обеспечивает чистое автоматическое отделение, равномерное вулканизацию и стабильные размеры от цикла к циклу. В этом руководстве рассмотрены четыре типа литников, применяемых в оснастке для LSR, конкретные правила расчёта размеров, которыми пользуются наши инженеры, а также вопросы, которые заказчики OEM должны задать изготовителю пресс-форм для LSR до размещения заказа.
Почему конструкция литника так важна при литье LSR
Вязкость LSR при температуре впрыска составляет примерно 500–5000 Pa·s, впрыск выполняется под давлением 80–200 bar, а вулканизация в пресс-форме происходит при 170–200 °C в течение 30–180 секунд в зависимости от толщины стенки (обычно 1–4 mm). Поскольку LSR — термореактивный материал, дожжёвшийся в литнике или литниковой системе сырьё является отходом: его нельзя измельчить и повторно использовать. Таким образом, литник определяет характер заполнения, скорость сдвига, удаление воздуха, равномерность вулканизации и величину следа, остающегося на готовой детали. Большинство эстетических и функциональных дефектов, которые мы наблюдаем при передаче оснастки от других поставщиков, восходят к решениям по литнику, принятым ещё до начала обработки стали.
| Дефект | Причина, связанная с литником | Устранение через литник |
|---|---|---|
| Облой по линии разъёма или у литника | Прилив плёночного литника слишком толстый (более 0.5 mm) либо изношенный запорный узел | Восстановить прилив до 0.2–0.5 mm; перефрезеровать или подрегулировать подкладками плиту литника |
| След от литника на уплотнительной поверхности | Точечный литник расположен на функциональной поверхности | Перенести литник; на уплотнительных поверхностях удерживать след от литника ≤0.1 mm |
| Линии сварки в уплотнителях | Одиночный точечный литник на кольцевой геометрии; фронты потока встречаются | Перейти на кольцевой литник для концентрического заполнения без линий сварки |
| Неполная заливка в тонких сечениях | Заниженное сечение точечного литника ограничивает подачу вязкого LSR | Увеличить литник до 1.0 mm; проверить запас давления в диапазоне 80–200 bar |
| Подгорания (эффект дизеля) | Воздух захвачен в тупиковой зоне из-за неудачного положения литника | Перенести литник в зону последнего заполнения; добавить вентиляцию у фронта потока |
Четыре типа литников и область их применения
В пресс-формах для LSR применяются четыре семейства литников. Правильный выбор зависит от геометрии детали, уплотнительной функции, числа полостей и способа удаления детали из литниковой системы.
| Тип литника | Типичная деталь | След от литника | Число полостей |
|---|---|---|---|
| Точечный литник, 0.4–1.0 mm | Малые уплотнители, клапаны, медицинские компоненты | Наплыв 0.05–0.15 mm; автоматическое отделение за счёт прочности на разрыв при распрессовке | Малое и среднее число полостей |
| Плёночный литник, прилив 0.2–0.5 mm | Тонкостенные прокладки, мембраны, сильфоны | Минимальная линия облоя; риск облоя при износе прилива | Малое число полостей, широкие или плоские детали |
| Кольцевой литник | О-кольца, торцевые уплотнители, кольцевые прокладки | Концентрический кольцевой след; удаляется обрезкой или отрывом | Среднее число полостей |
| Клапанный литник (холодноканальная система) | О-кольца крупных тиражей, медицинские компоненты | Точечный след с герметичным запиранием; полностью автоматическое отделение | Большое число полостей, 16–128 полостей |
Для деталей твёрдостью Shore A 30–70 точечные и клапанные литники отделяются чисто, поскольку прочность LSR на разрыв позволяет литниковой системе отойти от литника малого диаметра, не разрывая деталь.
Правила расчёта размеров и расположения литников
Наши конструкторы пресс-форм применяют шесть правил в каждом инструменте для LSR. Используйте их для проверки любой предложенной для ваших деталей схемы литников:
- Впрыск в наиболее толстое сечение стенки. При толщине стенки 1–4 mm размещайте литник в самом толстом месте, чтобы материал двигался в сторону более тонких сечений; это обеспечивает полное уплотнение полости до того, как вулканизация замедлит течение. Время вулканизации возрастает примерно от 30 секунд при толщине 1 mm до 180 секунд при 4 mm.
- Не располагайте литники на уплотнительных поверхностях. Целевая высота следа от литника 0.05–0.15 mm допустима на некритичных поверхностях, но на статических или динамических уплотнительных поверхностях должна составлять ≤0.1 mm — в идеале быть равной нулю. Если геометрия вынуждает разместить литник рядом с уплотнением, направьте его на технологический отвод.
- Подбирайте сечение точечного литника под диапазон вязкости. Точечный литник 0.4–1.0 mm работает с вязкостью LSR 500–5000 Pa·s. Используйте сдвиговое разжижение в литнике — высокая скорость сдвига снижает вязкость во время впрыска — но не уменьшайте сечение до такой степени, чтобы появились струйное заполнение, подгорания или неполная заливка.
- Балансируйте литниковые системы многополостных пресс-форм. Каждая полость должна заполняться при равном давлении в пределах окна впрыска 80–200 bar. Применяйте моделирование течения, а в холодноканальных инструментах механически выравнивайте длину и диаметр ветвей литниковой системы, чтобы все полости вулканизировались одинаково при 170–200 °C.
- Активно охлаждайте плиту холодноканальной системы. Термоизолированные или водоохлаждаемые плиты литниковой системы удерживают LSR в литнике ниже температуры вулканизации, пока полости остаются горячими. Это полностью исключает отходы литниковой системы — критично для медицинского производства и пресс-форм с большим числом полостей.
- Заранее определяйте направление следа и способ отделения. Решите, будет ли деталь отрываться от точечного литника, вырубаться или автоматически сбрасываться с клапанных литников, и убедитесь, что направление следа от литника согласуется со сборочными и контрольными чертежами.
Чек-лист заказчика: вопросы об литнике для изготовителя пресс-форм для LSR
Именно качество литника проверяет заявления изготовителей оснастки. Задайте эти вопросы до подписания заказа — квалифицированный поставщик ответит на все них конкретными цифрами, а не общими фразами.
| Вопрос | Хороший ответ |
|---|---|
| Кто проектирует схему литников? | Штатные конструкторы оснастки, использующие моделирование заполнения полости и библиотеки литников, специфичные для LSR, — не скопированные из термопластичных инструментов |
| Изготавливаете и обслуживаете ли вы пресс-формы собственными силами? | Да — изготовление пресс-форм на заказ собственными силами и собственный ремонт, поэтому износ литника (например, прилива плёночного литника) устраняется за дни, а не за месяцы |
| Как контролируется след от литника? | Измерения CMM у литника с обеспечением ±0.05 mm на критичных уплотнительных размерах, с документированием в рамках формализованной системы контроля качества |
| Покрывает ли отчёт FAI зону литника? | Да — инспекция первой партии включает высоту следа от литника, качество отделения и замеры уплотнительной поверхности в зоне расположения литника |
| Холодноканальная система или клапанный литник для моего числа полостей? | Термоизолированная или активно охлаждаемая холодноканальная система с точечными литниками до ~16 полостей; клапанные литники для большего числа полостей — в обоих случаях нулевой отход литниковой системы |
| Какой ресурс пресс-формы и какое обслуживание литников вы прогнозируете? | Более 1 млн циклов с плановым осмотром плиты литника; сменные вставки литников для экономичной замены |
Частые вопросы
Каков типичный след от литника на детали из LSR?
Типичная высота следа от точечного литника составляет 0.05–0.15 mm. На уплотнительных поверхностях требование строже — ≤0.1 mm, а на критичных уплотнительных размерах мы удерживаем ±0.05 mm с помощью измерений CMM. Клапанные литники с герметичным запиранием дают самый маленький и наиболее стабильный след.
Какой тип литника лучше для силиконовых О-колец и прокладок?
Для О-колец и кольцевых торцевых уплотнителей применяйте кольцевой литник: он обеспечивает концентрическое заполнение и устраняет линии сварки, которые становятся путями утечки. Для тонких плоских прокладок плёночный литник с приливом 0.2–0.5 mm даёт практически нулевой след. Крупносерийное производство О-колец выигрывает от клапанных литников в холодноканальной системе с автоматическим отделением.
Используются ли в пресс-формах для LSR горячеканальные или холодноканальные системы?
Пресс-формы для LSR используют холодноканальные системы — термоизолированные или активно охлаждаемые плиты, которые удерживают материал в литнике ниже температуры вулканизации, пока полости работают при 170–200 °C. В отличие от горячеканальных систем для термопластов, это даёт нулевой отход литниковой системы, что важно, поскольку вулканизированный силикон нельзя переработать повторно. Клапанные литники на холодноканальной системе — стандартный выбор для большого числа полостей.
Заключение
Качество детали из LSR выигрывается или теряется именно на этапе проектирования литника. Точечный, плёночный, кольцевой и клапанный литники имеют чётко определённую область применения, а правила расчёта размеров — точечные литники 0.4–1.0 mm, приливы плёночных литников 0.2–0.5 mm, след от литника ≤0.1 mm на уплотнителях — настолько конкретны, что заказчик должен требовать их исполнения называя конкретные величины. В компании World Strong Rubber 28 лет производства по стандартам ISO 9001 / ISO 13485 и собственное проектирование и изготовление пресс-форм означают, что решения по литнику принимают те же инженеры, которые будут изготавливать, запускать и обслуживать вашу оснастку.
Пришлите нам чертежи или трёхмерные модели, и мы вернём обзор DFM, в котором укажем расположение литника, риск следа от литника и способ отделения на каждой критичной характеристике — прежде чем вы примете решение об изготовлении пресс-формы. Запросите расчёт стоимости уже сегодня.
Полезные материалы: изготовление пресс-форм на заказ · контроль качества · литьё LSR под давлением · экскурсия по заводу