L'emmotllament per compressió es va utilitzar per primera vegada per modelar cautxú, però la gamma de materials amb què treballa s'ha ampliat molt des de llavors. Molts articles al teu voltant es van fer amb modelat per compressió, i avui encara pot ser una solució de fabricació excel·lent per a tu.
Què és l'emmotllament per compressió?
L'emmotllament per compressió és un procés de producció que utilitza un motlle escalfat a dues cares, superior i inferior, per comprimir un material modelable en una forma o forma determinada pel motlle. Tant la calor com la pressió són aspectes importants del procés d'emmotllament per compressió. La calor ajuda el material utilitzat per a l'emmotllament per compressió a fondre o curar-se segons el tipus de material utilitzat. La pressió obliga el material suavitzat a fluir uniformement a les cavitats del motlle.
Tal com suggereix el seu nom, les forces de compressió són clau per a aquest mètode d'emmotllament. El tonatge de premses utilitzades pot arribar fins a les 2500 tones. L'emmotllament per compressió és un mètode de fabricació excel·lent per a la producció de grans volums.
El procés d'emmotllament per compressió
El procés d'emmotllament per compressió té algunes variacions depenent del tipus de material amb què treballeu. Tanmateix, el procés principal es pot dividir en sis passos bàsics.
Pas 1: Preparació de la màquina per a l'emmotllament
Hi ha diferents tipus d'equips d'emmotllament per compressió, però cadascun s'haurà de preparar d'alguna manera abans que comenci un cicle de producció. Això pot incloure accions com:
- Neteja del motlle
- Polvorització d'un agent d'alliberament
- Encendre el foc i preescalfar el motlle
- Col·locació d'insercions, etc.
Aquestes accions són essencials i faltar un pas podria provocar una peça defectuosa o danyada.
Pas 2: mesurar i carregar el material d'alimentació
La quantitat de material plàstic utilitzat en l'emmotllament per compressió s'ha de mesurar amb precisió. Això ajuda a garantir la coherència entre els productes. Massa material al motlle pot provocar diversos problemes, com ara:
- Quantitats excessives de flaix que s'han de tallar
- Desenvolupant reptes
- Motlles danyats
- Baixa precisió dimensional
D'altra banda, massa poc material pot donar lloc a una peça que no tingui la densitat adequada, que tingui una mala qualitat superficial o fins i tot que faltin seccions de material.
Quan es mesura la quantitat correcta de material, es col·loca a la cavitat del motlle. El material d'emmotllament es pot preescalfar abans de col·locar-lo al motlle. Això pot ajudar a reduir el temps del cicle.
Pas 3: tancar el motlle/comprimir el material
Un cop el material està en el seu lloc, el motlle es tanca per aplicar la compressió que força el material a totes les parts de la cavitat del motlle. També es pot aplicar calor al motlle en aquesta etapa per suavitzar el material o per ajudar a curar materials termoestables.
El tancament del motlle té lloc a una velocitat predeterminada per a temps de cicle més ràpids. La velocitat tampoc pot ser massa alta, ja que el material es pot desplaçar des de l'interior de la cavitat del motlle.
Pas 4: Curat o refredament
Després de tancar el motlle, el material es manté al seu lloc durant un cert temps, normalment d'1 a 5 minuts. El material es curarà per a un plàstic termoestabl durant aquest període. El curat és el procés on es produeix la reticulació en el polímer, donant lloc a una peça sòlida amb propietats específiques.
En el cas dels termoplàstics, la peça formada dins del motlle es refreda durant aquest període fins que és prou dura per ser retirada sense danyar-se.
Pas 5: Desmotllament
Durant aquest pas, s'obre el motlle i s'elimina la part sòlida del motlle. Els pins d'expulsió i altres sistemes mecànics poden ajudar amb això. En alguns casos, el desemmotllament es pot fer a mà.
Algunes peces tenen un procés de desemmotllament més complicat que d'altres. Per exemple, per a una peça modelada amb l'ajuda d'inserts, els inserts s'han d'eliminar en algun moment durant l'etapa de desemmotllament.
Pas 6: Postprocessament
Després d'haver retirat una peça del motlle, és possible que hagi de passar uns quants passos més abans que es consideri a punt. Retallar l'excés de material o flaix és un procediment habitual en aquesta etapa. Altres parts poden necessitar tractament tèrmic per reduir les tensions internes o netejar.
Disseny de motlles en emmotllament per compressió
L'èxit en l'emmotllament per compressió comença amb el disseny del motlle adequat per a la vostra part.La mecànica de l'emmotllament per compressió posa certes limitacions a les característiques que pot tenir una peça. És important tenir en compte aquests límits per garantir que la peça dissenyada es pugui fabricar.
Les màquines d'emmotllament per compressió es poden utilitzar per modelar peces amb dissenys complexos, però aquestes fan que el procés sigui més difícil.
Un disseny complex pot afegir diversos passos al procés. Aquests dissenys també poden dificultar que el material flueixi i arribi a totes les parts del motlle. Els passos addicionals signifiquen cicles de producció més llargs i costos més elevats, mentre que un flux de material deficient pot provocar defectes a la peça.
Facilita l'expulsió de peces
S'ha de tenir en compte la facilitat d'expulsió de la peça a l'hora de dissenyar una peça perquè les peces que són difícils d'expulsar poden tenir els problemes següents:
- Temps de cicle llargs
- Mal acabat superficial
- Trencament durant l'expulsió
Dos factors que faciliten l'expulsió de les peces són l'ús d'angles d'esborrany en el disseny del motlle i evitar els retalls.
Trieu un gruix de paret adequat
Tant les parets gruixudes com les primes poden suposar un problema a les peces modelades. Les parets gruixudes són propenses a la formació de buits interns. Això és causat perquè les seccions exteriors de les parets es refreden molt més ràpidament que les seccions interiors.
Les parets primes no tenen la força per resistir les forces deformants induïdes pels canvis de temperatura. És més probable que es deformen o es distorsionin d'alguna manera a mesura que una part es refreda.
Aquests reptes fan que el disseny del motlle hagi de triar un gruix de paret òptim en funció de les necessitats estructurals de la peça i del flux del material. Les costelles s'utilitzen sovint per aconseguir peces fortes sense seccions de paret gruixudes.
Considereu el material
Els diferents materials es comporten de manera diferent durant el procés d'emmotllament per compressió. Alguns materials no fluiran tan fàcilment com altres. Altres escalfaran o refredaran a un ritme més lent o més ràpid. Alguns materials també poden expandir-se o reduir-se durant algunes etapes del procés.
El disseny del motlle ha de tenir en compte aquests fets per evitar la fabricació de peces defectuoses o de dimensions incorrectes.
Disseny per durar
L'emmotllament per compressió es classifica com un mètode de fabricació de gran volum. Això vol dir que el motlle utilitzat ha de durar molt de temps i servir per a moltes peces.
Per garantir que això sigui així, el motlle s'ha de dissenyar de manera que es minimitzi l'efecte nociu de les altes temperatures i pressions.
Les parts del motlle que es poden danyar més fàcilment s'han de dissenyar per ser fàcils de reparar. Això reduirà el temps d'inactivitat en cas que calgui substituir o reparar aquestes peces.
Materials per a l'emmotllament per compressió
L'emmotllament per compressió és un dels pocs processos de fabricació que poden funcionar tant amb termoestables com amb termoplàstics. Això amplia molt la gamma de productes que es poden fabricar mitjançant aquest procés. Alguns materials habituals que s'utilitzen ara inclouen silicona, epoxi i HDPE.
Silicona
La silicona és un material elastomèric sorprenent que substitueix el cautxú natural en moltes aplicacions. Té una millor resistència a la temperatura i funciona molt bé com a aïllant. També és més durador que el cautxú i es pot utilitzar tant en aplicacions mèdiques com de qualitat alimentària.
La silicona és ideal per a l'emmotllament per compressió perquè flueix fàcilment, cosa que li permet omplir bé les formes del motlle.Silicona s'utilitza habitualment per produir juntes, segells i peces d'equips mèdics.
PU
La PU, també coneguda com a poliuretà, fa que les peces tinguin una gran resistència a l'impacte, resistència a l'abrasió i duresa.Depenent de la formulació, una peça de PU podria tenir moltes qualitats físiques diferents.
Aquest termoestable flueix fàcilment i amb modelat per compressió es pot utilitzar per fer rodes, segells, corrons, etc.
HDPE
El polietilè d'alta densitat és un termoplàstic que es fon fàcilment i flueix bé en estat fos. Es pot utilitzar per a l'emmotllament per compressió de peces bastant complexes. Aquest material té molt bona estabilitat dimensional i resistència a l'impacte.
L'emmotllament per compressió s'utilitza per a la fabricació de peces HDPE per a aplicacions industrials i d'automoció.
PTFE
El politetrafluoroetilè presenta excel·lents propietats antiadherents i també és altament resistent als productes químics. El PTFE és un bon material per a l'emmotllament per compressió perquè flueix fàcilment. Els coixinets, les juntes i les peces per a l'aïllament elèctric es poden modelar amb PTFE.
Comparació amb altres processos d'emmotllament
L'emmotllament per compressió i l'emmotllament per injecció es comparen amb freqüència perquè ambdós processos utilitzen motlles. Tot i que hi ha un grau important de superposició, aquests dos mètodes de fabricació són significativament diferents i solen satisfer necessitats de fabricació diferents.
Motlle obert vs tancat
L'emmotllament per compressió utilitza un disseny de motlle obert. El material es col·loca a la cavitat del motlle exposada abans que la part superior del motlle es tanqui a sobre.
D'altra banda, l'emmotllament per injecció utilitza un disseny de motlle tancat. El material s'injecta en un motlle que ja està tancat. Hi ha passadissos per a la introducció de material o ventilació.
Disseny de peces
La naturalesa oberta dels motlles utilitzats per a l'emmotllament per compressió fa que sigui un bon procés per fer peces grans amb geometries no complicades, com ara panells. Les peces com ara els para-xocs de cotxes es poden fer fàcilment mitjançant aquest procés.
La naturalesa tancada dels motlles d'emmotllament per injecció el converteix en un procés excel·lent per a la producció de peces amb dissenys més complicats. Els materials s'introdueixen al motlle a una pressió elevada que li permet fluir en formes complexes.
Cost de configuració
La configuració d'una operació d'emmotllament per injecció acostuma a ser més car que la configuració per a l'emmotllament per compressió.Els costos d'eines són força elevats perquè han de ser capaços de manejar les altes pressions del procés d'emmotllament per injecció i controlar estretament els paràmetres del procés.
L'eina per a l'emmotllament per compressió no costa tant, i això la converteix en una millor opció quan el volum de producció és menor.
Temps de cicle
Els cicles d'emmotllament per compressió poden oscil·lar entre un i sis minuts. Alguns cicles d'emmotllament per injecció, d'altra banda, poden ser tan baixos com dos segons.
Hi ha casos en què els temps de producció per a l'emmotllament per injecció són de més d'un minut, però generalment és el procés més ràpid i és una opció excel·lent per a la producció en massa.
Aquesta diferència de temps de cicle prové del fet que els processos d'emmotllament per injecció solen estar totalment automatitzats, mentre que l'emmotllament per compressió pot ser manual amb peces que necessiten temps per curar-se abans de ser expulsades. La càrrega de materials i l'expulsió de peces també es poden fer manualment en l'emmotllament per compressió.
Nivell de precisió
El procés d'emmotllament per injecció és un procés molt més precís en comparació amb l'emmotllament per compressió.Els motlles utilitzats per a l'emmotllament per injecció estan fets de materials molt resistents. És menys probable que desenvolupin defectes que afectin les formes i dimensions de les peces.
El nivell de precisió és prou alt com perquè les peces modelades per injecció no necessitin cap processament posterior.
Opcions de material
Tot i que l'emmotllament per injecció funciona bé amb molts materials, un cas especial amb l'emmotllament per compressió és que pot utilitzar un compost d'emmotllament a granel o un compost d'emmotllament de làmina. Aquests materials contenen fibres tallades i es poden utilitzar per fabricar peces compostes.
L'emmotllament per injecció no pot fer ús d'aquests materials i no és adequat per fer peces fetes de materials compostos.
Avantatges i inconvenients de l'emmotllament per compressió
L'emmotllament per compressió ha sobreviscut durant més d'un segle. Això és perquè té avantatges que inclouen:
- Menor cost d'eines:Els equips associats a l'emmotllament per compressió, com ara les premses hidràuliques, no són tan complicats com els equips utilitzats per a l'emmotllament per injecció. Això fa que sigui menys costós iniciar una operació d'emmotllament per compressió.
- Millor per a la producció de baix volum:El menor cost de les eines d'emmotllament per compressió ho fa millor per a volums de producció baixos. Això es deu al fet que es necessiten menys productes per arribar a l'equilibri.
- Ideal per a articles grans:Els principals factors limitants pel que fa a la mida i el pes de les peces fetes mitjançant l'emmotllament per compressió són el tonatge i la mida de la premsa. Per tant, l'emmotllament per compressió s'utilitza habitualment per fabricar peces més grans en comparació amb l'emmotllament per injecció i altres processos.
- Les insercions són possibles:L'emmotllament d'inserció és l'emmotllament d'un material sobre un altre. Això és possible amb l'emmotllament per compressió si s'utilitzen els mètodes i les eines adequats.
- Parts fortes:L'emmotllament per compressió produeix peces denses que són força robustes gràcies a les grans forces de compressió que utilitza.
- Compatibilitat de materials:L'emmotllament per compressió és compatible amb molts tipus diferents de materials, inclosos els compostos impregnats de fibra.
Aquest mètode de fabricació no sempre és adequat per a alguns productes. Els desavantatges de l'emmotllament per compressió inclouen:
- Complexitat de la part:El nivell de complexitat que es pot aconseguir mitjançant l'emmotllament per compressió no és pobre, però no pot competir amb l'emmotllament per injecció i algun altre procés.
- Temps de producció:Els temps de producció per a l'emmotllament per compressió són més llargs que els de l'emmotllament per injecció.
- Processament posterior:Sense les mesures adequades, el flaix pot ser un problema important en l'emmotllament per compressió. Aquest excés de material s'ha de retallar i aquest pas addicional pot ser car.
Les aplicacions de l'emmotllament per compressió
L'emmotllament per compressió es pot utilitzar per fer una àmplia gamma de peces a partir de polímers termoplàstics i termoestables. Alguns exemples d'aquests són:
- Parts elèctriques:Els endolls, les plaques frontals, els interruptors i altres components elèctrics es poden fer mitjançant l'emmotllament per compressió.
- Dispositius electrònics:Amb aquesta tècnica es poden fer peces de teclats, controladors de joc, etc.
- Peces d'automòbil:Els panells grans i altres parts dels vehicles es poden fer mitjançant l'emmotllament per compressió.
- Parts del dispositiu mèdic:Les màscares de respiració i altres dispositius mèdics es fabriquen mitjançant modelat per compressió.
Conclusió
L'emmotllament per compressió no té la sofisticació de l'emmotllament per injecció, però segueix sent el millor mètode per fer certs tipus de productes.
Aquest procés de fabricació és senzill i els materials fins i tot es carreguen manualment al motlle. Malgrat la seva senzillesa, produeix productes amb una resistència molt alta i un bon acabat superficial, i fins i tot pot gestionar algunes geometries complexes.
L'emmotllament per compressió ara funciona amb molts materials termoestables i termoplàstics i els seus productes s'utilitzen en moltes indústries.