Технология литья уплотнений из полиуретана

Доброго времени суток уважаемы читатели и пользователи Drive2.

В этой статье, я решил приоткрыть завесу клонирования ступичных колпачков и прочих пластиковых деталей автомобилей. Делаю я это отчасти для осознания сути формирования цены на копии в умах автовладельцев, отчасти для передачи опыта и во избежание ошибок допущенных мной.

P.S. Если вас мало интересует техническая составляющая данной статьи, рекомендую дочитать (или пролистать) до окончания, я думаю Вы будете удивлены, в отношении истории разработки данной концепции, я бы даже назвал эту историю — разрушением ещё одного мифа…

Итак начнём с мат.части в отношении ступичных колпачков )

1. Ступичный колпачок Melber (толщина стенок 1,5 мм, толщина лицевой пластины 1,0 мм)
2. Температура нагревания порядка 80° С (при экстренном торможении).
3. Гибкость пластика, достаточная для фиксации, и достаточная для предотвращения трещин.
4. Опционно. Минимизирование воздушных пузырей, для возможности вакуумного напыления алюминия.

Теперь немного о технологии.

1. Клонируемая деталь обрабатывается восковой разделительной смазкой, при необходимости — дорабатывается, и помещается в контейнер.
2. Специальным двухкомпонентным силиконом заливается первая часть матрицы.
3. Расчёт необходимого кол-ва и мест креплений воздухоотводов с последующей установкой.
4. Заливка второй части матрицы двухкомпонентным силиконом.

5. Подготовка двухкомпонентного пластика.
5.1. Быстрого отверждения (время жизни готовой смеси 5-7 минут, период отверждения 60 мин.)
5.2. Длительного отверждения (время жизни готовой смеси 20-30 минут, период отверждения 4,5 часов.)
6. Добавление красителя.
7. Дегазация подготовленного пластика.
8. Заливка матриц (стянутых жгутами (резинками)) под давлением, методом шприцевания.

9. Извлечение точного клона детали.
10. Доработка надфилем и наждачной бумагой технологических изъянов.
11. Покрытие грунтом (пластиформ).
12. Окрас, или вакуумное напыление алюминия.

Обзор предложений специализирующихся на копировании / клонировании.

1. Создание матрицы (силиконовой формы) — 3500 руб. (МСК), 2500 руб. (регионы).
2. Стоимость одной копии (полиуретан) при тираже от 20 единиц — 650 руб. (МСК), 340 руб. (регионы).
3. Лишь две компании в МСК были готовы произвести копирование детали с плоскостями толщиной менее 2 мм.
4. Вакуумное напыление за единицу – от 700 руб. (МСК), от 410 руб. (регионы).
5. И да, совсем забыл, ещё необходим качественный оригинал, мне он обошёлся в €130 с учётом доставки из Германии (e-Bay).

Краткий обзор подходящих для наших целей предложений на рынке двухкомпонентного полиуретанового пластика.

1. Smooth-Cast 300 — жидкий полиуретановый пластик ярко-белого цвета с низкой вязкостью, сверхкоротким временем жизни и отверждения. Made in USA.
2. Jeticast 70 быстроотверждающийся заливочный пластик белого цвета с низкой вязкостью. Made in Chine.
3. ЮниКаст F/S – средне и долгоотверждающийся заливочный пластик со средней вязкостью. Сделано в России.

Выбор обусловлен следующими параметрами:

1. Твёрдость по Шор не менее 60 D.
2. Температура тепловой дисторсии не менее 100 ⁰C.
3. Усадка не более 3%.
4. Доступность приобретения.
5. Простота в работе.
6. Стоимость и время хранения после вскрытия упаковки.
В итоге было решено использовать Smooth-Cast 300, но после ряда неудачных опытов новичков в этом деле, выбор пал на ЮниКаст (Slow). Позже, после «набития рук», мы снова вернулись к SmothCast-300.

По причине слишком тонких граней и плоскостей, в процессе производства мы имеем 15-20% бракованных изделий (не проливаются лепестки). Не смотря на использование пластика со сверхнизкой вязкостью, а также дегазации готовой смеси, полностью решить проблему пузырьков воздуха в массе изделия не получилось, что ведёт ещё к 30% браку при вакуумном напылении алюминия.

А теперь, как и обещал — разрушение ещё одного мифа, на личном опыте, и в этот раз речь про… блондинок!
Так вот, дорогие читатели, я не разработал и не проанализировал в этом эксперименте ровным счётом ничего, кроме осознания потенциального спроса и востребованности.
Абсолютно всё нашла, проанализировала и воплотила — моя любимая, очаровательная голубоглазая блондинка с химическим образованием (МГУПП), кстати не единственным 😉
Таким образом, многие счастливые обладатели реплик ступичных колпачков Melber, равно как и реплик шильд Lada Export к этим колпачкам, обязаны возможностью своего приобретения именно ей!
Так что господа, не стоит оценивать только по внешнему виду, и будет Вам счастье!

Естественно мы не первооткрыватели данной технологии, в том числе и на Drive2, опыт подобных проектов других участников сообщества, можно прочесть по этим ссылкам:

Всем добра и счастья!
Распространение технологии в массы — приветствуется!

В связи с низкой теплопроводностью пластмасс и небольшим модулем упругости, механическая обработка этих материалов имеет свои особенности. Поскольку уплотнительные элементы являются телами вращения, практически вся механическая обработка осуществляется методом точения универсальных или специализированных токарных и токарно-револьверных станках с ЧПУ.

Рис. 1. Общий вид токарно-резольверного станка с ЧПУ SKF Economos NG-060

Механическая обработка проводится как для доработки заготовок, полученных с помощью других технологий (например, литьем под давлением), так и для получения конечной продукции из сортовых заготовок: круга и трубы.

В первом случае с целью удешевления литейной оснастки изготав-ливается максимально упрощенная пресс-форма, из которой получают заготовку с припусками на механическую доработку (Рис. 1). Данная технология достаточно широко распространена среди зарубежных производителей уплотнений, разработавших специализированные токарные станки для обработки заготовок (например, манжет).

Во втором случае, методом экструзии или центробежного литья получают сортовые заготовки в виде трубы или круга (Рис. 2), из которых методом точения получают конечную деталь.

Рис. 2. Заготовка манжеты для последующей механической обработки.

Большинство современных уплотнений гидроцилиндров получают из термоэластопластов (ТPE) на полиэфирной (TPE-E) или полиуретановой (TPE-U) основе. Требуемые скорости и подачи резания полиуретанов следующие [1]:

• Cкорость режущего инструмента — 91 — 152 м/мин;

• Подача обрабатываемой поверхности — не более 0,2 мм для твердых сортов и 0,12 мм — для мягких на один оборот.

Опыт компании RGC-Trade по эксплуатации станков с ЧПУ SKF ECONOMOS и DMH (Австрия) показал, что в программное управление данных станков заложены существенно более высокие скорости: 400 — 450 м/мин при подаче не более 0,2 мм. Причем в зависимости от диаметра обрабатываемого уплотнения программа пересчитывает частоту вращения шпинделя. Зависимость для числа оборотов шпинделя от скорости и диаметра уплотнения имеет вид: n = 1000 V/pD, об/мин.

Здесь n — частота вращения, об/мин; D — диаметр обрабатываемого уплотнения, мм; V — линейная скорость резания, м/мин.

Таким образом, рекомендуемые скорости резания могут быть приняты за нижний предел скоростей обработки полиуретанов и требуют очень хорошей заточки инструмента. Материал инструмента — быстрорежущая сталь. Учитывая высокую температуру в зоне резания и плохую теплопроводность обрабатываемых материалов, при точении лучше применять смазочно-охлаждающие жидкости.

Точность точения материалов уплотнений заметно ниже, чем при обработке металла, из-за небольшого модуля упругости и плохой теплопроводности материалов. На Рис. 3. приведены для примера допуски на точение на ЧПУ полиуретановой манжеты RG-17.

Рис. 3. Сортовые заготовки для точения уплотнений на токарных станках с ЧПУ.

Технология точения уплотнений на токарных станках с ЧПУ весьма эффективна при единичном и мелкосерийном производстве. В компании RGC-trade создано и успешно развивается торгово-производственная сеть RGC-Express, предоставляющая услугу срочного изготовления нестандартных уплотнений методом точения. Сейчас данная услуга очень востребована, поскольку сокращение времени простоя дорогостоящей строительно- дорожной и иной техники вполне окупает затраты на изготовление уплотнений.

Все производители токарных станков с ЧПУ для производства уплотнений оснащают их обширной библиотекой профилей уплотнений и оператору станка остается лишь ввести размеры посадочного места, выбрать материал и размеры заготовки. Компьютер автоматически генерирует программу обработки и запускает станок. Имеется возможность запрограммировать изготовление уплотнений, отсутствующих в прилагаемой к станку библиотеке.

При точении материалов уплотнений образуется сливная (непрерывная) стружка, поэтому все станки с ЧПУ оснащены дисковыми ножами для ее измельчения с пневматическим отводом в сборный контейнер. Общий вид станка с ЧПУ SKF Economos NG-060 показан на Рис. 4. Модельный ряд данной линейки токарных станков с ЧПУ позволяет изготавливать манжеты диаметром до 1,5 м.

Рис. 4. Допуски на точение на ЧПУ полиуретановой манжеты RG17.

Номинальный внутренний диаметр, мм

Любые требования заказчика в конструктивном индивидуальном или стандартном решении, а также необходимые физические, механические и потребительские свойства OOO "НЭСКПИ" совместно с ООО "С.П.Б" гарантированно обеспечивает в разных областях промышленного применения.

Наша компания внедряет оборудование и технологии по работе с полимерами и снабжает основными и сопутствующими качественными материалами, снабженными полным пакетом необходимой документации. Дополнительно компания обучает персонал клиентов технологии производства в этой сфере.

Технологии производства литьевых форм и арматуры

По сопутствующей заказу документации или по самостоятельным чертежам, сделанным для клиента, производят металлическую форму, литейный стержень и арматуру для литья полиуретанового изделия. Чтобы начать процесс изготовления пресс-формы, необходимо сделать объемный мастер шаблон. В главном шаблоне делают покрытие на силиконовой основе. Как только жидкость затвердевает, мастер шаблон удаляется, и в оставшуюся пустоту вводится уретановый литьевой материал, который наилучшим образом соответствует вашим потребительским характеристикам. Используя этот процесс, надо сделать несколько копий.

Форма из металла. Свободное литье

Инструменты для создания арматуры из корда

Обработка армированных сердечников печатных валиков

Подготовительные работы с поверхностями моделей, форм и арматур.

Перед литьем все внутренние поверхности моделей и литьевых форм должны быть чистыми и сухими. Потом необходимо обработать аэрозольным антиадгезивом на восковой основе или другим разделителем от налипания и затекания полимера во время литьевых процессов.

Обработка защитным покрытием литьевой формы.

Обработка защитным покрытием модели.

Подготовка формовочной смеси перед заливкой полиуретана.

Очистка поверхностей и нанесение защитных однородных слоев из адгезива или комбинированных – из праймера и адгезива.

Технологии производства полиуретанов

Производство многослойных отливок с помощью жестких форм

Слои разной твердости 2-компонентного ДУОТАНа отливаются при помощи машины СМАРТА.

Производство массивных отливок с помощью жестких форм

Сырье для литья Силкаст и Дуотан содержат 2 компонента – их применяют в литьевую специальной машине СМАРТА. Для 1-компонентного материала Монтан машина для литья не требуется.

• При помощи горизонтально расположенной формы отливается ракельный нож;

• При помощи вертикально расположенной формы со стержнем отливается вал;

• Подушки амортизаторов льется при помощи стальных пластин.

Литье полимера в замкнутый объем без форм

При помощи простой насосной установки производят заполнение шин автомомашин Тайфилом.

Производство массивных отливок с помощью упругих форм

В форму из материалов Силмонд льют сырье Пор-А-Каст.

Открытое литье без формы

При помощи материала Силкаста производится нанесение защитного слоя на плату с электронной микросхемой.

Производство тонкостенных отливок с помощью жестких форм

СМАРТА-ПЛЮС эффективна для компрессионного литья ДУОТАНА.

• для полусферической разделительной фракции;

• для изготовления усиленного сталью манжетного уплотнителя;

• Литье округлых сайлент-блоков.

Механическая отделка полиуретанов

Обработка механического характера полиуретанов неодинаковой твердости свершается с помощью специальной технологии. Наконец, наступает стадия производства на заказ литых уретановых заготовок, благодаря нашему структурному проектированию оснастки и прототипам фаз. Это просто вопрос получения в обычном рабочем процессе, мониторинге производства, заготовок, сходящих с конвейера. В зависимости от проекта, мы закончим каждую часть либо за счет сжатия, сверления, шлифования, фрезерования, пиления, пока законченные литые детали из уретана не отвечают всем требованиям допуска.

Первоначальная обточка кольцевым резцом печатных валиков. Торцы валика подрезают лезвийными резцами.

Окончательная обточка вала игольчатой фрезой.

Шлифовка вала с помощью абразивного круга.

Полировка вала абразивном материалом.

Изготовление упругих форм и жестких отливок

Используются оригинальные технологии и специальные формовочные материалы: из полиуретана делаем пресс-формы для производства формы для восковых отливок. Такие отливки идеально подходят для использования в качестве инвестиционных шаблонов для литья металла. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы произвести мастер-шаблон с соответствующим коэффициентом усадки для целевого металла — алюминия или нержавеющей стали, но также можно сделать формы из стеклопластика.

Для выработки декоративного отделочного камня используют сырье из полиуретана: литьевые гибкие формы, штампы для тиснения. От качественно выполненной формы для литья зависит красота декоративного камня, себестоимость готовой продукции. На уровень сложности рельефа отделочного камня влияет гибкость литьевой формы, упругость и прочность материала, стойкость к агрессивной среде.

Создание упругих форм с пластилиновых, восковых моделей и др.

Литьевые формы производятся прозрачными, многослойными и разъемными.

Сырье для создания форм для бетонного литья.

Жесткие отливки из быстротвердеющей полиуретановой композиции.

Контрольные операции

Все материалы, используемые в работе, проходят контроль. Для отдельных образцов проводятся специальные испытания.

Проверяется твердость и прочность отливки из полиуретана.