Урок 2.6Придать формуГлава 2 · Формование пластмасс и резины

Компрессионное прессование (SMC, BMC, резина)

Заготовка прессуется и отверждается в горячей форме

Компрессионное прессование помещает отмеренный кусок материала в горячую открытую форму, затем закрывает форму и сжимает, пока материал не заполнит полость и не затвердеет. Это классический способ делать резиновые уплотнения и прокладки и армированные волокном автомобильные панели. Материал отверждается (необратимо схватывается в результате химической реакции), а не просто остывает.

Фото: Sam D. Wilbur, CC BY-SA 4.0, через Wikimedia Commons

Компрессионное прессование · 4 шага в нагретой формеЦифры в кружках соответствуют шагам ниже. Четыре панели показывают один цикл в нагретой двухсоставной форме.

Как это работает

Загрузить заготовку. Взвешенный кусок материала, называемый заготовкой, помещают в нагретую нижнюю половину формы. Это может быть сырая резина, SMC (листовой формовочный материал: листы смолы с рублеными стекловолокнами) или BMC (объёмный формовочный материал: замазкоподобная смесь смолы и волокон).
Прессовать. Гидравлический пресс опускает нагретую верхнюю половину. Давление, обычно от десятков до нескольких сотен бар на деталь, заставляет материал растекаться и заполнять каждый угол полости.
Отвердить. Пресс удерживает форму закрытой при температуре обычно около 140–180 °C. Нагрев запускает сшивание (химические связи, объединяющие молекулы в единую сетку), и деталь схватывается навсегда. Тонкая плёнка излишка материала — облой — выдавливается по разъёму.
Открыть и извлечь. Пресс раскрывается, и выталкиватель выталкивает деталь. Облой срезают вручную, для резины — галтовкой в условиях замораживания, для композитов — механической обработкой.

Поскольку материал почти не перемещается, длинные стекловолокна остаются целыми, что даёт деталям из SMC и BMC высокую прочность при малом весе.

Ключевые факты

Материалы: Каучуки (натуральный, EPDM, силикон, фторэластомер); реактопластичные композиты SMC и BMC; также меламиновые и фенольные смолы
Типичные детали: Кольца круглого сечения, прокладки, клавиатуры, панели кузовов автомобилей, капоты грузовиков, электрические коробки, меламиновая посуда
Размер детали: От небольших уплотнений в несколько граммов до автомобильных панелей длиной более метра
Точность: Обычно около ±0,1–±0,3 мм; толщина зависит от облоя по разъёму
Качество поверхности: Копирует форму; панели из SMC могут получаться достаточно гладкими, чтобы их красить как кузовные детали автомобилей
Подходящая партия: От сотен до сотен тысяч деталей
Стоимость оснастки и оборудования: Формы дешевле литьевых того же размера: от нескольких тысяч долларов для резины до сотен тысяч для больших панелей из SMC; прессы — от десятков тысяч до миллионов долларов
Скорость: Обычно 1–10 минут на цикл, определяется временем отверждения

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Простые прочные формы без литников и впусков
Мало отходов материала; длинные волокна остаются целыми
Большие прочные жёсткие композитные детали
Работает с толстыми и наполненными каучуками и реактопластами

Ограничения

Циклы медленнее, чем при литье под давлением
Облой нужно срезать с каждой детали
Трудно делать очень сложные формы, глубокие тонкие рёбра или жёсткие допуски
Заготовки нужно взвешивать и укладывать, часто вручную

Где применяется

АвтомобилестроениеКапоты, двери багажника и кузовные панели из SMC; резиновые уплотнения, втулки и проходные втулки
ЭлектротехникаКоммутационные коробки, корпуса счётчиков, изоляторы из BMC
ПромышленностьКольца круглого сечения, прокладки, диафрагмы, уплотнения клапанов
Потребительские товарыСиликоновые клавиатуры, кухонные коврики, меламиновые тарелки
АвиацияВысокопрочные композитные кронштейны и фитинги

Как узнать процесс

Резиновые детали с тонким гребнем или зачищенным краем вдоль одной линии, где был удалён облой.
Нет следа литника или впуска, поскольку материал не впрыскивали.
На панелях из SMC — слегка крапчатая или с узором волокон обратная сторона и толстые ровные стенки.
Ощущение твёрдости и термостойкости: при нагреве деталь обугливается, а не плавится.

Сравните с

Литьё под давлением2.1впрыскивает расплав в закрытую форму; быстрее и детальнее, но формы дороже, а волокна короче.Каландрование2.7тоже работает с резиной, но делает непрерывные листы между валками, а не фасонные детали.Трансферное формование смолы и инфузия10.2ещё один способ делать композитные детали: жидкую смолу вгоняют в сухие волокна в закрытой форме.

Смотрите

Elastech Solutions · Объяснение компрессионного формования резины для начинающих

Sofeast · Шаги и терминология, снятые на заводе

IDI Composites · От заготовки SMC до готовой композитной детали

Taitian Press · Гигантский пресс на 4 500 тонн делает автомобильные детали

Смотреть реальные фото

Википедия: компрессионное формование — схема процесса и основные типы форм
Википедия: листовой формовочный материал — материал SMC и его производственная линия
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Загрузить заготовку, прессовать, отвердить нагревом, извлечь и срезать облой.
Формует материалы, которые схватываются химически: каучуки и реактопласты с волокнистыми наполнителями.
Простые формы и длинные волокна, но циклы медленнее, чем при литье под давлением.