как изготовить матрицу для пластиковых форм

Изготовление матриц для литья силикона

На гиктаймс уже писали о литье пластмасс в силиконовые формы, но в этот раз мы будем лить силикон в пластмассу.

Краткая предыстория. Стала перед нами задача: изготовить энное количество резиновых кнопок от ключей автомобиля по образцу. Пробовали мы их печатать на 3D принтере из резинового филамента, но качество не устроило. Тогда-то и пришла мысль реверсировать технологию литья в силикон. Что из этого вышло, читайте под катом.

Обзор технологий

Литьё пластмасс под давлением
Не совсем резина, но суть та же: специальная машина — термопластавтомат (ТПА) — доводит сырье (2) до температуры плавления и через выходную фильеру (3) впрыскивает расплав в пресс-форму (4,6). Как правило, в качестве исходного сырья используются термопласты.

Плюсы: технологичность, высокая скорость получения изделия, широчайший перечень материалов, высокое конечное качество, высочайшая степень детализации. Минусы: сюда же — технологичность, неоправданно высокая стоимость для домашнего применения, большое потребление электроэнергии, окупаемость исключительно на больших тиражах.

Литьё в силиконовые формы
Технология проста и изящна, кто желает ознакомится подробнее, может пройти по ссылкам в заголовке, ну а здесь приведу краткое описание. Мастер-модель помещают в ванночку и заливают жидкой силиконовой смесью, спустя некоторое время силикон затвердевает. Получившееся абы-что разрезают и достают из него мастер-модель. Благодаря своим физическим свойствам, силикон сразу же принимает изначальную форму с пустотелостью в виде мастер-модели, куда и следует заливать что угодно твердеющее. Затвердевшее что угодно, извлекают тем же путем, что и мастер-модель.

Плюсы: простота, дешевизна, повторяемость. Минусы: не все так просто, пузыри в изделии, местами довольно длительный процесс, ограниченный спектр материалов, грязища — потом ходишь и ко всему прилипаешь.

Итак, поехали! Потренировавшись немного на кошках, было принято решение изготовить матрицу не на основе силикона, а на основе тех же пластиков, что льют в эти самые силиконы. Принцип здесь тот же: два компонента реактопласта смешиваем между собой и заливаем в готовую матрицу до отверждения. Есть ряд причин, почему я решил не использовать силикон в качестве матрицы. Во-первых, даже при использовании большого количества разделяющей смазки не всегда удавалось нормально оторвать модель от матрицы, несколько штук пришлось выкинуть. Во-вторых, силиконовые матрицы довольно быстро приходят в негодность, особенно если их кипятить для ускорения процесса полимеризации. В-третьих, силикон все же деформируется, особенно если выжимать пузырьки воздуха вручную, а не компрессором. В-четвертых, у меня было много пластика и мало силикона, правда, после нескольких неудачных попыток успеть влить смесь в матрицу до ее полимеризации, ситуация изменилась на противоположную. Ну и в-пятых, просто хотелось «как на заводе». Классическая пресс-форма состоит из матрицы (как правило, нижняя часть) и пуансона (обычно верхняя, создающая давление, часть). Начать я решил с изготовления матрицы, в которую и будет «влита» мастер-модель.

Сразу прошу прощения за возможную скрытую рекламу на визитках, постарался все убрать пот каты, изначально не ставилась цель размещать пост здесь. Как видно, сама деталь небольшая, а значит в качестве опалубки можно использовать ламинированные визитки. Ламинация, помимо эстетически гладкой поверхности, позволяет обойтись без использования разделяющего состава. Отталкиваясь от предыдущего опыта, я решил что модель будет не просто лежать задней частью на визитке, а на небольшом пластилиновом возвышении. В результате изделие будет как бы утоплено в ванночке, что даст дополнительную возможность избежать пузырей.

Приклеил суперклеем к пластилину, иначе не клеится.

Результат

Для прижима пуансона, я решил в матрицу «влить» четыре шпильки по краям. Суть такова: задняя часть кнопок, та, что приклеена к пластилиновой ванночке, есть ответная часть для пуансона, к которой он будет прижиматься. Соответственно в эту же часть мы будем «вливать» резьбу.

На фото часть резьбы закрыто трубкой, это ответная часть пуансона.

Поскольку очень сложно на глаз выставить параллельность шпилек, на другой визитке я продырявил в тех же местах отверстия и собрал что-то вроде вот такого каркаса:

Как видим, концы с резьбой обращены внутрь матрицы.

Результат с опалубкой будет выглядеть уже так:

В качестве непосредственно материала для заливки я использовал то, что рекомендовал продавец со словами: «Держит 120 по цельсию и твердеет за три минуты». Собственно, сие представляет картонную коробочку с двумя баночками желтого и синего цветов по пол-литра каждая. Жижа в баночках прозрачная, одна жиже другой. Ну то есть содержимое синей банки более густое, а содержимое желтой банки имеет желтоватый оттенок. После полимеризации состав теряет прозрачность и становиться, даже и не знаю как выразиться иначе, но нежно белым. Хим состав толком не известен, на желтой написано: 4,4′-Methylenebis(phenyl isocyanate) и предупреждение о срочной и неумолимой гибели в самых страшных муках, если вдруг что. Зато синяя баночка нам сообщает, что «No hazardous ingridients», но WARNING таки имеется и на ней. Так или иначе, но детей Советского Союза не запугать такими пустяками, а значит работать будем с тем, что имеем.
Собственно, фото банок:

Мешать все это дело необходимо в пропорции один к одному, что чертовски удобно, в отличии от силикона, в который надо влить 3-4% катализатора. Поди отмерь, когда конечное изделие весит полграмма!

Если смешивать в любых пропорциях разные варианты содержимого из всех четырех баночек (желтой, синей, силикон и катализатор силикона), то не произойдет ровным счетом ничего. Ибо фазы жидкостей не совпадают и они не смешиваются. Зато, если смешать все вместе, да еще и в нужных пропорциях, мы получим невнятную массу, похожую на очень хрупкий пенополиуретан.

Итак, поехали!
Готовим пропорции:

При помощи банки и компрессора от холодильника обезгаживаем (избавляемся от газов то бишь):

… не успеваем ничего сделать. Смесь затвердела.

Зато теперь у меня есть красивое абы-что и минус одна пятая пластика:

Это, кстати, весьма важный момент: необходимо точно знать и быть уверенным в том, что именно ты собрался делать. Если весь процесс выполняется вручную, включая смешивание, дегазацию, переливание туда-сюда, надо понимать, что время жизни смеси должно быть достаточным для выполнения всех этих процедур. Ну и масса мелких моментов, которые сложно предусмотреть, не имея печального опыта или совета бывалых. Например, камера дегазации. Я ее собрал на коленке из компрессора от холодильника и стеклянной банки с крышкой. Вроде ничего сложного, но сразу же вылезла масса багов. Первое — из банки невозможно достать руку, если в это время держать стаканчик.
Вот как-то так я выглядел, когда в первый раз попытался это сделать:

Второе — шланг от компрессора входит ровно в центр крышки от банки, соответственно, при нормализации давления воздух с силой бьет ровно в центр смеси. Как результат, минус вторая пятая часть пластика и белые, непрозрачные стенки банки. Третье — шланг короткий и твердый, так и норовит опрокинуть мелкую и легкую баночку с содержимым. Минус третья пятая пластика. Разумеется, после этого я все свои действия стал продумывать наперед, с различными вариантами развития событий. В результате кое-чего смог таки добиться:

Должен сказать, что в этом случае я решил обойтись без использования компрессора. Далее необходимо «раздеть» матрицу:

Очистить от пластилина и полюбоваться результатом:

Поставить на место мастер-модель

И собрать новую опалубку:

Сюда мы будем заливать смесь, которая сформирует пуансон, это ответная часть матрицы. Разумеется, чтобы шпильки не залило пластиком, на них насажены трубки. При желании, их потом можно вытянуть из пуансона. Нутро необходимо смазать разделительным составом, я для этого использую восковой раствор в форме спрея.

Результат после снятия опалубки:

Небольшая обработка и вот результат:

Пару слов о пластике. В процессе полимеризации пластик может довольно сильно греться, причем нагрев ускоряет реакцию. Соответственно, чем больший объем смешиваем, тем больше тепла выделяется и тем быстрее твердеет смесь. Это надо учитывать. Промежуточная стадия — гель — длится буквально минуту, на этом этапе еще есть возможность исправить небольшие огрехи. После полной полимеризации получается изделие, напоминающее по фактуре слоновую кость. Он легче ABS и менее прочен, вроде температуру держит лучше. Легко обрабатывается механически, клеится, красится (лучше использовать краситель в процессе смешивания компонентов), тонет в воде, горит. При сильном нагреве сначала переходит в менее твердую фазу, затем становится очень пластичным. Но не текучим! То есть его нельзя мять, иначе он просто треснет. При деструктивном перегреве пластик начинает крошиться, внезапно превращается в текучую массу, становится прозрачным и меняет свой цвет на цвет жженого сахара. Вонища и все такое конечно присутствует. Можно ли его использовать в качестве замены термопластов? Смотря для чего, но в общих случаях да, а учитывая тот факт, что это не самый прочный вариант из существующих на рынке — однозначно можно.Ну и теперь то, ради чего все это дело затевалось — изготовление силиконовых копий. Поскольку, силикон был у меня только белый,…

… а кнопки нужны черные, пришлось импровизировать с тонером от лазерного принтера:

Я уже упоминал о сложностях с подбором соотношения силикон/катализатор, здесь выручил инсулиновый шприц. Все это дело я размешал и получившуюся каку намазал сперва на пуансон, а затем остатки влил в матрицу, где и пригодилась «впуклость», которую я сделал из пластилина.
UPD hungry_ewok в комментариях обратил внимание на использование неподходящих пластиковых стаканчиков для замеса смеси — материал стаканчика ускоряет реакцию. То-то я думаю в стекле дольше сохранялась смесь.

Результат после обрезки:

Выводы
Технология рабочая, сложного ничего нет, материалы доступные. Для дома или мелких серий отличный вариант. Для больших изделий подходит так же, как и термопласты. Очень серьезный минус — это грязюка. Может это я такой свин, но тот факт, что я обгадил донельзя свое рабочее место, очень расстраивает.

Источник

Матрицы для стеклопластика и болваны для матриц: технология изготовления

Серийное и мелкосерийное производство, связанное с отливкой изделий, начинается с изготовления болвана и матрицы. Это один из самых ответственных этапов, так как от качества изделия будет зависеть качество каждого следующего конечного продукта. Матрицы из стеклопластика подходят для отливки изделий ручным способом, а также холодного прессования.

Матрицы из стеклопластика: этапы изготовления

Самым первым этапом становится создание болван-матрицы или болван-формы (об этом мы расскажем ниже). По готовому болвану изготавливается матрица. Для формы используют стеклопластик или углепластик и специальные матричные гелькоуты.

После финишной обработки болвана, в том числе нанесения восков при необходимости, начинается процесс изготовления матрицы. Гелькоут можно наносить двумя способами:

Матричный гелькоут наносится в несколько этапов, слоями разной толщины, обязательно выдерживается до состояния готовность «на отлип». После обработки ровингом или склеивающей пастой, начинается укладка матричного стеклопластикового ламината.

Важно стекломаты укладывать без неровностей и пузырей воздуха. Для этого при необходимости используют предварительный раскрой матов. Каждый слой покрывается специальными полиэфирными смолами.

Еще один важный этап – нанесение армирующего слоя, который обеспечит необходимую прочность и жесткость матрицы, сделает ее устойчивой на изгиб и разрыв, исключит возможность деформации в результате использования. Отлитая матрица обязательно шлифуется и полируется, чтобы убрать даже микроскопические шероховатости и неровности, а затем наносится разделитель – условно постоянный слой, который поможет относительно легко вынимать из матрицы готовые детали.

Для удобства и долгого срока службы матрицы из стеклопластика, в зависимости от формы и способа заливки, оснащают ушками, выемками, ручками, ножками, что обеспечивает аккуратную эксплуатацию и долговечное использование.

Болван матрица:

Болван-матрица изготавливается либо из того же материала, что и конечное изделие, но чаще всего создается из любого чернового материала. Например, для изготовления матричных болванов нередко используют:

После финишной обработки болваны для матрицы обязательно шпатлюются, красятся и покрываются специальными лаками. Это необходимо для создания идеально гладкой непористой поверхности, что обеспечит глянцевую поверхность изделия и исключит возникновение эффекта «закипания».

Для создания сложных болванов используются фрезерные станки с ЧПУ (числовым программным управлением), которые позволяют создавать точные копии с минимальной погрешностью по размерам, при этом работают с различными материалами.

Где заказать?

Наша компания вот уже почти 15 лет работает на рынке резки и фрезеровки, мы располагаем современной технической базой, высокотехнологичными фрезерными ЧПУ-станками и опытным персоналом. Принимаем заказы на изготовление мастер-моделей для литья и болванов для матриц. Работаем преимущественно с деревом, МДФ, пенополистиролом и пластиком.

Сотрудничаем как с частными лицами, так и с корпоративными клиентами. К нам нередко обращаются для изготовления болванов для создания матриц, которые в дальнейшем будут использоваться при производстве катеров, запчастей автомобилей и другой техники.

Наше производство расположено в Санкт-Петербурге, но с работаем с клиентами из разных регионов, отправляя заказы посредством транспортных компаний.

Источник

Технология изготовления форм, силиконовых или полиуретановых форм и матриц, как сделать форму для отливки из гипса или бетона

В этой стать будет рассказано, как правильно изготовить матрицу из силикона, в которую можно будет заливать силикон для создания форм и изделий. Такими изделиями могут быть скульптуры, балясины, элементы малой архитектуры, декоративные изделия, статуэтки, сувениры, свечи и другие различные сложные объемные изделия, изготавливаемые из гипса, бетона, олова, воска, полимеров, жидких пластиков, полиуретана и других заливочных масс предназначенных для заливки в формы.

Также расскажем, как изготовить гипсовые, бетонные или другие изделий в домашних условиях.

Обучение производству силиконовых сложных объемных форм и изготовлению матриц из силикона.

В качестве модели для изготовления формы возьмем колесо от тележки. Чтобы снять с него форму, изначально необходимо замерить колесо для подбора подставки под матрицу. Для подставки подойдет обычное мебельное ДСП (новое или старое) либо любой другой материал с главной и ровной поверхностью.

Затем снимаем размеры с подставки и делаем рамку из такого же мебельного ДСП и скручиваем все четыре стороны шурупами.

Затем прилаживаем рамку к подставке и очерчиваем внутренние размеры, для того чтобы затем приклеить нашу модель, то есть колесико к подставке.

Далее берем пластелин и обклеиваем сначала углы, высота пластилина ровно на уровне середины колесика

Прилепливаем пластилином нашу модель ровно до половины и устанавливаем и закрепляем рамку, далее поправляем пластилин

Затем берем болтики как на картинке, если нет, можно взять деревянные чепики мебельные или сделать самому и вставить до половины в пластилин.

Итак, наша мастер модель готова, затем на матрицу наносим разделительную систему и приступаем к приготовлению силикона для заливки в матрицу. Сначала наливаем в отдельную чистую емкость силикон, а затем берем еще одну емкость и наливаем другой компонент, строго соблюдая вес в соотношении компонентов, смотреть рекомендации производителя силикона.

После того как отмеряли два компонента, берем еще одну чистую емкость большего размера и сливаем оба силиконовых компонента и тщательно перемешиваем их. После перемешивания силиконовых компонентов, берем еще одну емкость и переливаем наш двухкомпонентный перемешанный силикон в эту емкость. Это делается для того, чтобы при заливке силикона в матрицу, туда не попали не перемешанные компоненты, которые находились на стенах емкости, поэтому силиконовую массу готовую к заливке необходимо перелить в чистую емкость, не очищая стенки емкости, чтобы не попал не перемешанный силикон.

Готовый силикон к заливке, медленно с одного угла заливаем в нашу приготовленную матрицу.

Залитая силиконом матрица оставляется на 24 часа для застывания силикона. После того как силикон застыл, начинаем разбирать нашу залитую силиконом матрицу.

Снимаем с нашей матрицы дно подставку и отделяем от матрицы и части формы пластилин.

Затем очищаем подставку и бортовые доски, а также залитую до половины модель и начинаем все собирать и скручивать.

После того как собрали матрицу, тщательно наносим разделительную систему, разделитель в данном случае показан в виде спрея. Затем берем кусочек пластилина и лейку и сооружаем будущую горловину для заливки формы, горловина устанавливается в самой высокой точке нашей модели, там, где в основном может скапливаться воздух при заливке формы заливочными смесями и растворами.

Дальше заливаем нашу собранную и разделенную разделителем матрицу, залитая силиконом мастер модель должна стоять залитой силиконом не менее 24 часа.

Через 24 часа разбираем нашу матрицу.

Полностью разобрав готовую матрицу, начинаем подготовку матрицы, формы из силикона для заливки в нее заливочных смесей.

Необходимо сделать отверстие для выхода воздуха из силиконовой формы при заливке ее растворами или смесями, отверстие делаем чуть ниже заливочной горловины, это можно сделать металлической или медной трубкой срезав ее на срез, чтобы легче и аккуратнее сделать отверстие в форме для выхода воздуха.

Теперь рассмотрим как заливать изготовленные формы из силикона жидкими пластиками (любыми другими смесями, растворами, гипсом и легкими сплавами, а также воском и парафином).

Начинаем заливать в изготовленную силиконовую форму такой удобный материал, как жидкий пластик. Перед заливкой, формы из силикона стягиваем с помощью изоленты или скотча. Форму необходимо поставить под уклоном, чтобы смог выходить воздух при заливке формы

Открываем емкости с компонентами жидкого пластика, в принципе это практически так же, как и с силиконом.

После подготовки жидкого пластика к заливке форм начинаем заливать силиконовую форму.

Через несколько часов формы можно разбирать, в зависимости, чем Вы заливали формы.

И вот теперь есть новенькое готовое изделие из пластика, а также форма из силикона, с которой теперь можно выливать сотни таких изделий.

Источник