В области пресс-формования (compression moulding) композитных материалов успех определяется тремя ключевыми факторами: точным проектированием полости формы, эффективной вентиляционной (выпускной) системой и надёжным техническим обслуживанием формы. В Zhejiang MDC Mould Co., Ltd. (MDC Mould) наша инженерная философия объединяет эти элементы в каждом инструменте, который мы создаём для SMC, BMC и других термореактивных композитов.

Критическая роль полости формы в композитных пресс-формах

Геометрия и конструкция полости формы являются сердцем всей системы пресс-формы. В процессе композитного пресс-формования полость должна учитывать не только окончательную форму детали, но и управлять потоком материала, ориентацией волокон и процессом отверждения. Ошибки в проектировании полости приводят к дефектам, таким как неполное заполнение, линии спаев, неправильная ориентация волокон или коробление.

Основные аспекты проектирования включают:

• Ориентация волокон и укладка заряда: Полость должна обеспечивать равномерное размещение листового пресс-материала (SMC) или массового пресс-материала (BMC) для равномерного распределения волокон.
• Потоковые каналы и пути заполнения: Геометрия полости должна минимизировать турбулентность потока и обеспечивать полное заполнение при типичных давлениях (50–150 бар) и температурах (130–160 °C), используемых при пресс-формовании SMC.
• Контроль толщины стенок и рёбер: Единообразная толщина стенок, поддерживаемая рёбрами или усилениями, повышает механическую прочность и снижает усадку и деформацию смолы.
• Интеграция термоконтроля: Полость должна иметь встроенные каналы нагрева/охлаждения, распределённые по зонам, чтобы управлять температурными градиентами, влияющими на отверждение и стабильность размеров. Неправильное распределение температуры напрямую вызывает дефекты деталей и усталость формы.

Вентиляция и выпуск: почему это приоритет в проектировании пресс-форм

Вентиляция — удаление захваченного воздуха, летучих газов и избыточной смолы — является критически важным, но часто недооцениваемым аспектом при проектировании композитных пресс-форм. Без эффективной системы выпуска детали могут страдать от пористости, вздутий, слабой межслоевой адгезии или дефектов поверхности.

Основные моменты проектирования:

• Микровентиляционные канавки: Малые контролируемые зазоры (~0,02–0,05 мм) или просверленные отверстия по линии разъёма способствуют выходу воздуха во время сжатия и потока смолы.
• Вакуумная поддержка: Включение вакуумных каналов под полостью помогает удалить летучие вещества и значительно снижает содержание пустот — особенно важно для деталей SMC с классом поверхности А. MDC Mould регулярно применяет эту технологию в высокоточных инструментах.
• Стратегическое расположение вентиляционных каналов: Вентиляция не должна мешать потоку материала; отверстия располагаются в точках окончания заполнения, чтобы смола не уходила в вентиль, а полностью заполняла деталь.
• Поддержание чистоты вентиляционных каналов: Со временем канавки могут засоряться или изнашиваться, что повышает пористость и увеличивает процент брака. Регулярная проверка крайне важна.

Обслуживание и продление срока службы пресс-форм

Пресс-форма эффективна лишь при надлежащем техническом обслуживании. В MDC Mould долгосрочная надёжность обеспечивается сочетанием точного производства и строгих процедур обслуживания.

Элементы обслуживания включают:

• Полировка поверхности и повторное покрытие: Высокоточные полости требуют защитных покрытий (твёрдый хром, никель или PVD), чтобы сохранить качество поверхности и предотвратить прилипание композитного материала.
• Проверка температурной калибровки: Периодическая проверка зон нагрева/охлаждения предотвращает отклонения в размерах изделий со временем.
• Очистка вентиляционных каналов: Поддержание их в рабочем состоянии обеспечивает стабильное качество деталей и предотвращает образование пустот.
• Контроль выравнивания и геометрии: С помощью 3D-сканирования или CMM-измерений проверяется, остаётся ли геометрия полости в пределах допуска после длительной эксплуатации. MDC применяет этот метод регулярно.
• Плановое восстановление формы: Для массового производства пресс-формы могут проходить восстановление каждые 100 000–500 000 циклов в зависимости от абразивности материала и условий эксплуатации. Это значительно продлевает срок службы и снижает совокупные затраты.

Интегрированный подход: от полости до вентиляции и обслуживания

Истинная ценность достигается, когда проектирование полости, стратегия вентиляции и план обслуживания объединяются в единую систему управления жизненным циклом пресс-формы.

В MDC Mould мы реализуем процесс, при котором:

1. На ранней стадии проектирования CAE-моделирование прогнозирует пути потока, ориентацию волокон и эффективность вентиляции.
2. Во время изготовления формы геометрия полости и вентиляционные каналы проверяются с помощью 3D-сканирования и испытаний потока.
3. На этапе запуска в производство датчики давления, температуры и вакуума помогают подтвердить стабильность работы инструмента.
4. Во время серийного производства процедуры обслуживания обеспечивают чистоту каналов, качество поверхности и стабильность температурных зон — снижая количество брака и повышая повторяемость.

Почему это важно для качества и экономической эффективности композитных деталей

Точное проектирование полости гарантирует размерную точность и прочность детали. Эффективная вентиляция снижает внутренние дефекты, улучшает качество поверхности и ускоряет цикл производства. Надёжное обслуживание сохраняет стабильность инструмента при длительных сериях, сокращает простои и снижает количество отходов. Всё это обеспечивает:

• Повышенный процент годных изделий с первого цикла
• Сокращённое время цикла и более высокую производительность
• Меньший риск гарантийных претензий из-за дефектов деталей
• Снижение совокупной стоимости владения пресс-формой

Для высокотехнологичных отраслей — таких как автомобилестроение, авиация и архитектура — такая точность и стабильность создают значительное конкурентное преимущество.

Заключение

Успех проекта композитного пресс-формования основан на трёх ключевых элементах: проектировании полости, эффективности вентиляции и дисциплинированном обслуживании формы. Владение этими аспектами позволяет компаниям, таким как MDC Mould, создавать пресс-формы, обеспечивающие высокое качество изделий из SMC/BMC, минимизирующие дефекты и повышающие производительность. Если вам требуются передовые решения для пресс-форм — будь то для автомобильных деталей, архитектурных панелей или серийных композитных изделий — команда MDC Mould готова оказать поддержку на всех этапах: проектирование, производство и техническое сопровождение.

Свяжитесь с нами через www.zjmdc.com для получения индивидуальных решений и технических консультаций.