Вакуумне формування

Вакуумне формування за суттю є варіантом технологічної операції витягування, при якому листовий пластик, розташований над або під матрицею (інструментом формування), нагрівається до певної температури, і повторює форму матриці за рахунок створення вакууму між пластиком і матрицею.

Особливістю методу вакуумного формування є можливість реалізації виробничого процесу з використанням невеликого розрідження. Такі процеси не вимагають наявності потужного устаткування, високоміцних матричних форм та значних витрат енергоносіїв. Внаслідок цього виробництво вважається економним, а готові вироби мають низьку собівартість.

Вакуумна формувальна машина для виготовлення внутрішньої оболонки корпуса холодильника

Широкі можливості для застосування автоматизованих виробничих процесів дозволяють налагодити безперервний цикл виготовлення продукції різного призначення. Важливу роль відіграє і те, що для формування використовуються готові листові заготовки, отримання яких не вимагає глибокої переробки сировини.

Стандартний метод вакуумного формування складається з декількох етапів, а саме:

• фіксування заготовки на матриці;
• нагрівання полімерного листа;
• попереднє розтягнення листа;
• відкачування повітря з матриці і втискання заготовки;
• охолодження матеріалу та вилучення виробу з матриці;
• остаточне оброблення виробу.

Фіксування заготовки

Полімерні листи кріпляться до матриці за допомогою затискної рами. Елементи фіксування повинні забезпечувати притискне зусилля, достатнє для утримання листів завтовшки до 6 мм. При автоматизованому подаванні заготовок на формування робота рухомих елементів притискної рами повинна виключати можливість пошкодження готового виробу.

Нагрівання заготовки

Головною особливістю цього етапу технології є забезпечення рівномірного прогріву всього об'єму заготовки, інакше не вдасться забезпечити щільність прилягання матеріалу до форми матриці. У технології вакуумного формування для нагрівання заготовок застосовуються, зазвичай, інфрачервоні випромінювачі та кварцові лампи.

Уся площа поверхні заготовки ділиться на декілька зон, кожна з яких нагрівається окремим елементом, а температура нагріву контролюється за допомогою спеціальних пірометрів. До закінчення процесу нагрівання лист полімеру повинен зберігати своє початкове положення. Провисання пластику компенсується подаванням стиснутого повітря для коригування форми заготовки. Завдяки цьому виключається можливість розриву матеріалу.

Попереднє розтягнення листа

У деяких випадках у процес виробництва включають попереднє розтягнення матеріалу, що називають також роздуванням. Розтягування виконується після досягнення пластиком робочої температури формування і служить для вирівнювання товщини заготовки. Процес роздування необхідний при формуванні заготовок на глибоких матрицях зі складною геометрією поверхні.

Відкачування повітря і втискання заготовки

Після попереднього нагрівання і розтягнення закріпленої заготовки в апараті для формування розпочинається відкачування повітря вакуумним насосом. При зниженні тиску всередині апарату полімерний матеріал, який досяг стану пластичності, починає облягати форму матриці.

Залежно від вимог, що ставляться до кінцевого продукту, технологія вакуумного формування, може поєднуватися з технологією штампування з використанням пуансона. У цьому випадку, крім відкачування повітря з однієї сторони, на заготовку з протилежного боку діє пуансон, профіль якого повторює профіль поверхні матриці.

Комбінацією цих методів можна добитися максимальної точності заданих форм деталей, а також забезпечити рівномірність розподілу полімерного матеріалу по поверхні матриці, повністю виключивши утворення складок та ділянок з різною товщиною.

Лист вакуумно сформованого пластику. Необхідні деталі (у цьому випадку частини моделі літака) мають бути вирізані під час остаточної обробки

Охолодження виробу та вилучення з матриці

Для уникнення пошкодження деталі, вилучення її з матриці проводиться після повного остигання матеріалу. Якщо обладнання, яке застосовується для вакуумного формування пластику, оснащене системами повітряного охолодження, час охолодження виробів може бути скорочено на 20—30 %. Вилучення деталі з матриці відбувається під дією надлишкового тиску, що створюється між деталлю та матрицею.

Для виготовлення відповідальних деталей вакуумні матриці оснащуються системами керування температурними процесами. Наявність таких систем дозволяє домагатися рівномірного охолодження виробу, що сприяє підвищенню його експлуатаційних характеристик.

Остаточна обробка

Виріб, вилучений з матриці, слід відокремити по контуру від надлишків полімерного матеріалу. Сформована деталь може служити напівфабрикатом для подальшого складального виробництва. Для цього виріб може розрізатися, в ньому можуть висвердлюватись отвори для кріпильних елементів і робитися пропили для вставок.

• товщини пластику, що використовується, варіюються від 0,05 до 6 мм, а вироби за габаритами можуть сягати 5 м;
• можливість вилучення деталі з форму уручну;
• відносно низька вартість матриці;
• невисока вартість обладнання для вакуумного формування.