Вакуумное формование

В наиболее простом виде оборудование для вакуумного формования состоит из вакуум-камеры, зажимной рамы, нагревательной панели и вакуум-насоса. Форму, частично полую внизу и перфорированную, помещают над отверстием для отсоса воздуха. Диаметр перфорированных отверстий не должен превышать 0,8 мм во избежании их деформаций. Края отверстий должны быть закруглены с максимальным радиусом - 2-3 толщины листа. Термопластичный лист укладывают над вакуум-формой и плотно прижимают с помощью рамы, образуя воздухонепроницаемую полость. Лист нагревают до высокоэластичного состояния, нагреватели отводят, и воздух из камеры быстро откачивают вакуум-насосом. Атмосферное давление над листом плотно прижимает его к форме, где он охлаждается в достаточной степени для того, чтобы сохранялась форма изделия. Зажимную раму поднимают, сформованный лист удаляют из формы, а избыток материала отрезают.

Последовательность процесса показана на рис.1.

Рисунок 1 Последовательность вакуум-формования:

1 - лист, 2 - форма, 3 - вакуумная камера, 4 - нагреватель, 5 - к вакуум-линии.

Существует ряд вариаций метода, описанного выше, включая методы с предварительной вытяжкой и процесс с вспомогательным пуансоном. В процессе с предварительной вытяжкой форму размещают на поршне в вакуумной камере. Поршень поднимается вместе с формой и вытягивает ею размягченный лист непосредственно перед вакуумированием (рис. 2). Определенная предварительная вытяжка снижает утонение листа в углах формы.

Рисунок 2 Последовательность вакуум-формования с предварительной вытяжкой:

1 - лист, 2 - форма, 3 - подъемный столик, 4 - нагреватель, 5 - поднятый подъемный столик, 6 - к вакуум-линии.

Процесс с вспомогательным пуансоном (механо-вакуум-формование) особенно ценен для глубокого формования. Используют гидроцилиндр, па котором укреплена форма с приблизительными очертаниями изделия. Вспомогательный пуансон опускают на лист непосредственно перед вакуумиронанием (рис. 3).

Рисунок 3 Предварительное формование вспомогательным пуансоном.

Горячую "воздушную подушку" вокруг пуансона часто применяют для того, чтобы избежать следов пуансона на листе, и для более равномерного деформирования. Функции пуансона - подать достаточное количество материала к нижней части полости формы для формования, например контейнера, и распределить оставшийся материал равномерно по бокам изделия. Окончательное распределение толщины стенок зависит от ряда переменных, включая размеры и материал пуансона, температуры пуансона и листа, глубину и скорость предварительной вытяжки. Материал пуансона и его температуру нужно рассматривать совместно. Хорошие результаты могут быть получены при использовании пуансона из алюминия или других теплопроводных материалов в строго определенном температурном интервале. Если температура низка, то высокая теплопроводность становиться недостатком. Пуансон тогда существенно охлаждает лист, что приводит к получению емкости со слишком толстым дном и тонкими боковыми стенками.

Преимущество пуансона с низкой теплопроводностью состоит в том, что он может иметь покрытие, и, таким образом, работать в более неравномерных условиях.

Следующая важная переменная в процессе со вспомогательным пуансоном - это "втягивание" материала листа в форму. Возможность втягивания обусловлена расширением нагретого листа. Если в этом случае лист закреплен только но периметру зажимной рамы, то излишек материала из прилегающих участков может быть втянут в форму. Затягивание обычно нерегулируемо или неконтролируемо из-за сложной конфигурации прилегающих к форме участков, особенно в многогнездных формах. Если, однако, край зажима непосредственно соседствует с боковыми стенками изделия, то втягивание невозможно.

Существует возможность контролируемого втягивания. Оно обеспечивается, когда кромка образует кольцо вокруг формующего отверстия на расстоянии около 3-5 мм. Этого количества материала достаточно для контролируемого втягивания. Если расстояние между индивидуальными полостями увеличивать, то ширина кольца также может быть увеличена, что способствует большему втягиванию и лучшей равнотолщинности стенки.

Три случая показаны на рис. 4.

Рисунок 4 Вакуум-формование с вспомогательным пуансоном с различными степенями втягивания (проскальзывания):

а - без втягивания, б - контролируемое втягивание, в - неконтролируемое втягивание;
1 - лист, 2 - пуансон, 3 - зажимная рама, 4 - форма, 5 - корпус формы, 6 - к вакуум-линии.

Среди различных способов термоформования следует особенно отметить формование выступающего контура (позитивных форм), при котором используется предварительная пневмовытяжка. В этом процессе лист предварительно вытягивают в пузырь подачей сжатого воздуха в вакуумную камеру перед поднятием формующего стола. Это уменьшает возможность утонения в острых или возвышающихся частях позитивных форм. Если образуется слишком большой пузырь, существует опасность возникновения излишка материала при формовании. Это можно предотвратить установкой фотоэлектрического элемента со сканирующим лучом на заданной высоте над листом так, что воздух автоматически отключается, когда пузырь пересекает луч. Устройство подачи воздуха можно использовать также для извлечения с его помощью готового изделия из формы. Обычно при помощи именно этого метода добиваются равномерной толщины растянутых деталей.

Деформации сформованных деталей избегают, благодаря повышенной температуре формования, медленному охлаждению, относительно низким температурам, при которых происходит извлечение деталей из форм, а также тому, что обработка краев происходит сразу же после извлечения деталей из форм. Для формования и выбора соответствующих инструментов, необходимо принимать во внимание усадку листов, которая может достигать 0,5 % (для листов KOMADUR).

Формование листов KOMADUR может производиться с помощью всех типов оборудования при условии его защиты со всех сторон от потоков воздуха.