Изготовление металлических форм

Когда слышишь про изготовление металлических форм, многие представляют просто фрезеровку стали, но на деле — это постоянный компромисс между термообработкой и усадкой материала. Вот на том проекте для Sunleaf в прошлом месяце пришлось переделывать выталкиватели три раза, потому что расчёт деформации под 80°C дал погрешность в 0,1 мм — для литья под давлением это критично.

Почему сталь ведёт себя непредсказуемо

Возьмём P20 — казалось бы, базовая сталь для пресс-форм, но если не выдержать температуру закалки до 540°C, получишь неравномерную твёрдость по всему блоку. Один раз пришлось списыть готовую форму именно из-за этого: визуально всё идеально, а при первом цикле литья появились микротрещины в зоне литника.

Особенно проблемно с тонкостенными изделиями, где толщина стенки 1,2 мм. Тут даже шлифовка после ЧПУ требует ручной доводки — автоматика не чувствует, где остались напряжения. Мы в Sunleaf для таких случаев всегда делаем пробные отливки из полипропилена, прежде чем запускать серию.

Кстати, охлаждающие каналы — отдельная история. Если расположить их слишком близко к поверхности формы, получишь конденсат в готовых деталях; если далеко — цикл литья увеличивается на 15-20%. Приходится чертить с запасом, но клиенты вечно хотят сэкономить на металле.

Цифровизация в литье: где она реально помогает

У нас на сайте https://www.sunleafcn.ru пишут про цифровые производственные ресурсы, но на практике это значит, что мы сначала гоняем 3D-модель в симуляторе Moldflow. Показывает, где будет усадка, как поведёт себя расплав. Раньше такие вещи узнавали только после изготовления оснастки — отсюда и брак в 30% случаев.

Но даже симуляция не панацея. Например, для акриловых линз мы до сих пор используем ручную полировку — никакой робот не повторяет микрорельеф поверхности так, как это делает опытный мастер. Да, это дорого, но альтернатива — бракованные партии.

Интересно, что многие заказчики из Европы до сих пор присылают чертежи в 2D, хотя мы давно перешли на 3D-модели. Приходится конвертировать, теряя время, но зато избегаем разночтений в размерах.

Типичные ошибки при проектировании пресс-форм

Самое больное место — недостаточные углы съёма. Казалось бы, элементарно, но каждый второй новый технолог пытается сэкономить и сделать 0,5° вместо минимальных 1,5°. Результат — задиры на форме и испорченные изделия.

Ещё забывают про усадку материала. Например, нейлон даёт усадку 1,5-2%, а АБС — всего 0,5%. Если не учесть это при проектировании формы, размеры готовой детали будут плавать.

Лично я всегда советую заказчикам Sunleaf делать пробную партию из 50-100 штук перед запуском массового производства. Да, это дополнительные расходы, но они в разы меньше, чем переделывать оснастку.

Кейс: пресс-форма для медицинского корпуса

В прошлом квартале делали форму для корпуса аппарата ИВЛ — требования по чистоте поверхности были жёстче, чем обычно. Пришлось использовать сталь марки Stavax ESR с зеркальной полировкой.

Самым сложным оказалось изготовить формы для вентиляционных решёток — толщина перемычек 0,8 мм. Фрезеровщики ругались, говорили, что электроды для EDM будут ломаться. В итоге сделали комбинированно: основу — фрезеровкой, тонкие элементы — электроэрозией.

На сборке столкнулись с проблемой совмещения разъёмов — допуск ±0,02 мм, а тепловое расширение давало ±0,05. Пришлось пересчитывать и делать компенсационные зазоры, которых изначально не было в проекте.

Экономика производства форм: что не пишут в учебниках

Многие думают, что изготовление металлических форм — это в основном стоимость материала. На самом деле, 60% цены — это работа: проектирование, ЧПУ, EDM, шлифовка, сборка.

Особенно дорого обходятся сложные системы выталкивания — когда нужно 20-30 стержней с точным позиционированием. Один такой проект для Sunleaf занял 340 часов чистого времени против стандартных 180.

Срок службы формы — отдельная тема. При литье стеклонаполненного поликарбоната ресурс стали редко превышает 500 тысяч циклов, тогда как для полипропилена те же формы служат по 2-3 миллиона. Об этом клиентов предупреждаем сразу, чтобы потом не было претензий.

Перспективы и тупиковые направления

Сейчас все увлеклись 3D-печатью металлических форм, но пока это дорого и нестабильно. Для прототипов — да, удобно, но для серии поверхность получается пористой, требует долгой обработки.

А вот гибридные подходы интересны: когда основу делаем традиционными методами, а сложные элементы — аддитивными технологиями. В Sunleaf пробовали для декоративных панелей — вышло на 15% дешевле, чем полностью на ЧПУ.

Главное, что изменилось за последние годы — скорость проектирования. Раньше на сложную форму уходило 2-3 недели, сейчас — 5-7 дней. Но сборка и доводка по-прежнему требуют времени, тут автоматизация почти не помогает.

Вместо заключения: о чём молчат поставщики

Никто не рассказывает новичкам, что даже идеально изготовленная форма может не работать из-за неправильной настройки термостатов или плохого сырья. Мы в Sunleaf всегда просим образцы материала от заказчика перед началом работы.

Ещё важный момент — логистика. Готовые формы весом под тонну требуют специальной упаковки и креплений, иначе при перевозке появляются микротрещины. Проверено на горьком опыте.

В целом, изготовление металлических форм остаётся ремеслом, где опыт значит больше, чем дорогое оборудование. Можно купить самый современный станок, но без понимания, как поведёт себя сталь под нагрузкой, хорошую оснастку не сделать.