Режимы и расчёты

Точный режим нельзя взять из таблицы: он зависит от марки материала, толщины листа, конкретной машины и самой формы. Но прикидка нужна, чтобы начать с разумной точки, а не перебирать всё подряд.

Температура листа

У каждого материала есть окно между «ещё не тянется» и «уже плывёт». Ориентиры по материалам собраны в разделе материалы: от 100–150 °C у жёсткого ПВХ до 180–220 °C у поликарбоната. Внутри окна работает простое правило: ближе к нижней границе — меньше провисание и лучше проработка текстуры, ближе к верхней — глубже вытяжка и меньше риск разрыва.

Полипропилен выделяется узостью окна: он переходит из жёсткого в текучее состояние резко, и без зонного контроля нагрева стабильности от него не добиться.

Время нагрева

Время растёт быстрее толщины: тепло идёт внутрь листа медленно. Удвоение толщины обычно означает больше чем вдвое дольше нагрев. Отсюда практическое следствие: толстый лист греют дольше и на меньшей мощности, иначе поверхность перегреется и побелеет раньше, чем прогреется середина.

Признак готовности у большинства материалов — провисание листа на определённую величину; её замеряют и используют как рабочий критерий, он надёжнее секундомера, потому что сам учитывает температуру цеха и состояние нагревателей.

Степень вытяжки и толщина стенки

Степень вытяжки — отношение площади поверхности готового изделия к площади исходного участка листа. Материал никуда не добавляется, он только растягивается, поэтому средняя толщина стенки примерно равна толщине листа, делённой на степень вытяжки.

Для вакуумной формовки без пуансона-помощника практический предел — примерно трёхкратная вытяжка, и глубина детали не превышает её ширины. Дальше дно и углы утоняются настолько, что рвутся; выход — пуансон-помощник или предварительная вытяжка, которые перераспределяют материал до включения вакуума.

Расчёт даёт только среднее. Реальная толщина всегда неравномерна: при негативной формовке толще остаются стенки у края, при позитивной — дно, первым коснувшееся формы. Поэтому толщину листа подбирают по самому тонкому месту, а не по среднему.

Температура формы

Холодная форма мгновенно забирает тепло в точке касания: материал там застывает и перестаёт тянуться, а на поверхности остаётся матовый отпечаток. Слишком горячая — изделие долго не набирает жёсткость и ведёт его при съёме. Поэтому формы под серийную работу термостатируют: подогревают до стабильных нескольких десятков градусов и держат эту температуру от цикла к циклу. Стабильность здесь важнее конкретного значения.

Усадка

Остывая, изделие уменьшается. Типичная линейная усадка аморфных материалов — около 0,3–0,8 %, у полипропилена заметно больше. Форму делают с припуском, но точную величину определяют по первому оттиску: на неё влияют и температура формы, и время охлаждения, и геометрия детали.

Время охлаждения

Это обычно самая длинная часть цикла. Снять изделие раньше, чем оно наберёт жёсткость, — получить коробление, которое уже не исправить. Ускоряют охлаждение вентиляторами, водяными каналами в форме или распылением воды, но равномерность важнее скорости: если одна сторона остывает на металле, а другая на воздухе, деталь поведёт.

Как подбирать

Менять по одному параметру за раз и записывать результат. Разумный порядок: сначала температура и время нагрева, затем скорость подъёма формы и момент включения вакуума, затем охлаждение, и только потом правка оснастки. Полезно замерять толщину стенки в одних и тех же точках каждого оттиска — это показывает, куда уходит материал, задолго до того, как дефект станет явным.

Найденный режим стоит записать как карту: температуры по зонам, время нагрева, провисание, скорости, время охлаждения. Без неё повторить удачную партию через месяц не получится.

Дальше: дефекты и их причины, контроль качества. К началу: заметки о термоформовании.