Литье под давлением и штамповка: два способа изготовления металлических корпусов кнопок

Корпус металлической пуговицы изготавливается одним из двух способов, и выбор определяется при первом обсуждении новой формы. Пуговица литьём под давлением формируется в пресс-форме из расплавленного сплава, поэтому её форма ограничена тем, что может выйти из формы. Штампованная пуговица формируется из плоского листа путём вырубки и прессования, поэтому её форма ограничена тем, во что можно изогнуть лист.

Оба способа приводят к одному и тому же результату — детали с покрытием, которая крепится на одежду, а разница проявляется в стоимости оснастки, себестоимости единицы при объёме, достижимой детализации и допусках. В этой статье рассказывается о том, как работает каждый из способов формирования пуговицы и как выбрать между ними.

1. Два способа в процессе формовки пуговиц

Два способа начинаются с разных материалов, и именно в этом кроется большинство их различий. Литьё начинается со слитка, который плавится и впрыскивается в стальную пресс-форму, поэтому форма создаётся путём добавления материала. Штамповка начинается с рулона листового металла, который режется и прессуется, поэтому форма создаётся путём удаления и смещения материала.

Цикл короткий. Расплавленный сплав при температуре около 400 градусов Цельсия впрыскивается, выдерживается под давлением в течение 1-3 секунд, и деталь затвердевает до открытия формы. Одна полость может совершать цикл каждые 15-25 секунд, а многополостная оснастка увеличивает выпуск без пропорционального увеличения затрат труда.

Из процесса вытекают три характеристики. Сложный рельеф может быть получен за один впрыск, поэтому логотип или текстурированная поверхность не требуют дополнительных затрат сверх инструмента. Толщина стенки должна оставаться в пределах диапазона, потому что толстое сечение остывает медленнее и усаживается, отходя от поверхности. А пористость может оставаться внутри детали там, где сплав не заполнил полностью.

Пористость важна, потому что она проявляется позже. Деталь с внутренними пустотами может покрыться раковинами при гальванике или раскрыться при запрессовке хвостовика, и оба дефекта появляются на готовой детали, а не на литьевой машине. Поэтому Difei Button проверяет разрез, а не внешнюю поверхность.

3. Штамповка корпусов пуговиц из листового металла

Качество кромки штампованной детали — одно из её преимуществ. Обрезанная кромка острая и ровная, что делает её подходящей для видимой окантовки, и она устраняет линию шва, которая есть у литой детали и которую необходимо обрезать или скрывать.

Ограничение — глубина. Штампованная деталь не может легко нести глубокий рельеф, потому что металл должен течь в форму без разрывов, и чем глубже вытяжка, тем больше позиций требуется инструменту.

4. Выбор между кнопкой из литья под давлением и штампованной

Выбор сводится к четырём вопросам, и любой из них может решить дело: сколько деталей на поверхности несёт дизайн, каков годовой объём, насколько жёстким должен быть допуск на диаметр и какую нагрузку должна выдерживать деталь.

Детали на лицевой стороне предпочтительно выполнять литьём. Глубокий логотип, канатный край или объёмная фигура легко выполняются в форме и дороги в штамповке, так как каждый такой элемент требует своей формовочной позиции, а металл должен быть достаточно пластичным, чтобы принять форму.

Количество изделий определяет выбор: при малых объёмах выгоднее более дешёвая оснастка, при больших — более низкая себестоимость единицы. Штамп для простого диска быстро окупается, а литейная форма стоит дороже, но при достижении нужного объёма производит более сложную деталь по более низкой цене за штуку.

Допуски и прочность отдают предпочтение штамповке, когда деталь должна быть тонкой и прочной, и литью — когда деталь должна быть толстой и массивной. Тяжёлая декоративная пуговица, которая должна ощущаться весомой в руке, — это классический случай литья, а тонкая шайба или люверс — штамповки.

5. Оснастка в процессе формовки пуговиц

Оснастка — это самое крупное отдельное решение в процессе формовки пуговиц, и его труднее всего отменить. Форма или прогрессивный штамп изготавливаются под одну конфигурацию, и последующее изменение формы означает изготовление нового инструмента или доработку существующего, затраты на которые редко окупаются.

Прежде чем изготавливать инструмент, нужно ответить на три вопроса. Сколько деталей форма должна выпустить за свой срок службы, ведь ресурс инструмента ограничен. Будет ли меняться форма детали, и если да, есть ли возможность доработать инструмент, а не заменять его. И у кого хранится инструмент: если он у поставщика, смена поставщика будет дорогой, а если у покупателя, его нужно где-то хранить.

Срок службы инструмента стоит включить в договор. Пресс-форма из закалённой стали для литой детали обычно выдерживает 100,000 циклов и более до капитального обслуживания, а последовательный штамп для штампованной детали измеряется в ходах и на простой форме может превысить эту цифру. Ни одна из этих цифр не является гарантией, и обе зависят от сплава и обслуживания.

Если форма детали может меняться, первый инструмент стоит изготовить со съёмной вставкой, чтобы можно было изменить деталь без замены корпуса. Это единственное решение сэкономило многим проектам полную стоимость переоснастки.

6. Качество поверхности после пробного запуска литья под давлением

Литая кнопка получает отделку иначе, чем штампованная деталь, потому что литая поверхность несёт тонкий поверхностный слой, который необходимо удалить перед нанесением покрытия. Этот слой является границей, где сплав соприкасался с формой, и включает в себя разделительный агент и мелкую текстуру поверхности, оставленную инструментом.

Подготовка поверхности состоит из трех этапов. Галтовка или вибрационная полировка удаляет поверхностный слой и скругляет кромку. Отдельная зачистка линии разъема необходима, если форма оставляет видимый облой. Затем следует очистка перед нанесением покрытия, поскольку любые остатки в пористой поверхности проявятся в виде пузырей после покрытия.

Именно пористость является причиной того, что литая деталь требует более длительной подготовки к покрытию. Покрытие над подповерхностной пустотой может вздуться при нагреве детали, и пузырь появится через несколько недель после поставки, а не на линии гальваники.

Если для литой детали указана блестящая отделка, стоит уточнить, полируется ли деталь перед нанесением покрытия или отделка повторяет текстуру формы. Эти два варианта дают заметно разные результаты на грани 15 мм.

7. Допуски и пружинение штампованных металлических кнопок

Штампованная металлическая кнопка обеспечивает более жесткий допуск по диаметру, чем литая, поскольку инструмент определяет контур напрямую, а не через усадочную форму. Диаметры можно выдерживать в пределах примерно от 0.05 до 0.10 мм на хорошо обслуживаемом штампе.

Пружинение является основным источником отклонений. Листовой металл слегка восстанавливается после снятия давления пресса, поэтому сформованная поверхность пружинит назад на небольшую величину, и готовый купол получается более пологим, чем инструмент. Этот эффект усиливается с ростом прочности материала и уменьшением радиуса гиба.

Три способа контролируют это. Перегибайте инструмент на ожидаемую величину пружинения, чтобы деталь после освобождения попадала в размер. Держите рулон от одного поставщика и одной степени нагартовки, потому что изменение степени нагартовки меняет величину возврата. И проверяйте первые детали каждого рулона, так как новый рулон может находиться в другой точке поля допуска.

Допуск по толщине так же важен, как и допуск по диаметру для штампованной детали. Рулон, который на 0.05 мм тоньше номинального, уменьшает стенку готовой кнопки, и на маленькой детали эта разница составляет значительную долю всего материала. Difei Button проверяет первые детали каждого нового рулона по размеру инструмента, чтобы смена рулона не прошла незамеченной.

8. Планирование процесса формовки пуговиц для новой формы

Планирование новой формы — это последовательность решений, а не единичный выбор, и правильный порядок позволяет избежать большей части затрат. Последовательность идёт от функции детали к материалу, затем к маршруту, затем к инструменту и, наконец, к отделке.

Функция стоит на первом месте, потому что она быстро исключает варианты. Деталь, которая должна выдерживать усилие на растяжение, противостоять коррозии во влажной среде и оставаться тонкой, исключает несколько комбинаций материала и маршрута ещё до создания чертежа.

Далее следует решение о маршруте, и стоит проверить физический образец по каждому маршруту, где оба варианта жизнеспособны. Литой образец и штампованный образец одной и той же номинальной формы по-разному ощущаются в руке, и покупатель, который подержал оба, принимает решение быстрее, чем тот, кто видел два чертежа.

Оснастка расценивается исходя из фиксированной формы и заявленного объёма, и её стоимость должна указываться вместе со сроком изготовления образцов. Difei Button (Guangzhou) Co Ltd предоставляет образец литой пуговицы и образец штампованной металлической пуговицы по одному и тому же чертежу, если оба маршрута открыты, поэтому сравнение проводится на объектах, а не на описаниях.

9. Часто задаваемые вопросы

9.1 В чем разница между пуговицей, отлитой под давлением, и штампованной пуговицей?

Пуговица литья под давлением формируется путем впрыскивания расплавленного сплава в стальную пресс-форму, поэтому ее форма создается из жидкого металла и может иметь глубокий рельеф за один цикл. Штампованная металлическая пуговица вырезается и прессуется из листового рулона, поэтому ее форма создается за счет смещения твердого металла, и стенка остается однородной. Литье подходит для сложных декоративных поверхностей и более тяжелых деталей, которые должны ощущаться в руке, а штамповка подходит для тонких деталей, точных диаметров, однородных стенок и чистых обрезанных кромок.

9.2 Какой метод лучше подходит для новой формы пуговицы?

Четыре вопроса позволяют быстро решить: насколько насыщен деталями дизайн лицевой стороны, потому что глубокий рельеф легко отлить, но дорого штамповать, и каков годовой объем производства, потому что более высокие затраты на оснастку для пресс-формы должны окупиться. Насколько жестким должен быть допуск на диаметр — это говорит в пользу штамповки. Какую силу или вес должна выдерживать деталь: для тяжелой детали подходит литье, а для тонкой прочной — штамповка. Любой из ответов может определить метод.

9.3 Почему пористость важна в процессе формовки кнопки?

Пористость — это пустота, оставшаяся внутри литой детали, где сплав не заполнил полностью, и снаружи она невидима. Она важна, потому что проявляется позже, а не на литьевой машине. Подповерхностная пустота может привести к появлению язв при гальваническом покрытии, образованию пузырей при нагреве готовой детали или раскрытию при запрессовке хвостовика в корпус. Поэтому литая деталь требует более длительной подготовки перед гальваническим покрытием, чем штампованная, и поэтому стоит проверять разрез перед утверждением новой пресс-формы.

9.4 Насколько точно можно выдерживать размер металлической штампованной кнопки?

Штамп непосредственно контролирует контур, а не через усадочную форму, поэтому диаметр можно выдерживать в пределах примерно 0,05–0,10 мм на хорошо обслуживаемом инструменте. Основное отклонение возникает из-за пружинного отката, так как лист слегка восстанавливается после снятия давления пресса. Перегиб инструмента, использование рулона от одного поставщика и одной температуру, а также проверка первых партий каждого нового рулона вместе обеспечивают сохранение размеров готовой детали, и контроль толщины так же важен, как и контроль диаметра, потому что потеря стенки 0,05 мм — это реальная доля для кнопки диаметром 10 мм.