Jak wybrać płyty modelarskie i narzędziowe

01 Cztery popularne rodzaje płyt

Podstawowe systemy to epoksyd, poliuretan i nienasycony poliester. Płyty lekkie również są PU, lecz spieniona struktura zmienia gęstość, twardość i zastosowania względem zwykłych płyt, dlatego omawiamy je osobno.

Szczegółowa powierzchnia wymaga drobnych, równych komórek. Grubokomórkowa pianka służy zwykle jako podparcie wewnętrzne. Jednorodna drobna struktura płyty powierzchniowej ogranicza wypełnianie i szlifowanie.

02 Do ogrzewanych narzędzi rozważ najpierw epoksyd

Epoksyd to pierwszy wybór dla wzorców i form odpornych na temperaturę. Modele pokojowe zwykle nie potrzebują tej dopłaty; można wybrać PU, poliester lub lekką płytę. Przy prepregu epoksydowym ważna jest zgodność utwardzania nawet w niskiej temperaturze początkowej.

Dlaczego epoksyd przy prepregu utwardzanym około 60°C?

Typowa metoda: wstępne utwardzanie około 60°C na wzorcu, zdjęcie formy i wygrzewanie w wysokiej temperaturze. Niektóre PU wytrzymują pierwszy etap, lecz żywica na styku nadal musi prawidłowo się utwardzić.

Niektóre PU i systemy utwardzane izocyjanianami mogą hamować utwardzanie warstwy stykowej prepregu epoksydowego. Zależy to od receptury, stanu utwardzenia płyty i żywicy prepregu. Odporność cieplna i zgodność utwardzania to odrębne wymagania.

Zdecydowanie zalecamy wzorzec epoksydowy z odpowiednim uszczelniaczem porów i środkiem rozdzielającym. Przy PU lub innych płytach należy wcześniej przetestować rzeczywiste połączenie płyty, powłoki i prepregu.

Jeżeli wzorzec doświadcza tylko około 60°C, Tg około 110–130°C jest punktem wyjścia równoważącym zapas cieplny i koszt. Jeśli forma pozostaje na wzorcu podczas wygrzewania, dobrać go do maksimum całego cyklu.

03 Obrabialność i stabilność wymiarowa epoksydu

Dokładność zależy od stabilności po obróbce i zmian na gorąco. Dostateczna odporność na pękanie oraz drobna, gładka powierzchnia ograniczają naprawy i wykańczanie.

1. Stabilność po obróbce. Zachować kształt i wymiary po obróbce zgrubnej i końcowej. W klejonych blokach kontrolować utwardzenie kleju i podparcie przeciw paczeniu.
2. Mniejsza rozszerzalność. Porównywać współczynniki liniowe w rzeczywistym zakresie i szacować ruch w pierwszym utwardzaniu. Waga rośnie z rozmiarem i przyrostem temperatury.
3. Odporność na pękanie. Cienkie krawędzie, małe promienie i otwory powinny opierać się wykruszaniu oraz pękaniu podczas grzania, chłodzenia i rozformowania.
4. Drobna, gładka powierzchnia. Mała chropowatość i pory ograniczają wypełnianie, szlifowanie i uszczelnianie.
5. Dobra obrabialność. Równe skrawanie, mniej pyłu i całe krawędzie dają jednolitą powierzchnię również w naprawach.

Próbka powinna zawierać cienkie krawędzie, głębokie rowki, otwory i krzywizny projektu, aby jednocześnie ocenić skrawanie i powierzchnię.

04 Rozmiar i podparcie bezpośrednich form epoksydowych

Małe części i krótkie serie mogą korzystać z formy frezowanej bezpośrednio, bez kopiowania formy kompozytowej. Istnieją gatunki do rozważenia dla 120°C, 150°C i 180°C. Sprawdzić sztywność na gorąco, wymiary, szczelność i liczbę cykli.

HDT to temperatura ugięcia pod określonym obciążeniem i warunkami badania; Tg to zeszklenie. To różne właściwości. Służą wstępnemu doborowi; cykl wymaga także sztywności na gorąco, czasu i ciśnienia.

Odporność cieplna nie oznacza małej rozszerzalności

Współczynnik liniowy takich płyt często wynosi około 40 × 10⁻⁶ K⁻¹, zależnie od gatunku, zwykle więcej niż aluminium i stali. Ciepło przesuwa powierzchnie i otwory, silniej w dużych formach.

Formy bezpośrednie stosuje się zwykle do części o głównych wymiarach do 500 mm. To wskazówka praktyczna, nie sztywna granica; temperatura i tolerancje decydują o rozmiarze. Duże lub dokładne części zwykle wymagają wzorca i odtworzonej formy kompozytowej o małej rozszerzalności.

Unikać sztywnego klejenia dużej powierzchni do stali

Stal podpiera formę, ale rozszerza się inaczej. Duża sztywna spoina blokuje ruch przy grzaniu i chłodzeniu, powodując możliwe paczenie, odspojenie lub lokalne pęknięcia.

Odporny na ciepło silikon daje elastyczne połączenie przejmujące ruch. Powierzchnia, grubość i lokalizacja muszą nadal przenosić obciążenia. Płyty między sobą łączy odpowiedni klej konstrukcyjny dla sztywności bloku i dokładności frezowania.

05 W temperaturze pokojowej odróżniać model od narzędzia

Modele oceniają stylistykę, montaż lub kolor; narzędzia utrzymują dokładność w wielu cyklach. Wymagania zużycia, obciążenia i baz są odmienne.

Modelarskie płyty PU

Do grawerowanych prototypów, modeli weryfikacyjnych samochodów i kolorystycznych. Grawer wymaga całych wzorów i promieni; weryfikacja sprawdza montaż, szczeliny i zlicowanie; lakierowany model ocenia formę i kolor.

PUBOARD 72 do grawerowanych prototypów form opon. Drobna struktura ułatwia wzory, krzywizny, promienie, naprawy i zmiany. Prototyp odtwarza później formę produkcyjną; płyta nie doświadcza bezpośrednio gorącej wulkanizacji.

PUBOARD 65 do weryfikacji i koloru samochodów. Gęstość 0.65 g/cm³, twardość około Shore D 63, odporność cieplna 75°C; kształt ogólny, próbny montaż, ocena po lakierowaniu.

PUBOARD 0780 do wysokiej jakości modeli kontrolnych. Gęstość 0.75±0.02 g/cm³ większa niż65; dokładne powierzchnie, krawędzie, otwory oraz powtarzany montaż, pomiar i transport.

Typowe dane do doboru. Temperatura pracy zależy również od obciążenia i czasu.

Weryfikacja obejmuje montaż, pomiary i przemieszczanie. Wkładki metalowe chronią powtarzane gwinty i ustalanie; wzmacniać cienkie krawędzie i mocowanie. Dla modeli koloru doliczyć uszczelnienie, podkład i szlifowanie.

Trzy główne użycia płyt narzędziowych PU

Tworzą powierzchnie robocze lub bazy. Przyrządy kontrolne wymagają stabilnych odniesień, odlewnictwo odporności na ścieranie, a wzorce niklowe kontroli cieplnych zmian wymiarów.

PUBOARD 1650 jest opcją dla kontroli i mocowania. Duża gęstość umożliwia profilowane podpory i bazy. Kontrola potrzebuje stabilności; mocowanie również sił zacisku i powtarzalności. Wkładki, kołki i podstawa współdziałają z płytą.

Odporne na zużycie 1350 lub 1250 służą modelom, płytom i rdzennicom. Piasek ściera krawędzie i powierzchnie, pogarszając dokładność formy. Uwzględnić piasek, formowanie/rdzeniowanie, czyszczenie i cykle; przy gorących rdzeniach osobno temperaturę.

1850 do niklowych wzorców. Duża gęstość, zwarta powierzchnia i dużo wypełniacza ograniczającego rozszerzalność pomagają kontrolować wymiary. Po frezowaniu przygotować przewodność i sprawdzić kąpiel oraz oddzielenie.

1850: HDT 95±5°C; współczynnik około 41×10⁻⁶ K⁻¹ przy 20–50°C. To zakres badania; wyższe temperatury elektroformowania oceniać w rzeczywistym zakresie.

HDT oznacza ugięcie cieplne pod obciążeniem. Wartości odporności i HDT mają różne metody; nie są bezpośrednio temperaturą ciągłej pracy.

Zalety PU w narzędziach odlewniczych

Modele i rdzennice potrzebują dokładności początkowej i zachowania powierzchni po formowaniu, czyszczeniu i oddzielaniu. PU łączy detale, stabilność i ścieranie; porównać następujące kwestie.

Jednorodność ułatwia detale. Bez słojów i sęków skrawanie krzywizn, promieni i wzorów jest równomierne. Chropowatość, krawędzie i obróbka napraw wpływają na reprodukcję.

Dokładność przez cały proces. Paczenie przechodzi na model i piasek; różnice temperatur, siły i podpory też zmieniają powierzchnię. Obrabiać i mierzyć w określonej temperaturze, szczególnie duże narzędzia.

Zużycie wpływa na wielokrotną dokładność. Twardość mierzy odporność na wciskanie; ścieranie to ubytek przez tarcie. Piasek zużywa powierzchnie i krawędzie. Porównywać jednakowe testy i określać życie według piasku, powłoki i czyszczenia.

Oddzielić deformację i pękanie. Moduł wpływa na ugięcie, wytrzymałość ściskania/zginania na obciążalność, odporność na pękanie na krawędzie i rozformowanie. Przy powtarzanym docisku sprawdzić trwałe ślady po odciążeniu.

Oddzielanie i obróbka powierzchni wpływają długofalowo. Rozdzielacze, spoiwa rdzeni i czyszczenie mogą zmieniać płytę lub klej. Sprawdzić powierzchnie po cyklach i przyspieszanie zużycia przez czyszczenie.

Dokładność odlewu ma wiele etapów. Wymiary modelu, skurcz, deformacja oddzielania i naddatek dzielą tolerancję. Kompensować skurcz i kontrolować ruch płyty.

Płyta służy wzorcom i narzędziom, nie dotyka ciekłego metalu. Odlewanie precyzyjne obejmuje formy woskowe i skorupy ceramiczne; wybierać według konkretnego etapu.

Płyta z nienasyconego poliestru

Poliester do wzorców obuwniczych, kopyt i modeli. Twardość, łatwe cięcie, naprawa i szlifowanie pozwalają uzyskać kontury, krawędzie i wzory tanio.

Wzorzec reprodukuje produkcyjne formy metalowe lub inne. Bezpośrednie formowanie obuwia wymaga osobnej oceny ciepła, ciśnienia i trwałości.

Małe serie kompozytów pokojowych mogą korzystać z taniego wzorca lub odpowiedniej formy bezpośredniej. Sprawdzić żywicę, egzotermię, próżnię, powtarzane rozformowanie i uszczelnić pory. Gorące formy wymagają właściwego epoksydu.

Także modele koloru i wyglądu. Zapach obróbki jest główną wadą. Przy odpowiedniej wentylacji i akceptacji zapachu to zwykle rozwiązanie tanie materiałowo.

Lekka płyta modelarska

Lekkie płyty to drobna jednorodna pianka PU, łatwa w CNC i ręcznych korektach. Do stylu, koloru, AGD oraz foteli i podłóg samochodu. Mała masa ułatwia przemieszczanie i zmiany dużych bloków.

0.15 g/cm³ dla wczesnych projektów. Szybkie frezowanie danych umożliwia ocenę objętości, proporcji i przebiegu powierzchni, potem cięcie, szlifowanie i naprawy. Może zastąpić glinę modelarską w części wstępnych prób, ale głównie przez odejmowanie, bez powtarzanego ogrzewania i dodawania jak glina.

0.20–0.35 g/cm³ dla AGD i wnętrz. AGD ocenia wygląd/lakier; fotele/podłogi także przestrzeń i montaż. Dobrać według krawędzi, detalu, transportu. Osoby i duże obciążenia połączeń muszą mieć osobne podparcie.

0.45 g/cm³ dla wymagających modeli zewnętrznych. Gęstość chroni detale i krawędzie przy precyzyjnym frezowaniu i lakierowaniu. Przy długotrwałym montażu lub dokładnych bazach porównać też PUBOARD.

Drobne komórki zmniejszają uszczelnianie i podkład w modelach kolorystycznych. Twardość i odporność na wgniecenia są zwykle mniejsze niż poliestru. Chronić krawędzie, kontakt transportowy i mocowania; miejscowo wzmacniać gęstym materiałem lub metalem.

06 Klej dobierać razem z płytą

Duże modele wymagają bloków klejonych. Spoina staje się powierzchnią frezowaną; kolor, twardość, skurcz i skrawanie kleju powinny przypominać płytę.

• Epoksyd: EPTEK oferuje zgodne wysokotemperaturowe kleje epoksydowe. Odporność i wygrzewanie spoiny muszą odpowiadać płycie i cyklowi.
• PU: według gęstości wybrać podobny kolor, twardość i obróbkę, ograniczając ślady freza i różnice szlifowania.
• Lekka płyta/pianka: kleje jedno- lub dwuskładnikowe. Wilgocioutwardzalne jednoskładnikowe potrzebują warunków także w grubych/zamkniętych spoinach; dwuskładnikowe właściwych proporcji i mieszania. Mocować blok przy kleju pieniącym, aby nie otwierał spoin.

Frezować po pełnym utwardzeniu; sprawdzić pory i szczelność spoin. Prepreg dotyka także kleju, uszczelniacza i rozdzielacza; zbadać zgodność całego zestawu.