Переход с металла на металлопластик: Ошибка 404 — документ не найден

Как соединить пластиковую трубу с металлической

Автор Монтажник На чтение 12 мин. Просмотров 18.4k. Обновлено

Полимерные трубы повсеместно вытесняет изделия из металлов во всех сферах, особенно это заметно в строительной отрасли. При этом перед монтажниками нередко встает задача, как соединить пластиковую трубу с металлической на участках, где полная замена трубопровода невозможна по разным причинам.

Соединение полимерных и металлических труб актуально как для специалистов строительной отрасли, особенно сантехников, так и для рядовых потребителей, проводящих различные виды ремонтных работ в своих квартирах или загородных домах. Чтобы получить герметичный и надежный стык, следует изучить разные способы соединения труб из разнородных материалов, знать применяемые для проведения работ комплектующие и необходимый для этого инструмент.

Рис. 1 Примеры того, как соединить пластиковую трубу с металлической

Когда производят соединение пластиковых труб с металлическими

Сопряжение разнородных труб в строительной и бытовой сфере производят:

  • При врезании в стальной трубопровод, транспортирующий воду, газ, часто используют полимерное ответвление, отходящее от тройника.
  • При прокладке подземных газовых трубопроводов из полиэтилена при выходе наверх его стыкуют со стальным отводом для входа в здания.
  • При замене поврежденных участков стояка канализации или подземной канализационной линии чугунные секции меняют на пластмассовые, при этом их соединяют по разным технологиям.
  • При замене стальных фрагментов водопровода ну улице и внутри помещений на полимерные.
  • В особых случаях, когда один отрезок трубопровода располагается в зоне повышенных температур или существенных нагрузок, его делают из термостойкого и прочного железосодержащего сплава, а далее соединяют с линией из полимеров.

Рис. 2 Трубы из металлов (сталь, оцинковка, нержавейка, медь) для эксплуатации в системах водоподачи, отопления и канализации

Виды соединяемых труб

Для того, чтобы провести работы по состыковке качественно без возможного разрушения труб из разнообразных материалов, полезно знать их разновидности и физические свойства.

Металлические

Все металлы отличаются отличными прочностными характеристиками, высокой стоимостью, также сталь и чугун подвержены коррозии. Металлические трубы изготавливают из следующих сплавов:

Сталь. Во всех коммуникациях прокладывается по поверхности земли, обладает наивысшей прочностью и твердостью среди всех металлов и полимеров. Часто встречается ее оцинкованные разновидности, обладающие повышенной коррозионной стойкостью. Стали гибки и пластичны, на них относительно несложно нанести резьбу, однако из-за твердости и прочности они трудно поддаются обработке.

Чугун. Довольно популярный материал, трубные чугунные изделия большого диаметра изготавливают в настоящее время, отличается более высокой коррозионной стойкостью, чем сталь, однако имеет практически нулевую пластичность и раскалывается при деформации.

Нержавейка. Имеет аналогичные со сталью физические характеристики, в отличие от нее нержавейка обладает повышенной коррозионной стойкостью, но из-за значительной стоимости практически не встречается в бытовых и коммунальных линиях.

Медь. Дорогие трубопроводы из меди обладают пластичностью, гибкостью, соединяются между собой пайкой, их нередко используют для прокладки теплосетей индивидуальных домов в зоне отопительного котла.

Рис. 3 Полипропиленовые переходные фитинги

Полимерные

Основное преимущество труб из полимеров — инертность к большинству агрессивных химических веществ, коррозионная стойкость, простота обработки и невысокая стоимость. В строительной и бытовой сфере применяют полимерные трубы из следующих пластмасс:

Полиэтилен низкого давления ПНД. ПНД — основной компонент изготовления магистралей, прокладываемых под землей для транспортировки воды в коммунальные и индивидуальные дома и природного газа. Отличается эластичностью и гибкостью, изделия малого диаметра соединяют друг с другом посредством компрессионных фитингов, электросварных (с закладным нагревательным элементом) или сваркой встык. Так как трубы ПНД становятся эластичными при температурах выше + 60 °С, их используют только для транспортировки холодной воды.

Полипропилен ПП. Основной вид материала для монтажа внутридомовых магистралей холодной и горячей воды, отличается неплохой прочностью, трубопровод прокладывают методом спайки отдельных участков. Стенки ПП-труб довольно толстые и прочные, поэтому трубопровод обладает не слишком хорошей гибкостью. Один из недостатков полипропилена — высокий коэффициент температурного расширения, поэтому для отопления используют изделия, имеющие внутренний слой из стекловолокна или алюминиевой фольги, придающий им повышенную прочность и снижающий температурную зависимость. Соединение полипропилена проводят по технологии пайки, используя для этого специальный паяльный утюг.

Поливинилхлорид ПВХ. Жесткий и хрупкий материал, из которого изготавливают канализационные трубы большого диаметра, трубопровод монтируют раструбным методом. ПВХ трубы имеют довольно тонкие стенки, поэтому трубопровод прокладывают на поверхности земли с незначительными нагрузками. Для подземной прокладки выпускают многослойные ПВХ трубы, которые имеют легкий вес и более высокие характеристики.

Рис. 4 Переходники с полиэтилена на металл – принцип работы и внешний вид

Непластифицированный поливинилхлорид НПВХ. Прочный, жесткий и хрупкий материал, обладающий сходными с поливинилхлоридом характеристиками, но более устойчивый к нагрузкам. Наружные НПВХ трубы для канализации выпускают рыжего цвета, при прокладке в траншеях под землей они выдерживают нагрузки земляного пласта высотой до 6 м.

Сшитый полиэтилен PEX. Трубопровод из сшитого полиэтилена обладает хорошими параметрами прочности, термостойкости и гибкости, из него прокладывают контуры теплых полов, которые затем заливают стяжкой. Трубы подключает коллектору, имеющему металлические патрубки, их концы надевают на штуцеры и зажимают компрессионными фитингами.

Металлопластик PE-AL-PE. Для укрепления оболочки и снижения температурного расширения пластиковые трубы упрочняют внутренними алюминиевыми оболочками. Встречаются следующие разновидности полимерных труб с фольгированным слоем, маркировка которых наносится на их поверхность:

  • PE-R — указывает, что материалом изготовления изделия является полиэтилен;
  • PP-R — означает, что стенка изготовлена из полипропилена;
  • PE-X — основной материал изготовления стенки — сшитый полиэтилен;
  • PE-RT – стенка сделана из термостойкого полиэтилена.

Рис. 5 Канализационные НПВХ и ПВХ трубы

Трубопроводные магистрали, применяемые в системе отопления, водопровода, газоснабжения, находятся под довольно высоким давлением, поэтому к стыкам предъявляются повышенные требования по прочности и герметичности.

Так как металл и пластик являются разнородными материалами, не может быть речи об их совместной сварке, спайке, склеивании при монтаже, эффективны только механические варианты состыковки.

При помощи резьбовых фитингов

Резьбовые соединения — одни из самых известных и популярных видов сращивания различных деталей, имеющих цилиндрическую форму. Принцип резьбового крепления состоит в нарезании на стенках стальных труб резьбы внутри или снаружи, а на ответную деталь из пластика крепится соответствующий резьбовой фитинг.

Типовой переходник с металлической трубы на пластиковую состоит из двух частей — один участок подсоединяется к пластмассовой детали, а второй патрубок с резьбой внутри или снаружи, фитингом типа американка, прикручивается к стальному элементу.

Рис. 6 Сопряжение фитингов с изделиями из ПЭ (НСПС), ПП (пайка), PEX (напрессовка) и PE-AL-PE (опрессовка)

В зависимости от материала труб используются следующие способы монтажа на их торцах резьбовых фитингов:

Полипропиленовые ПП. Переход с железной трубы на полипропилен состоит из металлической части с резьбой и короткого ПП патрубка, имеющего внутренний посадочный размер, равный внешнему трубной оболочки. При сборке переход со стальной трубы на полипропилен и внешняя стенка ПП-трубы нагреваются специальным паяльником и соединяются вместе на некоторое время до спайки полипропилена. При данном способе стыкования ответная деталь из металла должна иметь резьбовую нарезку.

Полипропиленовые трубы можно соединить с металлической, имеющей наружную резьбу чуть большего диаметра, чем внутренний полипропиленовый, более простым способом. Для этого паяльным утюгом разогревают внутреннюю полость ПП-трубы и быстро одевают ее на стальной резьбовой отвод, обжимая руками, после остывания полипропиленовую деталь можно вкручивать и выкручивать по своему усмотрению.

Полиэтиленовые ПЭ. Самое распространенное соединение водопроводных ПЭ труб с металлическими  производится при помощи компрессионных фитингов, которые выполнены из пластика (полипропилена или полиэтилена). Принцип компрессионного фитинга заключается в обжиме муфты специальной цанговой шайбы, которая находится внутри фитинга. Эта цанга имеет обратные пазы, которые врезаются в тело трубы и не дают стыку разъединяться при высоких давлениях.  Данным методом соединяются водопроводные трубы диаметром от 20 до 110 мм, а также скважинные адаптеры к водопроводной магистрали.

В промышленной сфере для сопряжения ПЭ-труб со стальными применяется неразъемное соединение полиэтилен-сталь НСПС, представляющее собой терморезисторную сварку под давлением двух коротких патрубков из указанных материалов.

Рис. 7 Принцип сопряжения компрессионной муфтой

Сшитый полиэтилен, металлопласт. Существует несколько технологий крепления переходных фитингов на трубы из сшитого полиэтилена и металлопласта:

  • Компрессионная муфта. На пластиковую трубу одевается накидная гайка с внутренней резьбой, под которой находится зажимное кольцо с прорезью. Внутрь трубной оболочки вставляют переходную муфту с уплотнительными кольцами для обеспечения жесткости стенок. При прикручивании наружной резьбовой гайки к резьбе металлической трубы происходит прижимание ее стенок к внутреннему переходнику, что обеспечивает герметичность и одновременную стыковку.
  • Опрессовка. Переходной металлический фитинг с уплотнительными кольцами или ребрами в виде елки вставляют внутрь трубы, сверху на трубную оболочку одевают гильзу, которую затем сдавливают специальным инструментом, прижимая внутренний штуцер к стенкам трубы. Ответная металлическая деталь может иметь любую форму и наружную или внутреннюю резьбу, американку – ассортимент опрессуемых фитингов весьма широк.
  • Напрессовка. Переходной фитинг вставляют внутрь трубы, сверху на ее оболочку одевают гильзу. Далее с помощью специального инструмента гильзу сдвигают вперед, сдавливая тем самым трубную оболочку снаружи и прижимая ее к стенкам внутреннего переходника, имеющего различные форму, тип и размер резьбы.

Рис. 7 Варианты соединения труб с помощью специальных муфт

Рис. 8 Втулка полиэтиленовая и бурт из полипропилена в сборе для реализации флацевого соединения

Рассмотренные выше соединения основывались на том, что к пластиковой трубе припаивался или крепился каким-либо способом фитинг, имеющий резьбу для соединения с металлической деталью, имеющей ответную резьбовую часть. Данная технология является общепринятой и обеспечивает высокое качество, герметичность, и прочность соединения, ее единственный и основной недостаток — невозможность стыковки с трубами, имеющими гладкую поверхность. Следует отметить, что непосредственно соединить пластиковую трубу с железной без резьбы при прокладке любого вида инженерных коммуникаций невозможно, для их сопряжения разработана технология с применением электросварных муфт и переходных элементов НСПС.

При прокладке трубопроводных магистралей большого диаметра промышленного назначения используется стыковка разнородных трубных участков с помощью фланцев, к примеру фланцевое соединение металлической трубы с полиэтиленовой или полипропиленовой. Для его реализации к стальным трубам приваривают фланцы, а к пластиковым специальные бурты. За бурт предварительно перед сваркой устанавливается ответный фланец. Стыкуется узел при помощи болтов, которыми стягиваются фланцы.

Рис. 9 Соединение с помощью хомутов — примеры

Соединение пластиковой трубы с металлической без резьбы можно провести следующими полукустарными методами, не гарантирующими приемлемое качество стыка:

При помощи хомутов. Метод довольно прост, пластиковая труба обычно из сшитого полиэтилена одевается на стальную и зажимается стальным хомутом, помещенным на ее наружную оболочку, при помощи прижимного винта. По технологии этот способ напоминает подсоединение труб из сшитого полиэтилена, используемых при укладке теплых полов, к коллектору, имеющему безрезьбовые входные металлические штуцеры.

Если стальная и полимерная труба имеют приблизительно равные диаметры, можно вставить внутрь полимерной стальную гильзу для увеличения прочности ее стенок и соединить обе трубы сверху стальным накладным хомутом, прижав его четырьмя винтами. Правда при данном методе соединения придется хорошо подумать о герметизации стыка.

Переходных муфт. Переходные муфты из достаточно прочных и эластичных обрезков полимерных труб можно использовать как кустарный способ стыковки двух элементов. Для этого в отрезок муфты, имеющий внутренний диаметр стыкуемых полимерной и металлической деталей, вставляются обе соединяемых элемента и прижимаются по краям накладными хомутами.

Рис. 10 Gebo – внешний вид и принцип работы

Фитинга Gebo. Одна из новейших разработок зарубежных специалистов — компрессионный фитинг Gebo, предназначенный для состыковки двух отрезков металлических труб одинакового диаметра, подходящего к внутреннему размеру Gebo. Отличительная особенность Gebo — наличие в конструкции компрессионной муфты уплотнительного резинового кольца, которое исключает протечки. Хотя данный фитинг по инструкции не может осуществлять сопряжение металла и пластика, теоретически жесткая ПП-труба с внутренней прослойкой из стекловолокна или алюминия может быть надежно и герметично состыкована с металлической при одинаковом размере их внешних диаметров.

Поэтому применение фитинга Gebo довольно грамотный ответ на вопрос, как соединить металлическую трубу с полипропиленовой, когда обе детали имеют гладкие стенки и одинаковые размеры в окружности.

Выше рассматривалась методика присоединения труб в магистралях водоснабжения и тепловых сетей, находящихся под давлением. В отличие от напорных коммуникаций, бытовая канализация работает в безнапорном режиме, то есть на стыки трубопровода не оказывается физическое воздействие от транспортируемого по нему рабочего тела. Поэтому основное требование к стыкам в канализационном трубопроводе — обеспечение герметичности.

Рис. 11 Как соединить пластиковую трубу с металлической — пример соединения посредством манжет

Канализация обычно прокладывается трубами из чугуна и поливинилхлорида ПВХ, при необходимости их стыковки используют следующие варианты:

Присоединение посредством манжеты. Если в чугунной канализации имеется расширяющийся раструб на конце, в него вставляют ПВХ-трубу, герметизируя стык каучуковой манжетой. Аналогичным образом стыкуют чугун с ПВХ-трубами большего размера, просто вставляя их в последние и герметизируя щели уплотнительными кольцами.

Хомуты. Соединить канализационную пластиковую трубу с железной из чугуна можно посредством накладных хомутов подходящего размера, приобретенных в торговой сети, или сделанных самостоятельно.

Для изготовления хомутов своими руками вырезают лист из резины, оборачивают им место стыка двух труб и зажимают его хомутиками, вырезанными из полосок жести при помощи болтов с гайками. При отсутствии времени или желания можно просто обмотать место стыковки проволокой, плотно скрутив ее концы.

Переходники. Одна из методик, как соединить ПВХ трубу с металлической, является использование переходников в виде гофротруб с манжетами. Также для состыковки труб разных размеров выпускают пластмассовые фасонные изделия с переходом с большого на малый диаметр.

Соединительные муфты. Можно состыковать две трубы из чугуна и поливинилхлорида с помощью переходной муфты, вырезанный из отрезка жестяной или ПВХ-трубы. Ее одевают сверху на место стыкуемых элементов, а образовавшиеся щели запенивают монтажной пеной или забивают водонепроницаемыми эластичными прокладками.

Рис. 12 Сопряжение чугуна и ПВХ-труб переходниками

Правильное соединение металлической и пластиковой трубы достигается только при использовании резьбы на двух деталях. Безрезьбовое соединение металлических и пластиковых труб в бытовых условиях любыми способами относится к полукустарным методам и не обеспечивает условий герметичности и прочности соединений, необходимых при высоких давлениях в магистрали.

Переходы Ekoplastik с металлической наружной резьбой


Основные характеристики оборудования Переходы Ekoplastik с металлической наружной резьбой

Вид оборудования:

муфты с переходом на НР

Материал труб:

полипропиленовые

Соединение:

сварные

Материал изготовления фитингов:

полипропилен PPR

Рабочее давление:

20 бар

Максимальная температура:

95 °C

Происхождение бренда:

Чехия

Оценка покупателей:

Стоимость:



от 174
до 5 962

Напечатать


Добавить в закладки


Добавить в сравнения

Нужен совет? Позвоните нам!


+7 (812) 401-66-31 (многоканальный) или

+7 (800) 333-56-06 (бесплатный по России)

Заказать обратный звонок

Цены на оборудование Переходы Ekoplastik с металлической наружной резьбой

Информация об оборудовании Переходы Ekoplastik с металлической наружной резьбой

Переход с металлической наружной резьбой используется для подключения к внутренней резьбе металлического трубопровода.

  • с металлической наружной резьбой

Габаритный чертеж временно отсутствует


Наша компания предлагает широкий ассортимент товаров, который может понадобиться Вам при покупке оборудования переходы Ekoplastik с металлической наружной резьбой, значительная часть из которого имеется у нас в наличии:

{{/if}}
{{if IsHit}}

ХИТ

{{/if}}
{{if IsNova}}

NEW

{{/if}}


{{/if}}


${Name}



Товаров ${CountArticul}





mufty-s-perekhodom-na-naruzhnuyu-rezbu-nrpolipropilenovyeothers-surfacesvarnyepolipropilen-pprekoplastikchekhiya



Какие трубы лучше для водопровода

Металлические трубы постепенно отходят в прошлое, уступая первенство новым материалам. Строительный рынок предлагает на выбор потребителя несколько вариантов современных водопроводных труб, при изготовлении которых используются полимеры. В этой статье мы выясним, какие трубы лучше для водопровода -металлопластик или полипропилен.

Основные виды пластиковых труб для водопровода

К самым распространенным видам труб для монтажа водопроводных сетей в доме на сегодняшний момент относят:

  • поливинилхлоридные;
  • полиэтиленовые;
  • пропиленовые;
  • металлопластиковые.

Каждый материал имеет свои особенности, достоинства и недостатки в соответствии с которыми он и применяется.

Монтируется трубопровод с помощью специальных соединений – фитингов. Для каждого вида труб они свои. В зависимости от функционала подразделяют следующие виды:

  • переходные муфты для соединения двух труб равного диаметра;
  • переходные муфты на внутреннюю или наружную резьбу;
  • тройники с выходом резьбу;
  • отводы и угольники с выходом на резьбу;
  • фланцевые соединения для перехода на металлическую трубу;
  • отводы для поворота трубы на прямой угол;
  • шаровые краны с переходом на резьбу;
  • фланцевые соединения с переходом на металлическую трубу;
  • седловые отводы;
  • краны-задвижки.

Попробуем подробнее разобраться с достоинствами и недостатками полипропилена и металлопластика, для чего проведем небольшой сравнительный анализ.

Самостоятельный монтаж водопровода из полипропиленовых труб

В зависимости от полимера, из которого сделана труба, варьируется и ее технические характеристики, а значит и цена. Например, для монтажа системы отопления подойдут только армированные полипропиленовые трубы, а для холодного водоснабжения обычные.

Пластиковые трубы состыковываются с помощью специальных фитингов. Если для соединения двух отрезков труб можно использовать полностью пластиковые фитинги, то для врезки кранов, счетчиков, фильтров и прочих металлических деталей понадобятся комбинированные фитинги с металлическими вставками.

Монтаж производится следующим образом. Перед тем как паять пластиковые трубы для водопровода следует тщательно зачистить их края от пыли и грязи. В насадку нужного диаметра на паяльнике с одной стороны вставляется труба, с другой фитинг.

После нагрева до необходимой температуры, которую укажет специальный индикатор, составные части извлекаются из насадки, после чего труба вставляется в фитинг. Соединение выдерживается несколько секунд в таком положении, чтобы расплавленный пластик схватился. При порезке трубы обязательно следует учитывать то расстояние, на которое ее край будет погружен в фитинг.

Установка металлических деталей вроде кранов и счетчиков производится обычным способом с помощью комбинированных соединений.

Достоинствами такого вида труб являются высокие эксплуатационные характеристики. После спаивания водопровод становится цельным изделием за исключением врезки металлических деталей.

Прокладка водопровода из полипропиленовых труб в земле

Полипропиленовые трубы отлично подходят для скрытого монтажа или укладки под землей, поскольку пластик инертен и не подвержен воздействию коррозии. Материал имеет высокую прочность и устойчивость к высоким температурам, поэтому подходит и для монтажа системы отопления. Полипропиленовые конструкции выдерживают высокое давление и могут укладываться в землю на глубину до 2 метров. Для прокладки водопровода в земле полипропиленовые трубы, пожалуй, оптимальный вариант.

В местах с суровым климатом в зимний период рекомендуется подогрев трубы водопровода от замерзания с помощью прокладки нагревательного кабеля. Способ энергозатратный, но весьма эффективный. Для дополнительной защиты труб и кабеля используются изоляционные материалы. Если стоит вопрос, чем утеплить трубу водопровода на улице, рекомендуется обратить внимание на следующие материалы:

  • стекловата;
  • вспененный полиэтилен;
  • теплоизоляционная базальтовая скорлупа;
  • пенопластовые цилиндры.

Утепление водопровода в наших широтах рекомендуется в любом случае. Даже в регионах с довольно мягким климатом случаются морозные дни. Помимо этого, утеплитель защищает трубу от образования на ней конденсата, тем самым увеличивая срок службы.

Самостоятельный монтаж металлопластиковых труб для водопровода

Металлопластиковая труба устроена следующим образом – между двумя слоями пластика располагается слой алюминия, выполняющий армирующую функцию. Связаны слои между собой соединительными прослойками клея. Для состыковки отдельных участков металлополимерных труб используют фитинги различных способов фиксации: неразъемные (пресс-фитинги) и компрессионные.

Монтаж компрессионных фитингов

Перед началом установки с трубы снимается фаска и зачищается край, чтобы не повредить резиновый уплотнитель. Затем надевается гайка и зажимной хомут. Труба вставляется в штуцер и выравнивается. Зажимной хомут опускается на место, и гайка затягивается до упора. По необходимости соединение подтягивается компрессионным ключом. При соблюдении всех правил монтажа узел будет надежным и долговечным.

Достоинством компрессионных фитингов является отсутствие потребности в специальном оборудовании, весь монтаж производится с помощью гаечных и разводных ключей. Поскольку соединение сборно-разборное, то при необходимости может ремонтироваться.

Недостатками таких фитингов будут относительная трудоемкость и невозможность скрытого монтажа.

Монтаж прессованных фитингов

Торец трубы обрабатывается и зачищается от заусенцев, затем на нее надевается обжимная муфта и фитинг. После этого муфта обжимается механическими или гидравлическими пресс-клещами.

Достоинствами являются устойчивость к высоким температурам внутреннему давлению и возможность скрытого монтажа, например укладка в бетон. Недостатками будут потребность в специальном оборудовании и невозможность разборки соединения с целью ремонта в случае протечки.

 Полипропилен или металлопластик – что лучше?

При сравнительном анализе полипропиленовых и металлопластиковых труб по большинству позиций лидируют первые.

  • Стоимость. Фитинги для полипропиленовых труб гораздо дешевле тех, что используются при монтаже металлопластика.
  • Надежность. После правильного  спаивания полипропиленовый водопровод превращается в цельную конструкцию, слабыми местами которой будут только врезанные металлические приборы. В металлопластиковой конструкции потенциально слабым местом являются абсолютно все стыковочные соединения.
  • Коррозионная стойкость. Пластиковые фитинги не подвержены окислению.

В отличие от полипропиленовых труб, металлопластиковые не подходят для монтажа подземного водопровода по причинам перечисленным выше. Таким образом, вопрос какие трубы лучше для водопровода в земле отпадает сам собой.

Единственная позиция, по которой металлопластик лидирует, это отсутствие специального оборудования для монтажа. Однако, планируя установку полипропиленового водопровода, паяльник для труб можно взять напрокат, что будет вполне соизмеримо с суммой, которую придется выложить за фитинги для металлопластика.

Помогла статья? Оцените ее

Металлопластиковые фитинги — фитинги для металлопластиковых труб

Фитинги зажимные под металлопластик

Металлопластиковые фитинги являются одними из наиболее распространенных на рынке трубопроводной арматуры. Это легко объясняется их неоспоримыми достоинствами, например: удобство и высокая скорость монтажа, длительный срок службы, устойчивость к температурному и механическому воздействию извне и внутри системы, небольшой вес, разнообразие диаметров и исполнений, широкий ассортимент фитингов.

Фитинги под металлопластика, легко устанавливаются вручную, так как не требуют сварки, и гнутся, за счет чего можно создавать соединения различной сложности. Благодаря тому, что они имеют в основе внутреннего слоя сшитый полиэтилен РЕ-Хс, температура рабочей среды, выдерживаемая ими, может достигать не только заявленных +95°С, но и 110°С. Металлопластик также обеспечивает иммунитет трубы к ржавлению и коррозии. Данные системы способны выдерживать гидроудары, замерзание, на них не образовывается конденсат. Но самый главный плюс – низкая цена на металлопластиковые фитинги на сантехническом рынке в соответствии с их отличным качеством.

Безусловно, создание трубопровода для холодной и горячей воды, газа и прочих жидкостей и веществ невозможно без трубной фурнитуры. Именно простота монтажа вне зависимости от квалификации сделала фитинги под металлопластик такими популярными. За счёт никелированной латуни, из которой изготовлены тройники, муфты и угольники, возрастает срок эксплуатации всей магистрали, а не только её элементов. Производители данных изделий гарантируют их полноценную работу в течение 50-ти лет. Но в случае, если выбранная вами труба ненадлежащего качества, срок службы ее сокращается в 5 раз, а каждая последующая замена системы зачастую обходится значительно дороже. Вот почему так важно сделать первоначально правильный выбор.

Наиболее распространенные фитинги собраны на нашем сайте в удобном каталоге и прайсе. Подробные описания и фото изделий, достойный сервис и лучшие цены в мире сантехнической арматуры сделают вашу покупку приятной. Если у вас возникли вопросы относительно характеристик и применения металлопластиковых фитингов, пожалуйста, свяжитесь с нашими менеджерами по телефону: (044) 391-21-13. Мы поможем подобрать продукцию согласно всем вашим пожеланиям и купить товар быстро и с доставкой в Киев, Днепропетровск, Харьков, Одессу, Николаев, Житомир, Винницу, Ровно, Львов, Запорожье и другие города. Станьте нашим клиентом и оцените все преимущества сотрудничества с нами!

Ответы на наиболее популярные вопросы наших клиентов

✅ Основные типы металлопластиковых фитингов в нашем каталоге?

В ассортименте нашего магазина представлены следующие категории металлопластиковых фитингов:

  • Тип исполнения: неразборные и разборные;
  • Размер резьбы в дюймах: 1/2, 3/4, 1. 1/4;
  • Типу модификации: с переходом на резьбу, равнопроходные, переходные/редукционные, соединительные, установочные/настенные;
  • Применение: для смесителя, для подключения трубы к смесителю;
  • Типу резьбы: внутренняя и наружная.

✅ Условия оплаты за металлопластиковые фитинги?

Покупателям доступна оплата наличным и безналичным расчетом. Рассмотрим все способы оплаты:

  • Наличные;
  • Безналичный расчет с НДС;
  • Онлайн-оплата. Принимаются карты Visa и MasterCard через платежный сервис Liqpay;
  • Наложенный платеж. Доступно при сумме покупки от 1000 гривен с предоплатой от 10%.

✅ Условия доставки металлопластиковых фитингов?

Первый способ доставки металлопластиковых фитингов – самовывоз в пункте выдачи магазина. Он работает с понедельника по пятницу с 9:00 до 17:30. Второй вариант — посылки отправляются через службы «Новая Почта» и «САТ»..

Соединение металлопластиковых труб компрессионными фитингами

Монтаж трубы (рис. 10) осуществляется с помощью специальных обжимных латунных фитингов компрессионного типа. Эти фитинги состоят из штуцера, разрезного кольца и накидной гайки и обеспечивают надежное соединение труб и фитингов при помощи обычного гаечного ключа. При закручивании накидной гайки пресс-гильза (О-образное разрезанное кольцо) сжимается на трубе и обеспечивают плотность между штуцером и внутренней стенкой трубы.

Рис. 10. Соединение металлопластиковой трубы с компрессионным фитингом

Главным преимуществом данного соединения является то, что при монтаже не требуется никакого специального оборудования, а также при необходимости есть возможность демонтажа любого соединения. Однажды собранный узел теоретически можно разбирать и собирать повторно, но, как показывает практика, соединение лучше не трогать. Поэтому в случае ремонта трубопровода нужно вырезать поврежденную часть и вставить новую, соединив её фитингами. При соединении трубы на бывший в употреблении фитинг уплотнительные прокладки на нем нужно заменить новыми (рис. 11).

Рис. 11. Прокладки на штуцере фитинга

Трубу отрезают перпендикулярно оси специальным труборезом для композитных труб, в крайнем случае ножовкой с мелким зубом. Гнут трубу руками или с помощью специальной пружины — трубогиба. Используются два типа пружин: одни вставляются внутрь трубы (практически не применяются), другие — надеваются на трубу сверху. Минимальный радиус изгиба трубы без пружины — 5 наружных диаметров сгибаемой трубы, с пружиной — 3,5 диаметра.

На российском строительном рынке присутствуют практически все виды компрессионных фитингов, производящихся в мире. Принципиально их конструкции мало чем отличаются друг от друга, однако различие все же есть: фирмы-изготовители производят разъемные и неразъемные фитинги (рис. 12), но главное не в этом. При приобретении труб и фитингов к ним, изготовленных в разных местах, следует убедиться в их совместимости, так как у разных фирм-изготовителей наружные диаметры и толщина стенок труб, даже для одинакового номинального давления, могут не совпасть. Иными словами фитинги и трубы лучше покупать, если это возможно, от одного изготовителя.

Рис. 12. Схемы компрессионных фитинговых соединений различных фирм-изготовителей

При закреплении металлопластиковых труб требуется минимум зажимов и хомутов, т. к. трубы отлично сохраняют форму. Монтаж трубопровода осуществляется как по коллекторной, так и по тройниковой схеме монтажа. При устройстве тройниковых схем (на языке сантехников эта схема называется «гребенкой») фитинги можно последовательно присоединять к трубе или сначала смонтировать трубопровод, а потом врезать в него фитинги (рис.13).

Разметить место установки фитинга

Разрезать трубу

Надеть на трубу утепляющую гофру (необязательный пункт)

Откалибровать трубу

Надеть на трубу накидную гайку и уплотнительное кольцо

Скрутить трубы с фитингом

Рис. 13. Пример присоединения компрессионного фитинга

Последовательность соединения металлопластиковых труб с компрессионными фитингами:

1. Выровняйте трубу, обеспечив прямой участок не менее 10 см до и после реза.
2. Под прямым углом отрежьте трубу согласно разметке.
3. Обработайте конец трубы разверткой, сначала калибровочной стороной со снятием заходной фаски не более 1 мм, затем другой стороной не менее чем до риски, обеспечивая правильную округлую форму трубы.
4. Наденьте на трубу накидную гайку и разрезное кольцо.
5. Увлажните штуцер.
6. Посадите трубу на штуцер так, чтобы торец трубы всей плоскостью упирался в кромку фитинга. Закрутите накидную гайку от руки до упора на штуцер. Гайка должна легко закручиваться, если этого не происходит, значит, вы крутите ее не по резьбе. Дальнейшее силовое закручивание гайки приведет к порче резьбы и, как следствие, к течи соединения и последующей замене фитинга.
7. Удерживая одним ключом за корпус фитинга, другим ключом дотяните накидную гайку на 1–2,5 оборота таким образом, чтобы оставались видны 1–2 нити резьбы. Применение ключей с дополнительными рычагами недопустимо — не прилагайте чрезмерного усилия и не перетягивайте гайку.

Во избежание запотевания труб или для их утепления на трубы надевают специальные гофрированные шланги, чаще всего, из вспененного полиэтилена. Если гофра по каким-то причинам не была установлена, а потребность в ней появилась, то ее можно смонтировать позже. Для этого гофрированную трубу разрезают повдоль и надевают на трубу, после чего укрепляют ее скотчем.

На рисунке 13 изображена установка тройникового фитинга, на самом деле ассортимент компрессионных фитингов достаточно богат, он позволяет собрать трубопровод практически любой сложности.

Ниппель с внутренней резьбой (переход на трубную арматуру) 16×1/2; 20×1/2; 20×3/4; 26×1; 32×1

Ниппель с наружной резьбой (переход на трубную арматуру) 16×1/2; 20×1/2; 20×3/4; 26×1; 32×1

Муфта (соединение двух металлопластиковых труб) 16; 20; 26; 32

Угольник с внутренней резьбой (переход на трубную арматуру) 16×1/2; 20×1/2; 20×3/4; 26×1; 32×1

Угольник с наружной резьбой (переход на трубную арматуру) 16×1/2; 20×1/2; 20×(3/4; 26×1; 32×1

Угольник (соединение двух металлопластиковых труб) 16; 20; 26; 32

Тройник с внутренней резьбой (переход на трубную арматуру) 16×1/2; 20×1/2; 20×3/4; 26×1; 32×1

Тройник с наружной резьбой (переход на трубную арматуру) 16×1/2; 20×1/2; 20×3/4; 26×1; 32×1

Тройник с одинаковыми штуцерами 16; 20; 26; 32

Тройник переходной от 16–20–16 до 26–32–26

Крестовина 16; 20; 26; 32

Угольник (водорозетка) для крепления смесителя и др. приборов 16×1/2; 20×1/2

Двойной угольник для крепления смесителя и др. приборов
16×1/2; 20×1/2

Развертка 16; 18; 20; 26

Калибр 16; 18; 20; 26

Резак

Пружина для изгиба  металлопластиковых труб 16; 20; 26; 32

Фитинги маркируются по двум показателям: по внешнему диаметру присоединяемой металлопластиковой трубы и по размеру резьбы, которой фитинг присоединяется к металлической трубе, сгону, шаровому крану или другой трубной арматуре. Например, в пояснениях к рисунку 14 для ниппеля с внутренней резьбой стоят цифры 16×1/2, указывающие, что к этому фитингу с одной стороны прикрепляется металлопластиковая труба с внешним диаметром 16 мм, а с другой стороны — трубная арматура с резьбой 1/2 дюйма.

Источник: «Сантехника в доме. Монтажные работы » 2011. Савельев А.А.

Преодолевая проблемы конверсии металла в пластик — PlastiComp

Если пластмассы достаточно прочные, чтобы конкурировать с металлами, как насчет их модуля или жесткости? Включение армирования волокном увеличивает пластический модуль до уровней выше, чем у неармированных материалов, но они все еще не достигают высокой жесткости металлов.

Что касается модуля, технические характеристики пластика вводят в заблуждение, поскольку можно производить пластиковые компоненты, которые намного жестче, чем значения, указанные в паспорте.Жесткость, достигаемая с помощью пластмасс, во многом зависит от конструкции компонентов, которые должны включать элементы, повышающие жесткость в ключевых областях, чтобы компенсировать недостатки в свойствах материала.

Разумное использование усиливающих элементов, таких как ребра и косынки, в конструкциях имеет решающее значение для придания жесткости пластмассовому компоненту, изготовленному литьем под давлением. Добавление таких сложных деталей к пластиковым изделиям не увеличивает производственные затраты, как это происходит с другими материалами для формования материалов, потому что пластиковые формы обрабатываются только один раз, а затем могут производить тысячи, если не миллионы, идентичных компонентов.

Самоусиливающиеся ребра и косынки в конструкциях пластмассовых изделий также способствуют стабильности размеров и упрощают соблюдение жестких допусков. Деформация деформации может быть вызвана разной усадкой, так как области пластиковых компонентов охлаждаются с разной скоростью после формования, армированные волокном материалы сжимаются меньше, чем ненаполненные пластмассы, но имеют анизотропное поведение.

При использовании пластиков, армированных волокном, важно понимать, что более толстые секции стенки не обязательно приводят к более прочным и жестким компонентам.В отличие от металлов, усиление стеновых секций для обеспечения запаса прочности не является хорошей практикой.

Когда форма заполняется расплавленным пластиковым материалом, волокна, внедренные в пластик, имеют тенденцию выравниваться в направлении потока полимера через форму. Более тонкие участки стенки в диапазоне от 0,080 до 0,160 дюйма (от 2 до 4 мм) на самом деле способствуют большему выравниванию волокон, создавая более прочные детали, которые в качестве бонуса используют меньше материала.

Ориентация волокна является ключевым фактором при проектировании компонента, который будет отформован из армированного волокном материала.Выровненные волокна лучше способны переносить напряжение в поперечном направлении на большую площадь детали, и оптимальные характеристики достигаются, когда волокна выравниваются перпендикулярно приложенным силам.

Хорошая конструкция компонентов должна также учитывать расположение ворот для заполнения формы для максимального выравнивания волокон, а также расположение линий сшивания или сварки, где встречаются фронты пластического течения, когда материал заполняет форму, чтобы устранить потенциальные слабые места в ключевых областях напряжения.

Простая замена материалов и сохранение идентичной конструкции компонентов редко бывает успешным при переходе от металла к пластику.Каждому материальному носителю присущи преимущества и ограничения, и при хорошем дизайне продукта эти факторы учитываются вместо того, чтобы снижать вероятность успеха путем минимизации изменений.

Преобразование металла в пластик — подробное руководство

Почему производители не решаются преобразовывать металлические детали в пластмассовые?

От предполагаемых проблем дизайна до боязни низкой прочности и сопротивления изменениям — существует множество причин, по которым некоторые производители еще не рассмотрели процесс преобразования металла в пластик.Когда производители товаров не думали о замене металла пластиком, вполне вероятно, что они не знают о комплексных качествах, которые предлагает пластик. Другие просто ценят предсказуемость использования того же материала, заложенного в исходную конструкцию детали, вместо того, чтобы рассматривать пластиковые материалы, которые будут соответствовать характеристикам текущего материала или превосходить их. К счастью, практически любые препятствия могут быть преодолены с помощью опыта правильного партнера, а подавляющими преимуществами переработки пластмасс может воспользоваться практически любой OEM-производитель или производитель продуктов, в состав которых входят металлические детали.

Если вы только начинаете изучать процесс преобразования металла в пластик, проблемы и варианты поначалу могут показаться ошеломляющими.

В этом посте мы ответим на наиболее часто задаваемые вопросы и рассмотрим важную информацию, необходимую для успешного преобразования металла в пластик, в том числе:

  • Каковы преимущества преобразования металла в пластик?
  • Каких качеств можно достичь с помощью пластика?
  • Какие этапы преобразования металла в пластик?
  • Какие вопросы следует учесть перед переходом на пластиковые детали?
  • Какую роль играет дизайн для производства (DFM) в преобразовании металла в пластик?
  • Какие пластиковые материалы использовать для преобразования металлических деталей в пластмассовые?
  • Какие отрасли больше всего выигрывают от конверсии металла в пластик?
  • Какие затраты связаны с преобразованием деталей в пластик?
  • Обзор тематического исследования «металл-пластик»
  • Почему PCI — правильный партнер для проекта по конверсии металла в пластик?

От экономии до обновления дизайна продукта и улучшения производственного процесса — есть много причин для преобразования металлических компонентов в пластмассовые.Читайте дальше, чтобы узнать больше обо всем, от атрибутов пластиковых деталей до тематического исследования с реальными деталями.

Каковы преимущества преобразования металла в пластик?

Если металлические детали, которые вы используете в настоящее время, соответствуют вашим потребностям, переоборудование может показаться не срочным решением. Тем не менее, изучение вариантов преобразования металла в пластик дает значительные преимущества. Вот шесть способов, которыми преобразование пластика в металл может повлиять практически на все аспекты вашего бизнеса.

1. Качество и свобода дизайна: пластик может быть прочнее, легче и иметь больше эстетических возможностей, чем металл. В качестве производственного материала смеси пластмасс могут быть адаптированы для удовлетворения конкретных экологических, структурных и эксплуатационных требований. Правильная конструкция и выбор материала позволяют получить пластмассовый компонент, превосходящий по характеристикам металл. Кроме того, добавление усиливающих элементов, таких как ребра и косынки, которые можно формовать непосредственно в пластик, улучшит прочность и долговечность, а также сократит время производства.

Когда добавки смешиваются непосредственно с пластиком, они могут усилить определенные свойства и создать материал с индивидуальными требованиями. Эти добавки повышают пластические характеристики в таких областях, как ударная вязкость и прочность на разрыв, трение, царапина и огнестойкость. Добавки делают пластмассы более легкими, безопасными для использования при распределении пищевых продуктов и медицинских принадлежностей, а также более экологичными.

Качество и свобода, которые предлагают пластиковые детали, также идеально подходят для применения в областях водопровода, бытовой техники, фильтрации и двигателей, где предотвращение утечек является первостепенной задачей.Кроме того, современные научные процессы литья пластмасс под давлением позволяют производить пластиковые детали с точными и жесткими допусками, которые готовы к работе без необходимости вторичной обработки.

Последний важный аспект дизайна — эстетика. К атрибутам конструкции пластмассовых компонентов относятся:

  • При использовании новейшего программного обеспечения и технологий специалисты по литью под давлением могут тестировать различные материалы на этапе проектирования, что позволяет прогнозировать корректировку конструкции и повышать производительность.
  • Способность объединять и согласовывать сложные формы и геометрии, а также объединять детали.
  • Снижение веса и улучшенные конструктивные ограничения.
  • Поскольку пластмассы доступны в широком разнообразии цветов, а также имеют более привлекательную поверхность и текстуры, чем металлы, пластмассовые детали, полученные литьем под давлением, имеют тенденцию преобладать над металлическими аналогами. Кроме того, пластиковые детали позволяют усилить декорирование или маркировку внутри формы, еще больше увеличивая их эстетическую привлекательность.

Это лишь некоторые из функций, которые позволяют раскрыть новый дизайн и потенциал производительности для ваших продуктов.

2. Экономия затрат: преобразование металлических деталей в пластмассовые приводит к общей экономии затрат в среднем на 25-50%, причем эти преимущества проявляются во многих областях, от производства и времени до логистики.

3. Более быстрый процесс: преобразование металла в пластик обеспечивает гораздо более быстрые производственные циклы и более высокую производительность. Точность литья под давлением также исключает трудоемкие многоступенчатые процессы, такие как шлифовка и повторная обработка ваших готовых деталей.

4. Повышение эффективности производства: благодаря эстетическим преимуществам, упомянутым ранее, в процесс формования можно добавлять окончательные цвета и варианты отделки, устраняя необходимость в отдельной окраске, лазерной обработке и многом другом.

Дополнительные функции включают:

  • Отсутствие необходимости в обслуживании — в отличие от металлических деталей, пластиковые компоненты не требуют покрытия или окраски для защиты материала, что делает их практически не требующими обслуживания.
  • Более длительный срок службы инструмента. Хотя стоимость инструмента для металлических деталей и пластмассовых деталей очень схожа, темпы производства металлов часто ниже.Еще одно соображение заключается в том, что срок службы пластиковых деталей в среднем в десять раз превышает ожидаемый срок службы инструмента из литого алюминия.
  • Более легкие изменения — практически невозможно перейти на менее дорогой металл без полной модернизации. Однако стоимость смол обычно не влияет на пресс-форму, что обеспечивает более высокий уровень гибкости в отношении качества материала и стоимости.
  • Пластиковые компоненты можно производить быстрее, чем их металлические аналоги, за счет использования циклических и повторяемых процессов с меньшим количеством общих этапов.В отличие от процессов производства металла, производство пластиковых деталей часто автоматизировано, механизировано и требует минимального контроля.
  • Пластиковые пресс-формы для литья под давлением могут устранить необходимость во вторичных процессах сборки за счет производства сложных и геометрически изменчивых компонентов за один этап. Постпроизводственная обработка металла часто включает сварку нескольких деталей вместе, склеивание вспомогательных деталей, таких как подшипники, и нанесение защитных покрытий. Пластиковые пресс-формы для литья под давлением дают единый, готовый к использованию компонент, вмещающий составные конструкции, интегрируя опорные элементы и смешивая защитные покрытия непосредственно с материалом.

5. Улучшенные характеристики деталей: по сравнению с металлическими деталями, пластмассовые детали обычно на 50% легче по весу и обладают такими характеристиками, которые металлы просто не могут превзойти, в том числе:

  • Уменьшенный размер, вес и толщина — если учесть жесткие ограничения пространства при производстве небольших приборов, двигателей, медицинского оборудования и технологических устройств, тот факт, что детали, полученные литьем под давлением, могут быть меньше, тоньше и легче металлических деталей. , являются ценными атрибутами.
  • Повышенная прочность и долговечность — современные инженерные пластмассы не только могут выдерживать значительные нагрузки, но и пластмассовые детали, изготовленные из них, могут выдерживать жесткие допуски, что делает их такими же прочными и надежными, как и металлические детали.
  • Устойчивость к ударам, коррозии и нагреву — выбор из более чем 25 000 конструкционных пластиковых материалов, в том числе новых смесей и гибридных составов, позволяет конструировать детали, изготовленные литьем под давлением, в соответствии с очень специфическими требованиями к характеристикам.Некоторые смеси и составы идеальны для применений, которые требуют поглощения ударов и должны противостоять коррозионным элементам и термостойкости.

6. Затраты на материалы: Пластик обычно является гораздо более доступным материалом, чем листовой металл, с гораздо более стабильной рыночной ценой. Процесс литья под давлением также отличается высокой повторяемостью, в результате чего образуется меньше металлолома. Кроме того, при более низких температурах расплава и отсутствии последовательных этапов обработки литье под давлением требует меньше энергии, чем производство металлических деталей.

7. Стоимость упаковки и доставки. Легкость пластика имеет очевидные преимущества с точки зрения проектирования и производительности, но также может обеспечить огромную экономию на упаковке, транспортировке и даже хранении.

Каких ГЛАВНЫХ атрибутов можно достичь с помощью пластика?

В дополнение к свободе проектирования и экономии средств, обеспечиваемой преобразованием металла в пластик, пластик имеет множество преимуществ, которые металлические детали не могут обеспечить.Доступно более 25 000 инженерных пластиковых материалов, и эти материалы могут быть адаптированы практически для любых производственных нужд. Кроме того, можно создавать новые индивидуальные смеси для удовлетворения практически любых конкретных требований к производительности, которые могут у вас возникнуть. Вот несколько способов, которыми эти настраиваемые пластмассы могут помочь вашим продуктам повысить их производительность:

Вес: Пластиковые детали обычно как минимум на 50% легче, чем аналогичные металлические детали. Они также могут иметь меньшие размеры и меньшую толщину, что может быть очень выгодным при производстве двигателей, бытовой техники, автомобильных запчастей и в любых других процессах, где пространство ограничено.

Прочность: современные пластмассы, полученные литьем под давлением, так же надежны, как и металлические детали, когда дело доходит до противостояния нагрузкам, а их прочность на растяжение может быть даже выше, чем у металлических деталей. Кроме того, использование одной формованной пластмассовой детали вместо нескольких металлических деталей устраняет необходимость в сварке и устраняет слабые места, которые могут возникнуть из-за сварных участков.

Техническое обслуживание: По сравнению с металлическими, пластиковые детали почти не требуют технического обслуживания, поскольку они не нуждаются в первоначальном или периодическом покрытии или окраске для защиты.Они также могут противостоять ударам, движению, нагреву и коррозии с лучшими результатами, чем многие металлические детали.

Инновация: Благодаря свободе, которую дает производство пластиковых деталей, ваши инженеры могут легко решать сложные проблемы. Независимо от того, имеете ли вы дело с суровыми условиями окружающей среды, сложной формой и процессами, конструкцией или ограничениями по весу или даже просто эстетикой продукта, преобразование пластиковых деталей может дать вам гибкость, необходимую для поиска творческих и эффективных решений.

Какие этапы преобразования металла в пластик?

Одним из наиболее важных первых соображений в проекте преобразования металла в пластик является полное понимание масштабов инициативы.Несмотря на то, что производители имеют много преимуществ по экономии затрат, таких как устранение производственных операций, объединение компонентов, уменьшение содержания материала и уменьшение веса компонентов, также часто есть возможность добавления текста, отделки поверхности или функций, которые могут быть трудными. для достижения в процессах обработки металлов давлением. Планирование визита или онлайн-сотрудничества со знающим специалистом по литью под давлением — идеальный первый шаг для выявления возможностей и потенциальных ограничений.

Ожидайте выполнения пошагового процесса, аналогичного следующему:

1.Внимательно изучите замысел конструкции детали и идентификацию детали: что делает металлическую деталь хорошим кандидатом для замены пластмассы?

  • Детали для массового производства
  • Детали со сложной геометрией, сборки или второстепенные операции, которые можно исключить или уменьшить
  • Детали, требующие меньшего веса и большего разнообразия вариантов конструкции

2. Определите требования к деталям: поддержите успешное выполнение производственного цикла, предварительно определив требования, например:

  • Воздействие окружающей среды, включая температуру, ультрафиолет (УФ), химические вещества и влажность
  • Требования к конструктивным характеристикам, включая прочность, жесткость и ударопрочность

3.Изучите любые особые соображения: существуют ли какие-либо особые требования или атрибуты, которым должна соответствовать деталь, например:

  • Нормативные требования
  • Уникальные характеристики (износ, проводимость, цвет, огнестойкость)
    Эти соображения будут влиять на тип выбранного пластического материала и обработку пластического материала.

4. Проведите анализ затрат: Производство пластиковых компонентов может обеспечить значительное снижение затрат по сравнению с металлами, если учесть все аспекты, такие как сокращение:

  • Стоимость и плотность сырья
  • Инструменты и обработка
  • Время цикла
  • Этапы сборки и работа
  • Вторичные операции

5.Изучите дизайн проекта и потребности в поддержке: важно пройти через шаги, чтобы полностью понять осуществимость перехода с металла на пластик. Процесс PCI включает рассмотрение 3D-моделей целевого компонента (ов) и систем. Это позволяет инженерам PCI участвовать в обсуждениях проектирования для производства (DFM), касающихся формования, функционирования, сборки и устойчивости. Это итеративный процесс, поскольку дизайн продолжает видоизменяться и развиваться.

6. Оценка потребностей в формовании прототипов и проверка детали: PCI может помочь в испытаниях формованных материалов, чтобы убедиться, что деталь готова к производству.Этот процесс может включать:

  • Прототип
  • Анализ деталей, инструментов, процессов и конструкции
  • Моделирование и валидация проекта SOLIDWORKS

7. Переход на производство пластмассовых компонентов: производственные процессы формования должны быть оптимизированы, чтобы обеспечить плавный переход от валидации деталей к серийному производству.

4 причины для перехода из металла в пластик

С момента появления инженерных смол и пластмасс в 1950-х годах многие детали, ранее изготовленные из металла, были заменены деталями, изготовленными литьем под давлением.В среднем компании сообщают об общей экономии затрат на 25-50% за счет перехода на пластиковые детали, однако некоторые производители сопротивляются этому изменению.

Когда производители продукции не рассматривают преобразование металла в пластик, это, вероятно, связано с тем, что они не были проинформированы о комплексных качествах, которые может предложить пластик. Другие просто ценят предсказуемость использования того же материала, заложенного в исходную конструкцию детали, вместо того, чтобы рассматривать пластиковые материалы, которые будут соответствовать характеристикам текущего материала или превосходить их.

В качестве производственного материала смеси пластмасс могут быть адаптированы для удовлетворения конкретных экологических, структурных и эксплуатационных требований. Правильная конструкция и выбор материала позволяют получить пластмассовый компонент, превосходящий по характеристикам металл. Кроме того, добавление усиливающих элементов, таких как ребра и косынки, которые можно формовать непосредственно в пластик, улучшит прочность и долговечность, а также сократит время производства.

Когда добавки смешиваются непосредственно с пластиком, они могут усилить определенные свойства и создать материал с индивидуальными требованиями.Эти добавки повышают пластические характеристики в таких областях, как ударная вязкость и прочность на разрыв, трение, царапина и огнестойкость. Добавки делают пластмассы более легкими, безопасными для использования при распределении пищевых продуктов и медицинских принадлежностей, а также более экологичными.

Независимо от того, планируете ли вы в настоящее время осуществить переход, или неопределенность на рынке металлов заставляет вас искать жизнеспособные варианты, преобразование металлических деталей в пластмассовые дает множество преимуществ. Вот четыре момента, о которых следует помнить:

Лучший дизайн

Легко понять, почему инженерам нравится свобода, полученная при использовании пластиковых деталей, отлитых под давлением, по сравнению с металлическими аналогами.Конструктивные особенности включают:

  • При использовании новейшего программного обеспечения и технологий специалисты по литью под давлением могут тестировать различные материалы на этапе проектирования, что позволяет прогнозировать корректировку конструкции и повышать производительность.
  • Способность объединять и согласовывать сложные формы и геометрии, а также объединять детали
  • Снижение веса и улучшенные конструктивные ограничения
  • Улучшенная эстетика — поскольку пластмассы доступны в широком разнообразии цветов, а также имеют более привлекательную поверхность и текстуры, чем металлы, пластиковые детали, полученные литьем под давлением, как правило, преобладают над металлическими аналогами.Кроме того, пластиковые детали позволяют усилить декорирование или маркировку внутри формы, что еще больше увеличивает их эстетическую привлекательность.

Повышенная производительность

По сравнению с металлическими деталями, пластмассовые детали обычно на 50% легче по весу и обладают такими характеристиками, которые металлы просто не могут превзойти, в том числе:

  • Уменьшенный размер, вес и толщина — если учесть жесткие ограничения пространства при производстве небольших приборов, двигателей, медицинского оборудования и технологических устройств, тот факт, что детали, полученные литьем под давлением, могут быть меньше, тоньше и легче металлических деталей. , являются ценными атрибутами
  • Повышенная прочность и долговечность — современные инженерные пластмассы не только могут выдерживать значительные нагрузки, но и пластмассовые детали, изготовленные из них, могут выдерживать жесткие допуски, что делает их такими же прочными и надежными, как и металлические детали.
  • Устойчивость к ударам, коррозии и нагреву — выбор из более чем 25 000 конструкционных пластиковых материалов, в том числе новых смесей и гибридных составов, позволяет конструировать детали, изготовленные литьем под давлением, в соответствии с очень специфическими требованиями к характеристикам.Некоторые смеси и составы идеальны для применений, требующих поглощения ударов, стойкости к коррозионным элементам и термостойкости.

Более быстрое производство

С производственной точки зрения литье пластмасс под давлением предлагает более быстрый и последовательный процесс по сравнению с изготовлением металлических деталей, включая единообразное производство, повышение удовлетворенности клиентов и уменьшение количества претензий по гарантии.

Литье пластмасс под давлением также дает возможность комбинировать несколько компонентов в одной форме, вместо того, чтобы делать несколько компонентов из металла и собирать их вместе.Это означает, что соединения, которые обычно необходимо сваривать, можно сделать бесшовными в деталях, полученных литьем под давлением, обычно без линии разъема. Дополнительные возможности включают:

  • Отсутствие необходимости в обслуживании — в отличие от металлических деталей, пластиковые компоненты не требуют покрытия или окраски для защиты материала, что делает их практически не требующими обслуживания
  • Более длительный срок службы инструмента. Хотя стоимость инструмента для металлической детали и пластмассовой детали очень схожа, скорость производства металлов часто ниже.Еще одно соображение заключается в том, что срок службы пластиковых деталей в среднем в десять раз превышает ожидаемый срок службы инструмента из литого алюминия
  • .

  • Более легкие изменения — практически невозможно перейти на менее дорогой металл без полной модернизации. Однако стоимость смол обычно не влияет на пресс-форму, что обеспечивает более высокий уровень гибкости с качеством материала и стоимостью
  • Пластиковые компоненты можно производить быстрее, чем их металлические аналоги, за счет использования циклических и повторяемых процессов с меньшим количеством общих этапов.В отличие от процессов производства металла, производство пластмассовых деталей часто автоматизировано, механизировано и требует минимального контроля
  • Пластиковые пресс-формы для литья под давлением могут устранить необходимость во вторичных процессах сборки за счет производства сложных и геометрически изменчивых компонентов за один этап. Постпроизводственная обработка металла часто включает сварку нескольких деталей вместе, склеивание вспомогательных деталей, таких как подшипники, и нанесение защитных покрытий. Пластиковые пресс-формы для литья под давлением дают единый, готовый к использованию компонент, вмещающий составные конструкции, интегрируя опорные элементы и смешивая защитные покрытия непосредственно с материалом.

Сокращение времени и затрат на производство

Снижение стоимости материалов — это только начало экономии, возможной при преобразовании металла в пластик. Многие элементы способствуют значительному снижению общих затрат на производство пластмасс, в том числе:

  • Стабильность материального рынка — не только цены на металлы колеблются на рынке, но и предлагаемые тарифы и экономическая неопределенность часто приводят к более высоким затратам. Но стоимость пластиков и смол, используемых для производства деталей, полученных литьем под давлением, часто остается стабильной
  • Экономия энергии — при более низких температурах плавления и исключении последовательных этапов обработки литье под давлением требует меньше энергии, чем производство металлических деталей.
  • Уменьшение количества брака и отходов — производственный процесс литья под давлением по своей сути снижает количество брака и отходов, которые обычно сопровождают производство металла
  • Снижение затрат на транспортировку и эксплуатацию — поскольку размер и вес пластиковых деталей почти всегда значительно меньше металлических, затраты, связанные с доставкой готовых деталей заказчику или производителю, наряду с другими операционными расходами, снижаются.В зависимости от типа продукта транспортировка может быть рассмотрена даже на этапе проектирования компонентов, создавая продукты, которые вкладываются или складываются друг в друга, оптимизируя пространство во время транспортировки

При рассмотрении вопроса о преобразовании металла в пластик очень важно, чтобы вы связались с опытным литьевым формовщиком на ранних этапах процесса проектирования. Таким образом, они смогут дать рекомендации по изменениям конструкции ваших деталей, которые улучшат технологичность и позволят создать лучшую деталь для вашего уникального применения.PCI имеет большой опыт оказания помощи клиентам в преобразовании металла в пластик и будет рада возможности работать с вами, чтобы помочь снизить ваши общие затраты.

Если у вас есть вопросы о металле или вы хотите принять меры для реализации преимуществ литья под давлением для вашего конкретного применения, свяжитесь с нами.

Шаг смены: с металла на пластик

Научный анализ характеристик детали может привести к замене материалов, что может помочь снизить стоимость, увеличить скорость производства и уменьшить вес.

Несмотря на то, что он существует с 1950-х годов, когда впервые были представлены смолы инженерного качества, многие производители все еще не знакомы со многими преимуществами, которые дает преобразование металла в пластик. По мере того, как этот процесс продолжает развиваться, особенно с быстрой разработкой новых передовых пластиков, которые могут превосходить металл по более низкой цене, меньшее количество литьевых машин способно предоставить необходимые инженерные знания для разработки продукта из металла в пластик.

Производители автомобилей особенно хорошо разбираются в преобразовании существующих металлических изделий или деталей в пластик.Эти знания основаны на давлении со стороны федерального мандата, согласно которому к 2025 году автомобили должны в среднем довести до 54,5 миль на галлон. Одним из способов повышения топливной эффективности является снижение веса автомобиля. Металл намного тяжелее пластика. При правильной конструкции инженерный пластик может быть таким же прочным, как металл. Их химическая стойкость и термостойкость в сочетании с меньшим весом делают их особенно полезными для топливных систем, систем обработки жидкостей и других внутренних высокотемпературных применений.

Например, термостойкий термопласт PEEK (полиэфирэфирэфиркетон) был использован для замены поршневых колец в автомобильных автоматических трансмиссиях.Инженерные пластмассы также могут лучше поглощать вибрацию благодаря своим демпфирующим свойствам. Пластмассы также используются в зубчатых передачах, таких как износостойкие пластины. Добавки из стекловолокна и углеродного волокна в инженерные пластмассы могут сделать их достаточно прочными, чтобы они могли служить кронштейнами и внешними панелями. Пластмассы, которые обладают теплопроводностью и электропроводностью, могут использоваться в качестве экранов EMI / RFI или в автомобильной электронике.

Другие подходящие области применения включают в себя насосы и приложения для гидравлической / химической энергетики (клапаны и фитинги).

  • Преобразование металла в пластик может дать следующие преимущества:
  • Предел прочности на разрыв сравним с металлом
  • Уменьшенный вес
  • Процесс с высокой повторяемостью (меньше брака)
  • Снижение производственных затрат
  • Повышенное соответствие нормативным требованиям
  • Большая гибкость конструкции
  • Повышение стабильности рынка по стоимости материалов
  • Снижение затрат на упаковку и доставку
  • Стойкость инструмента до шести раз больше

Текущие тенденции в производстве металлопластиковых материалов направлены на снижение веса, повышение прочности и коррозионной стойкости, а также на объединение нескольких металлических деталей в одну пластмассовую деталь.Пластиковые детали могут быть такими же прочными, как и металлические, и обеспечивать такие же жесткие допуски с меньшим количеством вторичных операций. При правильной конструкции инженерные смолы с наполнителем из длинного стекла могут фактически превосходить по физическим свойствам металл. При соответствующей конструкции детали пластиковые детали могут быть спроектированы так, чтобы работать так же хорошо, как и металлические детали, которые превращаются в пластмассу. Фактически, можно разработать пластмассы, обладающие определенными физическими и химическими характеристиками, которые лучше, чем у металла.

В целом компании могут рассчитывать на общую экономию затрат на 25–50% за счет перехода на пластиковые детали.Есть несколько способов достижения такого снижения затрат. Несколько металлических деталей можно заменить одной литой под давлением деталью из прочного пластика, что устраняет необходимость в крепежных деталях и сборке. В расплав пластика можно добавлять краски, что исключает необходимость вторичных операций по покраске или лазерной маркировке. Пластик номинально влияет на стоимость детали; листовой металл, однако, оказывает гораздо большее влияние из-за необходимости сваривать, шлифовать и добавлять сопротивление вмятинам и царапинам, а также гашение шума.

Многие инженеры, которые обычно работают с металлическими деталями, не знакомы с историей или успехом армированных пластиков, их характеристиками прочности к весу или тем, как они могут реально улучшить характеристики и долговечность продукта.

Начнем со стоимости

Стоимость обычно является главной темой каждого проекта. На мировом рынке жесткая конкуренция. Операции скудные. Допустим, вы используете металлическую деталь. Если пластиковая деталь может быть не хуже вашей металлической или даже немного лучше, зачем переходить на пластиковую, если это не дает реального преимущества в производительности? Ответ: это сэкономит вам много денег.

Самым важным преимуществом конверсии металла в пластик является снижение затрат при улучшении качества продукции.Ниже приведены семь причин, по которым замена металлического литья пластиком, полученным литьем под давлением или пластиковым формованием, позволяет сэкономить деньги и фактически улучшить качество деталей.

Сниженные цены на детали. После оплаты первоначальных затрат на оснастку стоимость штучной детали обычно намного ниже, чем стоимость такой же детали, изготовленной из металла, будь то штамповка, литье или литье под давлением. Эта экономия средств достигается за счет того, что процесс литья под давлением имеет более короткое время цикла (больше деталей изготавливается за один машинный час), и эти детали идентичны, что исключает вторичную обработку.

Исключение трудоемких и дорогостоящих вторичных операций. Например, пластмассовый материал может быть окрашен концентратами красителей перед формованием, что исключает вторичные операции окраски. Формы для литья под давлением могут быть текстурированы или иметь различные уровни полировки поверхности перед формованием. Дорогостоящая сборка из нескольких металлических штамповок или отливок, скрепленных вместе, часто может быть заменена одной литой под давлением деталью, включающей в себя характеристики всей сборки. Это может устранить необходимость в сварных соединениях между металлическими частями, что также исключает риски утечки.Если требуется несколько сборок, пластиковые детали могут быть спроектированы так, чтобы они имели защелкивающиеся элементы, чтобы устранить любые крепежные детали.

Уменьшите вес продукта и улучшите удобство использования. Одно из самых больших преимуществ использования пластика вместо металлов — снижение веса. Уменьшение веса продукта с помощью пластика дает вам больше деталей на фунт материала, значительно снижает стоимость доставки и упрощает физическое использование продукта конечным пользователем.

Сравнение значений удельного веса металлов и пластмасс показывает, насколько существенной может быть разница в весе:

Металлы Пластмассы
Алюминий 2.5–2,8 Поликарбонат 1,2–1,4
Латунь 8,4–8,7 Нейлон (большинство типов) 1,2–1,7
Медь 8,8 Полиэтилен 0,92–0,95
цинк 6..9–7,2 Полипропилен 0,90–1,04
Стали 7,7 АБС 1,02–1,4

Повышение структурной прочности продукта. Пластиковые детали на самом деле могут быть прочнее металлических, если использовать материалы инженерного класса.Кроме того, возможность формования элементов для обеспечения прочности конструкции, таких как ребра, выступы и косынки, при первоначальном производстве детали (вместо последующих операций крепления, сварки и склеивания) может повлиять на общую прочность собранной детали. а также снизить дополнительные расходы.

Расширенные возможности дизайна продукта. Из-за стабильности размеров гораздо проще изготавливать законченные конструкции сложных деталей из пластика, чем из металла. Жесткие допуски могут быть достигнуты при формовании в сочетании со сложными формами благодаря расширенным возможностям конструирования пресс-форм / инструментов для литья под давлением.Кроме того, пластик позволяет изготавливать тонкостенные детали с одинаковыми размерами стенок из-за возможности высокого давления впрыска, заменяя более дорогостоящие толстостенные детали из литых под давлением металлических деталей.

Пластмассы также имеют преимущества перед металлами на стадии прототипа. С помощью дешевых мягких инструментов можно опробовать различные материалы и завершить дизайн. Детали прототипа также могут быть легко изготовлены из пластиковых плит, листов, прутка и т. Д.

Пластиковые материалы можно использовать повторно. Повторное использование материалов путем добавления измельченных материалов (измельченных бегунов и лома) к первичным материалам обеспечивает значительную экономию затрат (до 40%).Большинство пластмасс для литья под давлением являются термопластами и могут быть легко переработаны (однако термореактивные материалы не могут). Повторное измельчение можно использовать немедленно, вместо того, чтобы его переплавлять, как сталь.

Увеличенный срок службы продукта. Экологическую уязвимость металлов можно заменить прочностью и долговечностью пластмасс. Большинство пластиковых материалов обладают большей химической стойкостью по сравнению с большинством металлов. Пластмассы не ржавеют и не окисляются, как металлы, и на большинство из них не действуют кислоты или основные соединения, разъедающие металл.

Первый шаг — выяснить, подходит ли ваш проект для преобразования металла в пластик. Это требует серьезного анализа и не обязательно определяется быстро. Важно полностью понимать конечное применение, условия окружающей среды, оценки и анализ материалов, технологичность и экономическую целесообразность.

Очень важно знать, как продукт будет использоваться. Инженеры-проектировщики должны уметь точно оценивать реальную среду, которая будет влиять на продукт, включая химическое воздействие или контактные растворы, диапазоны температур, экранирование и силы (включая наихудшие сценарии).Вся эта информация должна быть проанализирована вместе, чтобы сделать лучший выбор материала. Возможно, самое важное правило на этом этапе — никогда не делать никаких предположений. Отсутствие полной и тщательной проверки заявки может привести к выбору неправильного материала, что может сорвать весь процесс разработки.

Выбор пластика. Наука о полимерах за эти годы добилась огромных успехов, расширив возможности соединения различных пластиковых материалов с наполнителями и армирующими элементами, которые обеспечивают огромную структурную целостность.При правильном выборе материала в сочетании с оптимизацией конструкции пластик может быть таким же прочным, как металл, и весить намного меньше. Вот некоторые характеристики, которые следует учитывать:

Достоинства металла:

  • Теплопроводность
  • Электропроводность
  • Высокая жесткость
  • Низкая склонность к ползучести
  • Низкий коэффициент теплового расширения
  • Высокая прочность
  • Меньше проблем с деформацией
  • Возможны узкие допуски

Преимущества пластика:

  • Без коррозии
  • Низкая плотность
  • Свобода дизайна
  • Увеличенный срок службы инструмента
  • Химическая стойкость
  • Переработка
  • Требуется меньше сборки
  • Сокращение номеров деталей

Выбор подходящего пластика может занять некоторое время, в зависимости от проекта.Одно из самых больших преимуществ пластмасс — это доступность более 25 000 материалов, специально разработанных для производственных приложений. Новые, более эффективные смеси и гибриды также могут быть специально разработаны для удовлетворения очень специфических требований к производительности. Основные соображения по типу пластика:

  • Кристаллические и аморфные: оцените такие требования, как химическая стойкость, удар, текучесть, обработка и т. Д.
  • Добавки: как сравнивать наполненные и ненаполненные пластмассы? Добавки повлияют на прочность, жесткость, стоимость, требования к корпусу FR, тепло и стоимость.
  • Добавки из длинного стекловолокна улучшают жесткость и прочность, повышают температурные характеристики до 150 ° C и создают умеренный внешний вид поверхности.
  • Добавки для короткого стекловолокна улучшают жесткость, повышают температурные характеристики и улучшают внешний вид по сравнению с длинным стеклом (содержание стекла 30% или менее позволяет деталям выглядеть так же хорошо, как и детали из неармированного пластика).
  • Наполнители из углеродистой и нержавеющей стали улучшают проводящие и / или экранирующие свойства.
  • Смазочные наполнители улучшают износостойкость и фрикционные свойства.
  • Минеральные наполнители улучшают электрические характеристики, ощущение утяжеления, шумопоглощение, стабильность размеров и увеличивают удельный вес.
  • Модификаторы удара повышают прочность.
  • Антипирены повышают стойкость к горению.

Тестирование пластика. Пластмассы по-разному реагируют на литье под давлением в зависимости от их физических и химических характеристик, в том числе прочности и гибкости, плавления и охлаждения в широком диапазоне температур, структуры полимера и химических связей.Их можно улучшить, добавляя наполнители или создавая смеси с очень специфическими свойствами, создавая гибридные пластмассы с превосходными механическими, термическими, химическими, электрическими и экологическими свойствами, такими как:

  • Механические: прочность на разрыв, модуль упругости (жесткости), ударопрочность, ползучесть и стабильность размеров.
  • Тепловые свойства: тепловое расширение, температура отклонения тепла, относительный тепловой индекс, коэффициент теплового расширения, механический отклик при температуре, пластическая стабильность.
  • Химические свойства: химическая стойкость (полукристаллическая или аморфная), молекулярная масса и напряжение детали (сочетание конструкции, сборки, процесса и окружающей среды может снизить химическую стойкость).
  • Окружающая среда: устойчивость к погодным условиям, влажности и ультрафиолетовому излучению — как сочетание этих факторов влияет на изменение цвета, сохранение блеска и потерю свойств материала?
  • Электрооборудование: электропроводность, экранирование, диэлектрическая прочность, коэффициент потерь диэлектрической постоянной и требования к электростатике.

Другие конструктивные особенности

Литье под давлением происходит быстрее, эффективнее и обеспечивает более высокие допуски по сравнению с литьем под давлением металлических деталей. Фактически, легче изготавливать сложные, высокопроизводительные детали или изделия с помощью строго контролируемого процесса литья под давлением, который требует меньше этапов. Срок службы инструментов при литье под давлением составляет 500 000–1 000 000 или более циклов по сравнению с литьем под давлением, и они требуют меньшего технического обслуживания и времени простоя. Чтобы оптимизировать качество деталей и продлить срок службы формовочной системы:

  • Для выбранного пластика необходимо выбрать подходящую сталь для литья под давлением.
  • Формы необходимо правильно вентилировать, чтобы минимизировать эрозию.
  • Обработка спроектирована должным образом для устранения заусенцев, которые могут повредить линию разъема формы.
  • Горячеканальные системы совместимы с выбранным материалом.
  • Тип и материал винта подходят для выбранного пластика.

Одно из самых больших преимуществ преобразования металла в пластик — это свобода дизайна, которую он создает. Например, несколько металлических деталей, которые необходимо скрепить вместе, могут быть сконструированы в одну деталь, которая может быть отлита под давлением.Это также расширяет геометрические возможности для новых конструкций. Консолидация деталей снижает инвентарные запасы и увеличивает производительность. Экономия трудозатрат достигается за счет сокращения операций по сборке и вторичных операций (например, за счет добавления цвета в расплав, окраска не требуется).

Пластические механические свойства намного ниже, чем у большинства металлов. Например, сильно армированный стекловолокном пластик может достигать модуля упругости 2 МПа, тогда как алюминий — 10 МПа, а сталь — 30 МПа. Эти свойства могут быть спроектированы вокруг, но необходимы изменения «формы» (момент инерции), чтобы получить ту же жесткость, что и металлическая деталь.Чтобы сделать конструкцию «эквивалентной» по жесткости, необходимо, чтобы произведение момента инерции (I) и модуля Юнга (E) было равным. (Однако на самом деле это верно только для кратковременной нагрузки. Длительная нагрузка при повышенных температурах может привести к ползучести пластика; в этом случае необходимо учитывать модуль ползучести материала.)

Опорные элементы (ребра, косынки, радиусы) также могут быть легко добавлены после первого отбора проб. Преимущество здесь в том, что вы можете начать с облегченной детали, а затем добавлять функции по мере необходимости.

Дизайнер, переходящий от концепции «металл к пластику», должен понимать механические / структурные различия между металлом и пластиком. Простая замена металла на пластик в дизайне редко срабатывает, потому что пластмассы обладают разными механическими свойствами, что влияет на работу продукта в среде конечного пользователя. Эти изменения, однако, можно исправить, добавив конструктивные особенности, такие как увеличенная толщина стенки или ребра для прочности.

Определение того, как пластик работает в среде конечного пользователя, часто зависит от тестирования прототипа (например, анализа усадки и коробления после формования).Также относительно легко отобрать образцы из нескольких материалов, используя одну и ту же пресс-форму на этапе прототипирования, чтобы принять окончательное решение. Особенно важно оценить прочность, твердость, гибкость, коррозионную стойкость, усталость и длительную ползучесть. Например, одна проблема с пластическим изгибом (на высокой частоте) заключается в том, что пластик не может передавать тепло, создаваемое присущим ему гистерезисом. Металлы, будучи гораздо более теплопроводными (без значительных гистерезисных потерь), не имеют такой проблемы и могут быть испытаны на усталость гораздо быстрее.Для определения истинного сопротивления усталости и ползучести необходимо провести соответствующие испытания. Металлы также могут ползать, но требования к температуре и нагрузке намного выше. Как правило, ползучесть металла не возникает при обычных температурах и нагрузках повседневного использования. Пластмассы могут легко сползать / расслабляться от напряжений, если детали спроектированы неправильно.

Литье под давлением для научных исследований

Преобразование металла в пластик требует наилучшей производственной конструкции и управления, особенно для высокопроизводительных деталей с критическими допусками.Это может быть достигнуто за счет использования научного формования, в котором используются подробное материаловедение и точные измерения, чтобы полностью понять, вплоть до молекулярного уровня, что происходит на каждой стадии процесса литья под давлением. Это устранит раздражающие проблемы, связанные с:

  • Оптимизация смолы
  • Оценка и смешивание цветных концентратов
  • Проектирование литья и оснастки
  • Варианты процесса и материалов
  • Не соответствует спецификации
  • Повторная проверка
  • Соответствие нормативным требованиям

Стандартные процедуры формования просто недостаточно точны для преобразования металла в пластик и требуемых допусков.

Полностью понимая, как все многочисленные параметры материалов и процессов взаимодействуют вместе в любое время во время производства, наши научные инженеры по литью поддерживают высокую точность в нескольких производственных циклах. Сложное программное обеспечение и датчики контролируют каждый этап производственного процесса, позволяя нашей команде всегда знать, что происходит с материалом внутри формы; они знают, как небольшие изменения давления, температуры, вязкости, расхода, влажности материала, времени заполнения и скорости охлаждения влияют на качество конечного продукта, и могут исправить любые изменения процесса в течение нескольких секунд.

Поскольку все данные записаны, производственный процесс можно легко воспроизвести по мере необходимости, даже когда производство переносится с одного станка на другой, что позволяет сэкономить огромное количество времени на настройку. Это также важно для проверки процесса и соблюдения любых нормативных требований.

Понимая каждую фазу процесса превращения металла в пластик и все аспекты поведения материалов, научные инженеры по формованию могут разработать наиболее эффективный процесс для вашего продукта, сэкономив деньги на материальных затратах и ​​увеличив производительность за счет «пикового производства». поддерживается на протяжении всего процесса.

Например, клиент обратился к Kaysun с просьбой изготовить один из двухмембранных пневматических насосов из пластика, а не из металла. Целью было повысить коррозионную стойкость и химическую стойкость для увеличения срока службы насоса при меньших затратах.

Используя научный подход к формованию, Kaysun тесно сотрудничал с командой дизайнеров клиента, чтобы выбрать смолы, обладающие особыми механическими и химическими свойствами, необходимыми для того, чтобы выдерживать различные условия окружающей среды, влияющие на насосы.Было рассмотрено несколько общих семейств смол, в том числе полипропилен без наполнителя, ПВДФ (производное тефлона с очень высокой химической стойкостью) и некоторые смолы, рассеивающие статическое электричество, с углеродным наполнением для горнодобывающей промышленности (искробезопасные).

После того, как в качестве материала был выбран ПВДФ, конструкция детали была скорректирована, чтобы лучше соответствовать процессу литья под давлением. Структурные ребра и наружные части материала были добавлены, чтобы минимизировать толстые секции и сбалансировать поток материала. Контуры охлаждения были спроектированы так, чтобы сократить количество циклов, но при этом обеспечить повторяемость размеров.Это было непросто, потому что для насоса требовались стенки толщиной до 1,5 дюймов (38 мм), чего очень трудно добиться с помощью литья под давлением и требовать чрезвычайно точного контроля. Конечный пластиковый продукт отвечал всем требованиям к производительности, поставленным клиентом, включая более низкие производственные затраты, и продолжает производиться сегодня.

Расставания

Пожалуй, самым захватывающим преимуществом преобразования металла в пластик является свобода проектирования, которую он предоставляет инженерам. Они могут более творчески относиться к сложной геометрии, характеристикам в суровых условиях, соображениям экранирования, ограничениям веса и конструкции, управлению температурой и дифференциации продукта — как с точки зрения производительности, так и того, как продукт выглядит на полке.

По мере того, как поставщики материалов продолжают разрабатывать высокопрочные термопласты, которые становятся все более ударопрочными, коррозионно-стойкими и термостойкими, все больше компаний переходят с металлических компонентов на пластик. Преимущества включают меньший вес, консолидацию деталей, компоненты формы сетки, эстетические улучшения и лучшую долговечность.

Весьма вероятно, что наиболее впечатляющие прорывы в области конверсии металла в пластик еще впереди, особенно в области инженерных пластмасс.Фактически, этот процесс может произвести революцию в способах производства в целом ряде отраслей, поскольку все больше команд НИОКР осознают огромный потенциал преобразования металла в пластик для повышения производительности и повышения технологичности сложных, критически важных деталей.

Отредактировано редактором Ежегодника Джеймсом Д. Сойером на основе информации, предоставленной Kaysun Corp.

Замена металла на пластик | Дизайн машин

В известной сцене из фильма «Выпускник» юному герою говорят, что «у пластмасс есть большое будущее», и это предсказание перекликается с реальностью.Теперь пластик помогает делать продукты легче, прочнее, проще в обработке и доступны в более сложных формах, особенно в виде композитов и высококачественных полимеров. Другими словами, будущее за пластмассами.

История

Бакелит, разработанный в 1907 году, считался первым полностью синтетическим полимером. В то время как до этого использовались другие термопласты, бакелит был термореактивным. Термореактивные материалы образуют прочные связи, которые невозможно переформовать, и из них можно получить относительно прочные детали, но их трудно переработать.Один из вариантов переработки термореактивного материала — просто измельчить его и использовать в качестве заполнителя для новой детали. Напротив, повторное формование возможно с помощью термопластов (в основном известных, но не ограничиваясь ими, экономичных полимеров с номерами от 1 до 7). Возможность реформирования материала была связана со снижением прочности. Прочность пластмасс улучшалась более 50 лет и даже заменяла металлические детали. В настоящее время новые специальные полимеры, композиты и процессы имеют улучшенные свойства до такой степени, что некоторые инженеры не знают о потенциальных преимуществах пластмасс.

Пластмассы в течение нескольких десятилетий постепенно превратились из игрушек и ювелирных изделий в серьезные аэрокосмические и военные приложения. Пластик может быть легким выбором при попытке сэкономить на весе и стоимости. В сентябре 2013 года Американское общество инженеров-механиков оценило, что «в целом компании могут рассчитывать достичь общей экономии от 25% до 50% за счет перехода на пластиковые детали». Пластмассы также могут иметь косвенные преимущества. Простой пример — пластиковые пакеты для продуктов. Отправка одного грузовика с полиэтиленовыми пакетами вместо четырех грузовиков с бумажными пакетами за такое же количество может сэкономить топливо, время и место для хранения.Тем не менее, пластмассы могут показаться не столь вероятным выбором для приложений с более высокими нагрузками.

При рассмотрении вопроса об использовании пластмасс необходимо учитывать окружающую среду и другие свойства. Например, пластик может не ржаветь, но вода может впитаться в пластик и действовать как эластомер. Это ослабляет связи в материале, что приводит к выходу детали из строя.

Одна из проблем при использовании термопластов для замены металлов заключается в том, что многие детали конструкции должны быть жесткими и обладать высокой ударной вязкостью.Эти свойства были косвенно связаны с термопластами примерно до 50 лет назад, когда в полимер добавили стекловолокно. По словам Рона Хоули, главного научного директора Integrated Composite Products Inc., это поможет выдержать нагрузку на большей площади поверхности и повысит прочность на изгиб, жесткость, модуль, растяжение и ударную вязкость на целых 300–400%. . (ICP). Так началась эра термопластов.

До 1970-х годов стекло обычно добавлялось в процессе экструзии.При попадании стекловолокна в смолу и обеспечении ее полного смешивания — или смачивания — с полимером возникает большое напряжение сдвига. Это привело бы к разрыву стекловолокна на относительно короткие отрезки (обычно менее миллиметра). Чтобы волокно работало в качестве армирования и улучшало характеристики на 300–400%, соотношение длины к диаметру волокна должно составлять примерно от 20 до 1.

К концу 1979 года производители пластмасс начали производить длинное волокно методом вытяжки.Волокна диаметром до 12 мм могут изготавливаться в виде гранул. Во время процесса литья под давлением действуют силы сдвига, которые разрывают длинные волокна. Но длина постобработки, превышающая 8 мм, является нормой.

Длинное волокно увеличивает жесткость, прочность и износостойкость. (Данные любезно предоставлены PlastiComp)

Когда пластик забирает более

Более длинные волокна повышают прочность пластика, делая его более конкурентоспособным по сравнению с металлом. Например, целазол представляет собой ненасыщенный полимер на основе полибензимидазола (PBI); его предел прочности на разрыв составляет около 20 фунтов на квадратный дюйм (138 МПа) в соответствии с Plastics International (испытание с ASTM D638).FR-4 / G10 — это композит со стеклотканью, который хорошо подходит для пластиковых застежек. По данным CrafTech Industries, он имеет предел прочности на разрыв 45 ksi (310 МПа). В то время как металлы могут достигать более высокой прочности (см. Таблицу ниже), композитные полимеры конкурентоспособны и прочнее некоторых марок металлов.

Благодаря более прочным пластмассам и простоте обработки термореактивные и термопласты могут сэкономить время и энергию по сравнению с изготовлением деталей из металлов. Инженеры могут воспользоваться преимуществами обработки пластика, поскольку для выполнения заказов и сохранения конкурентоспособности может потребоваться сокращение времени производства.Хоули из ICP предлагает следующий пример: «Представьте себе первый четырехколесный автомобиль. Вероятно, он был сделан из большого количества металла. Его изготовитель мог иметь доступ к мельнице и некоторому гибочному оборудованию, поэтому это кажется логичным. Однако по мере роста продаж вам нужно делать вещи быстрее, чтобы не отставать от спроса. Если фрезеровка детали занимает 20 минут, формовка из термореактивного материала может занять пять минут. В этом примере не было необходимости экономить на весе или стоимости, необходимо было выполнять заказы. Вот тогда-то пластик берет верх.”

(Данные любезно предоставлены PlastiComp)

Однако, если вы производите 200 тыс. Деталей в год, это может быть невозможно сделать с помощью термореактивных материалов. В приведенном выше примере у вас всего около 100 000 пятиминутных циклов в году. «Термопласты хороши для массового производства, — говорит Хоули. «Быстрое производство термопластов позволяет сократить время выдержки и схватывания. Многие детали можно формовать менее чем за минуту ».

Рынки, переходящие от металлов или термореактивных материалов к термопластам, как правило, нуждаются в быстром производстве, отмечает Хоули.«Небольшие гидроциклы — идеальный рынок для термопластического процесса». он говорит. Именно это и сделал Джордан Дарлинг, генеральный директор-основатель Free Form Factory — производителя гидроциклов.

По словам Джордана, «производство стекловолокна является дорогостоящим, трудоемким и выделяет летучие органические соединения (ЛОС), которые токсичны для людей, производящих детали. Путем термоформования из запатентованного материала, не содержащего стекла — это не композит, — мы можем производить в 10 раз быстрее, чем при использовании традиционных методов.”

Композиты могут быть дорогостоящими, но производители находят новые способы снижения затрат. Например, использование смеси 20% углерода и 20% стекловолокна снижает стоимость на 37% по сравнению с 40% углеродного волокна. (Данные любезно предоставлены PlastiComp)

Jordan продолжает: «От сырья до готовности к отправке для изготовления корпуса может потребоваться 225 человеко-часов. Но наш корпус занимает всего 20 часов. А по мере увеличения масштабов мы можем сократить это время вдвое. Хотя производство является важной причиной использования этой технологии изготовления, этот метод также дает оценку 3.Повышенная в 5 раз ударная вязкость по сравнению с изделиями из стекловолокна ».

Изделия из стекловолокна также сложно отремонтировать или утилизировать. Используя модульную конструкцию с термопластами, можно производить продукт, не образующий летучих органических соединений, который относительно легко поддерживать и перерабатывать. По мере роста нормативов по ЛОС и устойчивым практикам высокоэффективные полимеры и термопласты будут продолжать заменять металлы и термореактивные пластмассы, особенно если они могут выдерживать более высокие нагрузки, позволяя легко производить детали.

Обработка

Хотя Free Form Factory, в частности, не использует композиты, композиты находят новые способы увеличения прочности при одновременном рассмотрении простоты производства. ICP, например, использует новый процесс для добавления термопластов, пропитанных длинными стеклянными волокнами, которые стратегически размещены в областях с высокой нагрузкой. Имея возможность добавить непрерывное волокно в определенную область, компания может заменить металлические подножки на транспортном средстве. Подножка из полиолефина теперь вдвое меньше по весу и стоимости предыдущей металлической детали.Кроме того, испытание на трехточечный изгиб показало, что пластиковая подножка выдерживает в три раза большую нагрузку при том же прогибе, что и металлическая часть. Другим неотъемлемым преимуществом использования полимера является химическая стабильность: он не ржавеет и, в зависимости от используемого композита, может обеспечивать более высокую усталостную прочность.

«Мы нацелены на применение луча», — говорит Хоули из ICP. «Они плоские с одной стороны, а с другой — ребра для увеличения прочности. Когда эти конструкции терпят неудачу, кромка ребра является первой областью, которая трескается.Эта трещина будет распространяться и в конечном итоге приведет к поломке детали. Мы повышаем предел прочности при растяжении, делая элементы растяжения непрерывной длины в нижней части выступа, где происходят разрушения. Непрерывное армирующее волокно примерно в 60 раз прочнее основного формовочного компаунда. Вы помещаете непрерывные стекловолокна, которые уже пропитаны пластиком, в формы до того, как они закроются. Когда форма открывается и выталкивает эту деталь, вы можете просто добавить еще несколько стержней, прежде чем форма закроется для следующего выстрела.”

Использование различных волокон может помочь улучшить свойства и помочь полимерам проникнуть на рынок металлов. При сравнении металла с пластиком важно, чтобы инженеры знали, как изменение смолы, волокна или способа использования волокна (длина, ориентация и т. Д.) Влияет на обработку и экономику, а также на свойства. Несомненно, сохранение максимально длинной длины может увеличить жесткость и ударную вязкость. Но инженеры, незнакомые с литьем длинного стекла под давлением, могут произвести недостаточные детали.

Подумайте об этом так: стекловолокно состоит примерно из 4 000 стекловолокон. По мере того, как в процесс добавляется больше энергии, он разрушает волокна, тем самым снижая прочность конечной детали. Снижение технологических свойств, таких как противодавление, поможет. Однако это должно быть отражено в конструкции пресс-формы. Литники, направляющие и литники меньшего размера будут увеличивать напряжения и энергию, необходимую для проталкивания материала через эти точки, и все это приведет к разрыву волокон и, таким образом, к снижению прочности детали.

Дизайнеры начинают рассматривать другие процессы при использовании композитов для сохранения длины волокна. Они также пытаются более эффективно контролировать ориентацию волокон. Компрессионное формование снижает давление и необходимость прохождения материала через литники и затворы. Это увеличивает длину волокон и потенциально позволяет лучше ориентировать волокна. Использование компрессионного формования также может продлить срок службы пресс-формы. Введение острых концов стекловолокна может поцарапать плесень. Если у материала меньше концов — либо из-за использования более длинного волокна, либо из-за того, что материалы не проталкиваются через форму посредством такого процесса, как прессование, — срок службы формы может быть увеличен.

Жизненный цикл пресс-формы важен, так как стоимость инструментов для некоторых процессов высока. «Для литья под давлением требуются сложные более дорогие формы, — говорит Дарлинг из Free Form. «С помощью термоформования мы можем упростить конструкцию и способ изготовления пресс-форм, чтобы снизить затраты на инструменты. Литье под давлением хорошо подходит для небольших компонентов, производимых в больших масштабах, но стоимость их значительно возрастает. Термоформование можно масштабировать, сохраняя при этом низкую стоимость ».

Аддитивное производство (3D-печать) и алюминиевые формы — это еще одна растущая тенденция к снижению стоимости инструментов.Формы и приспособления для 3D-печати могут сократить время изготовления деталей. Это может увеличить количество итераций, которые можно протестировать, прежде чем вкладывать средства в более надежные инструменты, если это необходимо.

Для 3D-печати высокоэффективные полимеры и композиты исключают использование форм. 3D-печать с использованием PEEK, ULTEM и других высокопроизводительных полимеров может занять больше времени при производстве плавленых волокон, чем при формовании. Но печать сборок как единой детали без пресс-формы может сократить время сборки, затраты на инструменты и помочь автоматизировать производство.

В некоторых приложениях 3D-печатные и алюминиевые формы могут справиться с небольшими производственными тиражами. Ключевые факторы того, как долго прослужит пресс-форма, будут зависеть от формованного материала, температуры обработки и сложности геометрии.

Применения в аэрокосмической отрасли

Будь то пресс-форма или деталь, большое преимущество при использовании композита — это контроль ориентации волокон. Это преимущество перед металлами, поскольку они изотропны. В результате тепло, связанное с обработкой, затрудняет добавление волокон к металлическим деталям.Контроль ориентации волокон в композитах оптимизирует соотношение веса и прочности, но часто также увеличивает стоимость и трудозатраты. В некоторых отраслях, например, в аэрокосмической, преимущества обычно перевешивают более высокую стоимость.

Коробка крыла находится на нижней стороне этого российского МС-21 между крыльями или между крыльями. Это первый раз, когда композит был использован для этой конструкции конструкции.

«Мы использовали однонаправленную« сухую »ленту для коробчатой ​​конструкции обшивки, стрингеров и лонжерона кессона крыла российского самолета МС-21, который выкатился 8 июня», — отмечает Франк Никиш, директор по глобальным стратегическим проектам в аэрокосмической отрасли. Solvay.«Наша ткань TX1100 — это сухая однонаправленная лента, нарезанная на полоски дюйма (6 мм). Его можно разместить на игровом автомате. Управление направлением волокна с помощью автоматизированного оборудования, такого как машина для резки планшетов, является следующим шагом в разработке и производстве волокон или текстиля для композитов. Затем на весь слой вводится PRISM EP2400, усиленная смола для инфузии ».

Однонаправленная лента может занять больше времени или труда по сравнению с текстилем или тканевым композитом. Тем не менее, он обеспечивает преимущество в соотношении прочности и веса, которое требуется для приложений более высокого уровня; например, в гонках и аэрокосмической промышленности.(Любезно предоставлено Solvay)

Aviation Week отметила тенденции в области аэрокосмических материалов, связанных с выбором MC-21: «United Aircraft Corp. (UAC) сделала ставку на более легкие материалы: полностью композитное сверхкритическое крыло с большим удлинением был разработан для обеспечения максимальной аэродинамической эффективности в крейсерском полете. К другим составным компонентам относятся центральный кессон крыла, а также вертикальные и горизонтальные кили. Корпус крыла и панели крыла производятся с использованием технологии вакуумной инфузии на предприятии «АэроКомпозит» в Ульяновске, другом филиале ОАК.”

По словам Никиша, «сейчас основное внимание уделяется тому, чтобы сделать изготовление композитных деталей более доступным. Благодаря нововведениям соотношение веса и прочности улучшилось примерно на 20%, но за последние 20-25 лет ничего особо не изменилось, сделав обработку более доступной. Это означает сокращение продолжительности цикла. Например, стандартное отверждение в автоклаве длится более восьми часов. Если вы можете изменить химический состав смолы, чтобы отверждение происходило быстрее и при более низкой температуре, в сочетании с процессом вакуумного мешка — и без снижения механических характеристик — это настоящий шаг вперед.Обладая знаниями в области смол и технологических процессов, мы можем сократить время обработки, тем самым значительно увеличив производство ».

Solvay, например, производит Cycom 5320-1, который можно обрабатывать методом вакуумного мешка. Этот продукт устраняет необходимость в сравнительно дорогом автоклаве. Кроме того, процесс вакуумной упаковки позволяет расширить базу поставщиков, поскольку печи используются чаще, чем автоклавы. Solvay также постоянно работает над смолами для процессов инфузии. Никиш говорит: «Это все еще сложно, но мы нашли хороший баланс с PRISM EP2400.Это термореактивная смола со сравнимыми механическими характеристиками с упрочненными продуктами пре-прег, но при этом очень проста в обработке ».

При выборе материалов инженеры должны учитывать, что они не могут проектировать металлы так же, как они проектируют пластмассовые детали. Редко бывает прямое сравнение яблок с яблоками, поэтому для инженеров критически важно использовать пластиковые конструкции для пластиковых деталей. Пытаться подогнать пластик под металлическую конструкцию — все равно что вставить квадратный штифт в круглое отверстие.

Другими словами,

Пластмассы могут содержать разные ключевые элементы для разных отраслей. И их нельзя использовать вместо металла без внимательного отношения инженерного состава. И все же одна общая тема остается верной с 1967 года, когда был выпущен The Graduate: «У пластмасс большое будущее».

Почему производители медицинского оборудования переходят с металла на пластик

Преимущества перехода с металла на пластик

На протяжении десятилетий металл был предпочтительным материалом для производителей оборудования для здравоохранения, потому что обычные пластмассы не могли обеспечить сочетание высокого модуля упругости, высокой химической стойкости и совместимости со строгими методами стерилизации.Сегодня высокоэффективные специальные полимеры меняют эту реальность — не только предлагая характеристики металла, но и позволяя изготавливать более сложные и интегрированные детали.

Производители оригинального оборудования

становятся более осведомленными о пластмассах, нанимая инженеров-конструкторов, знакомых с пластмассами, или полагаясь на поставщиков полимеров за помощью в выборе материалов, проверке конструкции и консультациях по обработке. По мере того как все больше OEM-производителей осознают преимущества перехода с металла на пластик и вкладывают больше средств в правильных людей и правильных партнеров для вывода на рынок большего количества пластиковых медицинских устройств, производители, которые не спешат следовать их примеру, увидят, что их конкурентное преимущество становится все меньше или хуже того, оказываются еще дальше позади своих конкурентов.

Выбранные высокоэффективные полимеры могут предложить такой же уровень прочности, как и некоторые металлы, при температуре окружающей среды, а также дополнительные преимущества. Они обеспечивают экономическую выгоду, улучшенный внешний вид и эргономические улучшения, такие как ряд вариантов захвата. Мы рассмотрим эти преимущества более подробно и, надеюсь, прольем свет на то, почему OEM-производители делают больше с пластмассами и почему вы должны делать это тоже.

Экономия затрат

OEM-производители, столкнувшиеся с давлением сокращения прибылей и растущей конкуренции, могут сократить расходы, перейдя с металла на пластик.Замена металла высокоэффективными полимерами во многих случаях может снизить общую стоимость детали в течение всего срока службы продукта. Методы обработки пластика, такие как литье под давлением, могут снизить общие производственные затраты за счет амортизации инструмента и более низких затрат на рабочую силу. Пластиковая формовка также позволяет инженерам-конструкторам объединять детали, тем самым устраняя затраты на несколько компонентов, этапы сборки и потери в выходе при каждой операции. Функциональная интеграция уменьшает количество деталей в целом и упрощает снабжение и логистические ограничения, сокращает время цикла, при этом требуется меньше инструментов и упрощается контроль качества.

Давай займемся математикой

Сколько можно сэкономить, перейдя с металла на пластик? Зависит от множества различных факторов, в том числе от того, какие устройства вы производите. В качестве примера предположим, что вы производите металлический ретрактор для бедра с одним выступом. Предполагая, что 200 единиц складского хранения (SKU), годовая стоимость производства составляет около 3,9 миллиона долларов США. Даже если мы учтем единовременные инвестиции в инструменты и пресс-формы в размере 2 миллионов долларов США, вы окупите затраты, связанные с преобразованием в пластик, за восемь месяцев.После амортизации ваша компания будет экономить 3 миллиона долларов в год на 200 артикулов до конца срока действия программы. Эти расчеты (см. Таблицу ниже) основаны на фактических цифрах из реального тематического исследования, выполненного Solvay, чтобы продемонстрировать потенциал экономии при переходе с металла на пластик.

Пример экономии средств за счет перехода с металла на пластик

Уменьшение веса и улучшенная эргономика

Раньше одним из самых больших препятствий на пути замены металлических деталей пластмассой был тот факт, что пластик просто не мог конкурировать с прочностью, ударной вязкостью и долговечностью металла.Сегодня пластиковые детали можно сделать прочными, как металл, благодаря высококачественным полимерам и правильной конструкции. Возможность «придать форму» прочности конструкции с помощью таких элементов, как ребра, выступы и косынки, означает, что инженеры-конструкторы могут снизить вес детали (и стоимость обработки) без ущерба для прочности.

Замена металлических хирургических инструментов пластиковыми позволяет снизить их вес на 80 процентов. Облегчение может дать OEM-производителям многочисленные преимущества в дальнейшем.Например, более легкие инструменты могут повысить удовлетворенность конечного пользователя за счет снижения утомляемости практикующего врача, что может помочь укрепить вашу продукцию в больницах и операционных за счет того, что больше хирургов и врачей будут просить их специально.

С точки зрения общих затрат, облегчение может также повысить рентабельность за счет снижения связанных с этим затрат на логистику. Несколько унций могут показаться маловажными для любого устройства, но в масштабе, с которым имеют дело большинство OEM-производителей, эти несколько унций могут составлять значительную сумму для тысяч артикулов.

Удельная прочность на разрыв, отношение прочности к плотности

Свобода дизайна

На первый взгляд, снижение веса и общая экономия затрат могут быть самыми яркими преимуществами перехода с металла на пластик, но по сравнению с металлом существует гораздо большая свобода дизайна. Например, литье под давлением предоставляет практически безграничные возможности дизайна и позволяет изготавливать тонкие детали и детали сложной формы, которые невозможны с металлами. Пластмассы также позволяют производителям оборудования использовать длинные и тонкие детали, которые было бы сложно (или непомерно дорого) производить в противном случае.Заменяя металл, полимеры позволяют воплощать все ваши идеи в жизнь.

Имея возможность добавлять новые формы и функции, которые в противном случае было бы невозможно изготовить из металла, производители оригинального оборудования могут отличать пластиковые устройства от их цельнометаллических аналогов. Пластмассы также предоставляют OEM-производителям возможность создавать прототипы, тестировать, измерять и повторять различные концепции, которые имеют практически тот же внешний вид, что и готовое устройство, что позволяет инженерам-конструкторам получать более качественные отзывы от реальных пользователей, которые могут повлиять на окончательный дизайн.

А как насчет воздействия на окружающую среду?

Обеспокоены ли вы воздействием на окружающую среду перехода с многоразовых металлических инструментов или устройств одноразового использования из пластика? Вы не одиноки, но, согласно результатам 18-месячного исследования, представления отрасли о негативном воздействии одноразового оборудования на окружающую среду не совсем точны.

Solvay Specialty Polymers совместно с Medacta International и Swiss Climate выполнили полный анализ жизненного цикла от колыбели до могилы (LCA) двух типов систем хирургических инструментов: концепции «одноразового использования», основанной исключительно на пластиковых инструментах и традиционная «многоразовая» система, полностью состоящая из металлических компонентов.LCA измеряет воздействие обеих систем на окружающую среду с учетом их сырья, производства, использования и утилизации, а также управления после использования, повторного использования и восстановления.

В целом, анализ жизненного цикла показал, что углеродный след одноразового пластикового инструментария нейтрален по сравнению со средним годовым выбросом в эквиваленте CO2 в больнице, использующей обычные многоразовые металлические инструменты. Swiss Climate, независимый консультант по вопросам устойчивого развития, также отметил, что одноразовая пластиковая система устраняет необходимость в повторной стирке и стерилизации, что позволяет сэкономить до 115 галлонов (435 литров) воды для каждой хирургической операции на колене.

Профилактика инфекций и заболеваний

По данным Всемирной организации здравоохранения, 7% госпитализированных пациентов в развитых странах и 10% пациентов в развивающихся странах приобретают по крайней мере одну инфекцию, связанную с оказанием медицинской помощи (HAI). По оценкам Центров по контролю за заболеваниями (CDC), общие годовые прямые медицинские расходы на лечение HAI для больниц США составляют от 28 до 45 миллиардов долларов.

Высококачественные пластмассы позволяют OEM-производителям производить одноразовые инструменты, которые могут значительно снизить HAI.Медицинские организации все больше отдают предпочтение одноразовым медицинским устройствам, поскольку они помогают поддерживать более высокие стандарты гигиены и предотвращают повторное использование инструментов и оборудования. OEM-производители, которые переходят с металла на пластик, могут извлечь выгоду из растущего спроса на одноразовые устройства и могут предложить более выгодное предложение для больниц и GPO, которые сосредоточены на сокращении HAI.

Путешествие от металла к пластику: пример из практики Solvay

Определение пластмасс для медицинских устройств может стать серьезной проблемой для тех, кто привык работать с металлами и проектировать с ними.Чтобы помочь OEM-производителям осуществить этот переход, компания Solvay провела подробное исследование конкретного случая и всесторонний обзор процесса преобразования многоразового стального ретрактора бедра в одноразовый и многоразовый пластиковый ретрактор для бедра.

Это тематическое исследование показывает, как простые модификации конструкции позволяют заменить металлическое устройство, требующее очень высокой прочности и жесткости, на высококачественный полимер, который обеспечивает дополнительные преимущества в виде меньшего веса и улучшенной эргономики. В этом обзоре описаны семь этапов преобразования металла в пластик:

  1. Классификация полимеров

  2. Выбор материала

  3. Повышение прочности и жесткости

  4. Итерация проектирования

  5. Прототипирование

  6. Производство

  7. Проверка

Этот пример использования преобразования металла в пластик доступен в виде предварительно записанного веб-семинара, представленного Джеффом Хривнаком, менеджером по глобальному бизнесу Solvay Specialty Polymers в сфере здравоохранения.Это та самая презентация, которая была в центре внимания на крупнейшей в мире выставке медицинских технологий MD&M West 2019.

Думаете о преобразовании металлических деталей в пластмассовые?

Solvay может помочь. В дополнение к самому широкому в отрасли ассортименту высокопроизводительных специальных полимеров мы предоставляем рекомендации и поддержку на каждом этапе для производителей оригинального оборудования, которые только начинают работать с пластмассами. Обладая более чем 30-летним опытом работы в качестве ведущего поставщика материалов для отрасли здравоохранения, мы знаем, чего производители оригинального оборудования ожидают (и в чем нуждаются) от своих партнеров.

Руководство по конверсии металла в пластик

С момента развития пластмасс и процесса литья под давлением пластмассы стали предпочтительным материалом для многих отраслей промышленности. Это предпочтение связано с возможностью сделать из пластика практически любую форму. Пластик также экономичен, обладает динамическими свойствами материала и может масштабироваться до больших объемов. Пластмассы открыли двери для новых продуктов и быстро вытеснили другие производственные материалы. Теперь инженеры могут проектировать вокруг процесса производства пластика, а не вокруг таких процессов, как штамповка, литье и механическая обработка.

Переход с металла на пластик может дать много преимуществ, таких как: снижение затрат, снижение веса и упрощенное / более быстрое производство. В то же время инженеры и разработчики продуктов должны решить некоторые проблемы с пластиком, такие как определение различных свойств материала и конструктивные изменения.

Использование здесь терминов «металл» и «пластик» подходит для обобщений, но оставляет желать лучшего с инженерной точки зрения. Существуют тысячи различных видов металла, и то же самое касается пластика.Есть обычные металлы и пластмассы, такие как алюминий или полипропилен, но есть также металлы и пластмассы, предназначенные для определенных целей. Можно иметь пластиковый компонент, который прочнее, чем металлический, или металлический компонент, который более рентабелен, чем пластиковый вариант. По этой причине важно понимать свою деталь и то, какова ваша цель, если рассматривать пластик вместо металла.

Есть большая вероятность, что в процессе оценки вам придется рассмотреть изменения в конструкции.Многие конструктивные особенности, такие как толщина стенок и поднутрения, рассматриваются по-разному от процесса к процессу. Мы рекомендуем проработать следующие пять вопросов, чтобы помочь вам в процессе оценки соотношения пластмассы и металла.

  • Какие свойства материала являются ключевыми для функциональности металлической детали? Этими свойствами материала могут быть прочность на разрыв, ударопрочность, термическая стойкость, химическая стойкость и т. Д. И металлы, и пластмассы имеют определенные характеристики для большинства свойств материалов.

  • Может ли пластик воспроизвести эти ключевые свойства материала? Здесь вы собираетесь сравнивать материалы, но не забывайте об изменениях дизайна. Например, металлический угловой кронштейн может быть достаточно прочным без вставок, но пластиковый вариант может потребовать их для прочности.

  • Насколько легко дизайн переносится на деталь, изготовленную методом литья под давлением? Как специалисты по литью под давлением, нам нравится думать, что литьем под давлением можно почти все. Хотя в большинстве случаев это так, вы хотите найти баланс между тем, что можно отлить из пластика, и тем, какой материал дает больше преимуществ в целом.Чтобы получить помощь по этим вопросам, мы рекомендуем обратиться к специалисту по литью под давлением или прочитать нашу электронную книгу по проектированию для литья под давлением.

  • Какие затраты связаны с изменением? Литье под давлением требует предварительных вложений в инструменты. Из-за продолжительности цикла литья под давлением высока вероятность того, что пластиковая версия вашей детали будет дешевле. Однако из-за предварительных вложений в инструменты эта экономия может быть не полностью реализована в течение некоторого времени. Вы должны быть уверены в своих первоначальных вложениях и спросить своего формовщика о вариантах инструментов (например, только вставки для форм).

  • Какие тесты можно провести перед переключением? Программное обеспечение для моделирования, такое как FEA, со временем становится все более точным. Если ваш компонент должен выдерживать различные температуры и нагрузки, вы можете повторить процесс проектирования, чтобы получить требуемые результаты. Возможно, для этого испытания можно будет использовать 3D-печать, быстрые прототипы пресс-форм или даже обработку пластика с ЧПУ.

Работа с этими вопросами может помочь вам решить, осуществимо ли переключение и стоит ли это изменение с точки зрения затрат.Сосредоточение внимания на функциональности вашей детали и вовлечение литьевого формовщика на раннем этапе поможет вам ответить на эти вопросы.