Проектирование и производство пресс-форм для стекла основный покупатель

Когда слышишь про проектирование и производство пресс-форм для стекла, многие сразу представляют штамповку одинаковых бутылок. А на деле — это история про то, как угадать поведение расплава при 1400°C, где каждый миллиметр допуска на термоусадку считается буквально на кончике пера. Мы в ООО 'Чэнду Синьчжи Индастриз' с 1996 года через это проходили: иногда пресс-форма из стали H13 выдерживала 500 тысяч циклов, а бывало — трескалась после первой партии из-за скрытой пористости в заготовке. Вот об этих подводных камнях и хочу размышлять.

Почему проектирование — это не только 3D-модель

Самый частый заказ — пресс-формы для алкогольных бутылок. Клиент приносит эскиз с витыми гранями, а в техзадании пишет 'минимальная толщина стенки 2 мм'. Но если не заложить перепад температур по зонам охлаждения — в узких местах стекло будет рваться прямо на выдуве. Однажды для чешского завода мы переделывали матрицу три раза: их технологи настаивали на классической схеме каналов, а при опытной отливке горлышко бутылки упорно получалось с волнами. Разобрались, когда смоделировали поток расплава через литник — оказалось, завихрения гасились слишком близко к полости.

Сейчас используем лазерные 3D-сканеры, но и они не панацея. Например, для косметических флаконов с гранёным рельефом сканер фиксирует геометрию, а вот как поведёт себя сталь при длительном контакте с щелочными составами — это уже из практики. На сайте xzyg.ru мы не зря указываем про лазерные сварочные аппараты: бывает, после пробной эксплуатации в матрице появляются микротрещины, и их надо заваривать именно лазером — чтобы не повело геометрию.

Кстати, про ошибки новичков. Часто конструкторы стараются сделать пресс-форму 'на века' — закладывают толщины стенок с трёхкратным запасом. А потом заказчик недоумевает, почему цикл литья растягивается на 20 секунд. Тут правило простое: прочность должна быть не 'максимальной', а 'достаточной'. Наши пятикоординатные гравировальные станки как раз позволяют снимать лишний металл именно там, где это не повлияет на жёсткость.

Сталь, температура и человеческий фактор

В 2018 году мы поставили партию пресс-форм для медицинских пузырьков на завод в Подмосковье. Через месяц звонок: 'На матрицах выкрашиваются кромки'. Стали разбираться — оказалось, их технологи по старой памяти поднимали температуру подогрева пресс-формы на 50°C 'для лучшей текучести'. А сталь 4Х13 этого не прощает: при перегреве начинается отпускная хрупкость. Пришлось экстренно делать новые матрицы с маркировкой рабочих температур прямо на корпусе.

С тех пор для каждого проекта мы готовим не только паспорт пресс-формы, но и краткую инструкцию для операторов. Это особенно важно для осветительных приборов — там сложные профили плафонов, где даже 10°C перегрева приводят к 'залипанию' стекла в глубоких пазах. Кстати, плазменные наплавочные аппараты нам как раз для такого ремонта и пригождаются: когда надо восстановить кромку без полной разборки оснастки.

Сейчас вот экспериментируем с комбинированными материалами — для художественных изделий иногда делаем вставки из медных сплавов. Они быстрее отводят тепло от мелких деталей рельефа, но требуют ювелирной подгонки. Трёхкоординатный измерительный комплекс MAZAK тут незаменим — без него допуск в 5 мкм не выдержать.

Как мы работаем с типовыми и эксклюзивными заказами

На https://www.xzyg.ru висит каталог на тысячи позиций, но 60% заказов — это доработка типовых решений. Недавно пришел запрос на пресс-форму для изоляторов с ребрами жёсткости — вроде бы стандартная история. Но когда запросили параметры линии, выяснилось: у клиента стоит устаревший пресс с нестандартной скоростью закрытия. Пришлось пересчитывать углы уклона — иначе при быстром ходе формы стекло не успевало заполнить рёбра.

А вот для поршней высокого давления вообще отдельная история. Там чистота поверхности критична — даже след от полировки в 0.1 мкм может вызвать кавитацию. Мы такие пресс-формы сначала доводим вручную, а потом проверяем металлографическим анализатором — смотреть, не 'затянули' ли поверхностный слой при шлифовке.

Самое сложное — когда просят повторить антикварную посуду. Для одного музея делали пресс-форму для копий гжельских графинов XVIII века. Пришлось изучать технологии того времени: оказывается, тогда добавляли свинец в стекло — и оно текло при других температурах. Современное натрий-кальциевое стекло так не поведёт, поэтому конфигурацию литниковых каналов пришлось проектировать практически с нуля.

Оборудование — это не главное, но без него никуда

Когда покупали первый обрабатывающий центр с ЧПУ, думали — теперь все проблемы решены. Ан нет — программатор, который раньше работал на фрезерных станках, заложил традиционные подачи. Результат — на сложном контуре горлышка для флакона духов появилась ступенчатость. Пришлось обучать людей заново: для пресс-форм важнее плавность хода, чем скорость съёма металла.

Сейчас у нас стоит отдельный прецизионный станок специально для финишных операций. Но и тут есть нюанс — для матовых поверхностей (как на некоторых косметических флаконах) после механической обработки делаем пескоструйную обработку электродов. Иначе текстура получится неравномерной.

А вот 3D-принтеры мы используем в основном для быстрого прототипирования — отливаем пробные образцы из обычного стекла, смотрим на распределение толщин. Для серии это не подходит — прочность металла недостаточная, но для демонстрации заказчику — идеально. Кстати, именно так убедили одного скептически настроенного немецкого инженера изменить конфигурацию донышка винной бутылки — он на 3D-модели не видел проблем, а на стеклянном образце сразу заметил зону потенциального разрушения.

Что в итоге получает заказчик

Когда мы говорим про принцип 'Выживание за счёт качества' — это не лозунг для сайта. Например, для серии пресс-форм под посуду мы всегда делаем пробную отливку на том же стекле, которое будет использовать заказчик. Бывает, присылают партию шихты с другим окислителем — и характеристики текучести меняются. Лучше сразу подкорректировать литниковую систему, чем потом экстренно переделывать.

Недавно был показательный случай: заказчик из ОАЭ запросил пресс-форму для бутылок в виде минарета. Геометрия сложнейшая — сужающийся конус с гранями. Рассчитали всё идеально, но в первый же запуск на их производстве лопнула вытяжная труба — оказалось, местные техники не учли влажность в цехе. Пришлось дистанционно объяснять, как перенастроить систему охлаждения. Теперь в такие договоры мы включаем обязательный видеоинструктаж для персонала.

Если смотреть на наш путь с 1996 года — главное, что мы поняли: проектирование и производство пресс-форм для стекла это всегда диалог. Не только с заказчиком, но и с материалом, который живёт по своим законам. И когда на стенде в цеху видишь, как из твоей оснастки выходит идеальный флакон — понимаешь, что все эти мучения с допусками и температурными расчётами того стоили. Даже если для этого пришлось переделывать чертежи семь раз.