Podm�nky a koncepce zaformov�n� � Konstrukce a v�roba vst�ikovac�ch forem, Lubom�r Zeman, ��st 2.

Vady zp�sobené vst�ikovací formou a vst�ikovacím strojem

Vady vzniklé p�i vlastním vst�ikování výst�ik� z termoplast�:

Celková deformace výst�iku – deformace jsou obvykle zp�sobeny vnit�ním pnutím ve výst�iku, které je projevem: zm�nami teploty jednotlivých tvarových díl� formy, zm�nami teploty mezi pevnou a pohyblivou �ástí formy, anizotropie smršt�ní, konstrukcí tvarových díl� výst�iku – nerovnom�rná tlouš�ka st�n, konstrukce �eber, nálitk�, atd., omezená mo�nost kompenzace smršt�ní pomocí dotlakové fáze. Pro minimalizaci obsahu vnit�ního pnutí je nutno vyrovnat rozdíly v teplot� tvarových díl� formy, p�ípadn� pou�ít rovnací a chladící p�ípravky, kompenzovat smršt�ní – zvýšit dotlakovou fázi, vym�nit zp�tný uzáv�r šneku, sní�it anizotropii smršt�ní nap�íklad vým�nou materiálu pln�ného vláknitým plnivem za materiál s minerálním plnivem nebo s balotinou (sklen�né mikrokuli�ky), zm�na umíst�ní ústí vtoku a p�ípadn� úprava tvarové dutiny formy.

Deformace výst�iku p�i jeho vyhazování z tvarové dutiny formy, stopy na výst�iku po vyhazova�ích – p�epln�ná tvarová dutina, malé úkosy st�n výst�iku, špatná délka vyhazova��.

Vytahování vlákna, vlasu z trysky vst�ikovací a plastika�ní jednotky vst�ikovacího stroje – nevhodná teplota trysky vst�ikovací jednotky – odzkoušet její zvýšení nebo sní�ení, jednozna�né doporu�ení vyplývá z konkrétního p�ípadu.

Samovolné vytékání taveniny z trysky vst�ikovací jednotky po jejím odsunu od vtokové vlo�ky formy – prodlou�it dráhu dekomprese po plastikaci, zm�nit teplotu trysky a teplotu prvního topného pásma vedle vst�ikovací trysky.

Vytvá�ení studené kapky v míst� ústí vtoku horké trysky horkého systému vst�ikovací formy – za�adit dekompresi p�ed plastikací, která má za úkol zatáhnout polymerní taveninu do trysky horkého rozvodu a po dekompresním pohybu šneku dozadu teprve provést vlastní plastikaci vst�ikovaného granulátu a p�ípadn� i dekompresi po plastikaci.

Vrypy na vtokové vlo�ce vst�ikovací formy, respektive na povrchu kulové plochy nebo rovného �ela vst�ikovací trysky vst�ikovací jednotky, špatný dosed vst�ikovací trysky stroje na vtokovou vlo�ku formy, špatné vytahování vtokového k�lu – studený vtokový rozvod – z vtokové vlo�ky formy:

- díky poškozeným plochám dosedu m��e polymerní tavenina vytékat a tak zap�í�init, �e se v ka�dém cyklu nedopraví do tvarové dutiny formy stejné a pot�ebné mno�ství  polymerního materiálu – jednozna�n� se jedná o špatné zacházení, bez odstran�ní vryp� a poškození není mo�no správn� vst�ikovat

- špatný dosed – zde platí jednoduchá pravidla, která se, ale musí bezpodmíne�n� dodr�et:

      - otvor v trysce vst�ikovacího stroje a vstupní otvor vtokové vlo�ky vst�ikovací formy musí být souosé
      - polom�r kulové plochy trysky stroje musí být menší ne� polom�r vtokové vlo�ky formy 
     - pr�m�r výstupního otvoru trysky stroje musí být menší ne� pr�m�r vstupního otvoru vtokové vlo�ky formy
     - špatné vytahování vtokového studeného k�lu z vtokové vlo�ky formy – malý úkos kanálu vlo�ky, vryp v kanálu vlo�ky, nevylešt�ný kanál, nevhodný taha� vtokového k�lu

-špatná funkce zp�tného uzáv�ru na šneku – nedr�í polštá� – krátkodob� m��e, jako nouzová oprava, pomoci oprava dosedacích ploch sedla zp�tného uzáv�ru a  tvaru posuvného krou�ku – jinak je nutná jeho vým�na a vytvo�ení takových opat�ení, aby do šnekové jednotky nemohl být vnesen cizorodý díl, zejména z tvrdého materiálu, který m��e poškodit nejen zp�tný uzáv�r, ale i vnit�ní povrch plastika�ní komory a šnek; zde je nutno d�razn� p�ipomenout, �e základem jakékoliv zp�tnovazební regulace vst�ikovacího procesu je bezpodmíne�né zajišt�ní dopravení konstantní dávky polymerní taveniny, v ka�dém výrobním cyklu, do tvarové dutiny vst�ikovací formy

Výst�iky z�stávají na vyhazova�ích – mo�nými p�í�inami pro� tomu tak je m��e být špatné nastavení vyhazovacího procesu nebo výst�ik není dostate�n� tuhý, tj. nemá správnou vyhazovací teplotu, která zajistí jeho dostate�nou tuhost, je nevhodná konstrukce výst�iku, apod. Pro odstran�ní problém� se nabízí úprava vyhazovacího procesu – prodlou�ení vyhazovacího kroku, zvýšení vyhazovací rychlosti, p�ípadn� vyhazovacího tlaku, za�adit opakování vyhazovacího pohybu (vyt�ásání, po�et cykl�, vyt�ásací dráha m��e být podstatn� kratší ne� je vyhazovací zdvih), nasadit ofukování hlavní d�lící roviny, pro vyjímání z tvarové dutiny pou�ít uchopova� na robotu (ne v�dy to lze provést dodate�n�, konstrukce vyhazování to nemusí umo�nit, proto�e s touto mo�ností p�i zahájení konstrukce formy nebylo uva�ováno, systém nap�íklad neumí p�idr�et výst�ik na vyhazova�ích v jejich vyjeté poloze, apod.); v p�ípad�  krátkého zdvihu vyhazova�� je nutno upravit formu, v mnoha p�ípadech je pot�eba i zvýšit po�et vyhazova�� nebo jejich plochu (zv�tšení pr�m�r�, apod.)

Studený vtokový rozvod z�stává ve form� – d�vodem m��e být p�íliš velké nebo dlouhé p�sobení dotlakové fáze, dotlaková fáze je p�íliš dlouhá, vtoké ústí ji� zamrzlo a dotlak p�sobí pouze na vtokový rozvod, problémy s napojením vst�ikovací trysky stroje na vtokovou vlo�ku formy (špatn� provedené rádiusy, pr�m�ry kanál�, poškození dosedacích ploch), taha� vtoku je nesprávn� navr�en, vtoková vlo�ka p�ed�asn� zamrzá, vtokový rozvod je nesprávn� navr�en – má ostré rohy, nejsou dob�e pou�ity p�idr�ova�e, atd. Krom� �ešení na odstran�ní problém�, která jsou z�ejmá z p�edešlých konstatování mo�ných p�í�in (sní�ení p�sobení dotlakové fáze, sní�ení vst�ikovací rychlosti), je mo�no pou�ít i separaci vtokových kanál�, opravit dosed trysky a vtokové vlo�ky, zv�tšit ku�el vtokového k�lu, vtokový k�l vyleštit, zv�tšit podkos taha�e vtoku, opravit geometrii vtokového rozvodu, pracovat s odjezdem vst�ikovací jednotky od formy      

Výst�iky z�stávají ve tvárnici – vliv na tuto vadu mají zejména p�íliš vysoké parametry dotlakové fáze nebo pozdní p�epnutí ze vst�ikovacího tlaku na dotlak – p�epln�ná tvarová dutina formy, nesprávná regulace teploty formy, nevhodná konstrukce výst�iku a problémy s formou – malé vyhazovací úkosy, ostré rohy, podkosy, poškozený povrch tvárnice, atd. 

Mezi mo�ná �ešení pro odstran�ní vady pat�í – sní�ení p�sobení dotlakové fáze. Optimalizace bodu p�epnutí ze vst�ikovacího tlaku na dotlak, sní�ení vst�ikovací rychlosti, pou�ití separátoru, sní�ení teploty tvárnice, prodlou�ení doby chlazení, zv�tšení vyhazovacích úkos�, zv�tšit úkosy pro odformování desén�, p�ípadn� desény zjemnit (sní�it jejich hloubku), zmenšit podkosy nebo tvary, které se p�etahují, opravit na povrchu tvarové dutiny poškozená místa, za která výst�ik na tvárnici dr�í.

Výst�iky z�stávají na tvárníku nebo na jád�e – v takovém p�ípad� vada m��e být zap�í�in�na nap�íklad p�íliš velkou kompenzací smršt�ní, tj. vysokými parametry dotlakové fáze, p�íliš vysokou teplotou tvárníku nebo jádra, p�isávacím efektem vakua vzniklého ve stykové ploše tvárníku a výst�iku (m��e se projevit zejména p�i výrob� výst�ik� s malou tlouš�kou st�ny), nevhodnou konstrukcí výst�iku nebo problémy s formou. Pro odstran�ní popsané vady platí obdobná konstatování jako u p�edešlé vady – sní�ení p�sobení dotlakové fáze, sní�ení vst�ikovací rychlosti, sní�ení teploty tvárníku nebo jádra, prodlou�ení doby chlazení, pou�ití separátoru, zv�tšení úkos�, zmenšení hloubek �eber, zmenšení podkos�, zmenšení hloubky desén�, oprava poškozených míst na tvárníku nebo jád�e.

Malý pr��ez vtokového studeného rozvodu a zejména ústí vtoku - tato vada má vliv na celou �adu mo�ných dalších problém� p�i vst�ikování termoplast�: nedostate�né p�sobení dotlakové fáze (ovlivn�ní rozm�r�, lesku, vykopírování desén�, neost�iky, propadliny, vnit�ní pnutí, studené spoje, tmavé stopy v okolí ústí vtoku, bubliny, atd.)

Nereálné rozm�rové a geometrické tolerance výst�ik�

Vada, kdy konstruktér výst�iku bu� z neznalosti problematiky vst�ikování termoplast� nebo ze svého konstruk�ního pohledu, kdy se sna�í, v lepším p�ípad�, vyvarovat chyby, v horším se pouze chrání nebo z d�vodu striktních po�adavk� zadavatele nebo z dalších jiných d�vod�, pou�ije tolerance lineárních rozm�r� a tolerance úchylek tvar� a polohy, které jsou v reálném vst�ikovacím procesu nereálné, se bohu�el, objevuje stále �ast�ji.

Jedn�mi z mo�ných p�í�in, mimo popsaných výše, m��e být i skute�nost, �e sice tolerance odpovídají tolerancím uvedeným, nap�íklad, v norm� DIN 16742,ale reáln�, tj. funk�n� nejsou nutné nebo p�ísné tolerance jsou funk�n� nutné, ale výrobn� je nelze dodr�et.

D�vod� pro� je nelze dodr�et m��e být celá �ada, k hlavním pat�í:

- nereálné tolerance z pohledu p�esnosti výroby tvarových díl� vst�ikovací formy a jejich slícování
- nereálné tolerance z pohledu technologie vst�ikování termoplast�
- deformace výst�iku z d�vodu jeho konstruk�ního �ešení a zvoleného vst�ikovacího materiálu, nap�íklad vliv anizotropie smršt�ní u kompozitních materiál� s vyztu�ujícím plnivem
- navlhavost a nasákavost materiálu výst�ik� a z t�chto d�vod� rozm�rové a tvarové zm�ny
- zm�na rozm�r� a tvar� z d�vodu tepelné rozta�nosti vst�ikovaného materiálu

Obecn� musím konstatovat, �e levných a jednoduchých �ešení v daných p�ípadech obvykle moc k dispozici není, krom� snad jediného – pokud, po funk�ních zkouškách,se uká�e, �e bude sta�it zm�na tolerancí na výkrese výst�iku.

V ostatních p�ípadech je nutno zvá�it a vybrat z t�chto mo�ností:

-upravit, p�izp�sobit, modifikovat:

          - p�izp�sobit výrobní tolerance tvarových dutin formy
          - p�ekonstruovat tvary výst�iku
          - zm�nit smršt�ní výst�iku
          - upravit podmínky vedoucí k tvarovým deformacím výst�iku
          - modifikovat vybrané rozm�ry výst�iku – zásah do tvarových díl� formy
         - zm�nit materiál výst�iku, respektive smršt�ní pou�itím jiného s výhodn�jšími vlastnostmi, nap�íklad s menší anizotropií smršt�ní, s jiným typem plniva, atd.

Jednou z p�í�in vady, p�ípadn� i mo�ností zlepšení vady je co nejp�esn�jší ur�ení smršt�ní p�i výrob� tvarových díl� z nich� je slo�ena tvarová dutina pro výrobu výst�iku. Na tuto skute�nost pamatuje normy DIN 16742 a p�i ur�ení toleran�ní skupiny se má konstruktér zabývat správným bodováním z pohledu korektnosti p�i zadávání hodnoty smršt�ní

Nep�esn� ur�enou hodnotu smršt�ní, s ní� byla tvarová dutina formy vyrobena, je mo�no v ur�itých mezích kompenzovat zvýšením/sní�ením p�sobení dotakové fáze, teplotou formy (sní�ení/zvýšení),respektive rozdílnou teplotou tvarových díl� a míst formy (musí to, samoz�ejm� umo��ovat konstrukce tempera�ního systému formy – rozd�lení systému na samostatné tempera�ní okruhy), p�i�em� je nutno pamatovat na dokrystalizaci (dodate�nou zm�nu rozm�r� a tvar�) p�i vst�ikování �áste�n� krystalických materiál� do „studené“ formy, zkontrolovat funkci a p�ípadn� vym�nit zp�tný uzáv�r na šneku, zv�tšit pr��ez ústí vtoku, zm�nit místo ústí vtoku (dát ho do st�ny výst�iku s v�tší tlouš�kou st�ny, aby nedocházelo k p�ed�asnému zamrzání st�ny), zm�nit rozm�ry tarových prvk� tvarové dutiny, p�ípadn� zm�nit vst�ikovaný materiál.

Jak ji� bylo uvedeno na za�átku – vst�ikovací forma je to, co výst�ik tvaruje, z �eho� vyplývá, �e se jedná, spolu s konstrukcí výst�iku z ní� konstrukce formy vychází, o nejd�le�it�jší sou�ást tvá�ecí technologie - technologie vst�ikování termoplast�.  

Kdy� se tedy jedná o nejd�le�it�jší sou�ást v �et�zci zajiš�ujícím výrobu výst�ik� z termoplast�, m�li by se konstrukci vst�ikovacích forem, s vyu�itím všech, p�i sou�asné technice pou�ívané v p�edvýrobních etapách, v�novat ty nejzkušen�jší a profesn� nejkompletn�jší pracovníci. Otázka, ale zní – kde je vzít? … Proto�e ne ve všech firmách takový profesionálové jsou, musíme se zabývat i chybami, které se p�i výrob� výst�ik� z termoplast� mohou objevit.   

První �ást �lánku byla zve�ejn�na 18.2.2020. Link »

Ilustra�né foto: ISPE, s.r.o.