Tvářené díly z kovů a plastů (tváření kovů a plastů)

Transkript

1 Tvářené díly z kovů a plastů (tváření kovů a plastů) Přednáška č. 04: Konstrukce vstřikovacích forem, aplikace plastových dílů v automobilovém průmyslu. Autor přednášky: Ing. Aleš AUSPERGER, Ph.D. Pracoviště: TUL FS, Katedra strojírenské technologie

2 Technologie vstřikování TDK Přednáška č. 4 FORMY X Hlavní součásti vstřikovacích forem: Tvarové dutiny formy Vtoková soustava Temperační systém Vyhazovací mechanismus Středící a spojovací součásti Upínací části na rám pohyblivá část (tvárník) X dělící rovina pevná část (tvárnice) Dělící rovina bývá zpravidla rovnoběžná s upínáním formy. Může však být i šikmá nebo různě tvarovaná. Nepřesnosti v dělící rovině mají za následek vznik přetoků, zvětšení rozměrů výstřiků. 2

3 VSTŘIKOVACÍ FORMA KONSTRUKČNÍ PRVKY VRACECÍ KOLÍK pro návrat vyhazovací desky do výchozí pozice TVAROVÁ VLOŽKA TVÁRNÍK, TVÁRNICE UPÍNACÍ DESKA k uchycení formy na pevnou část vstřikovacího stroje STŘEDÍCÍ KROUŽEK Ke středění formy na upínací desku a k zajištění souososti formy a trysky VTOKOVÁ VLOŽKA DORAZ STROJE VYHAZOVACÍ DESKA IZOLAČNÍ DESKA snižuje přestup tepla mezi formou a strojem a tím chrání stroj proti přehřátí, snižuje tepelné ztráty a navíc zvyšuje rychlost ohřevu formy a umožňuje přesnější regulaci její teploty HORKÉ TRYSKY UPÍNACÍ DESKA k uchycení formy na pohyblivou část vstřikovacího stroje TVAROVÉ JÁDRO VYHAZOVACÍ KOLÍKY KOTEVNÍ DESKA K upevnění tvářecích částí formy výstřik Další prvky forem: vodící části, mezidesky, rozpěrky vymezující mezeru mezi upínací deskou a formou pro správnou fci. vyhazovacího mechanismu, opěrné desky k podložení tvářecích částí formy, temperační kanály, apod. 3

4 VSTŘIKOVACÍ FORMA - CHARAKTERISTIKA KLASIFIKACE NÁSTROJŮ 1) Podle konstrukce vstřikovacího stroje s vtokem kolmým na dělící rovinu s vtokem kolmým do dělící roviny 2) Podlé násobnosti jednonásobné vícenásobné 3) Podle způsobu vyhazování s mechanickým vyhazováním se stíracími kroužky s hydraulickým vyhazováním. 4) Podle konstrukčního řešení dvoudeskové třídeskové etážové čelisťové vyšroubovávací, apod. 4

5 VSTŘIKOVACÍ FORMA VTOKOVÁ SOUSTAVA U JEDNONÁSOBNÝCH FOREM U VÍCENÁSOBNÝCH FOREM vtokový systém = vtok (resp. ústí vtoku) vtokový systém vtok rozváděcí kanály ústí vtoku plný středový kuželový vtok d s bodový vtok d 2/3 s Vtokový systém systém rozváděcích kanálů a ústí rozvětvený (prstencový) vtok rozvětvený (deštníkový) vtok vtoku spojující otvor v trysce vstřikovacího stroje s tvarovou dutinou formy. Základní požadavky na vtokovou soustavu: dosažení rovnoměrného plnění jednotlivých dutin (vyvážené vtoky) správná volba vtokového ústí filmový (štěrbinový) vtok boční vtok a středový převedený do bočního snadné vyhození (úkosovitost 1,5 o ) a začištění výstřiku objem vtokové soustavy omezit na minimum 5

6 VSTŘIKOVACÍ FORMA VTOKOVÁ SOUSTAVA Vtoková soustava - studený nebo horký systém: je navrhována podle počtu tvarových dutin, jejich rozmístění, konstrukčního provedení výstřiku a materiálu plastu. a) b) c) d) Příklad řešení pro vstřikování do dělící roviny Řadové uspořádání vtokové soustavy vícenásobných forem a) se stejnou délkou toku taveniny b), c), d) s nestejnou délkou toku taveniny (nevhodné bez korekce ústí vtoku) Příklady symetrického uspořádání TLAK I TEPLOTA TAVENINY KLESÁ SMĚREM OD HLAVNÍHO KANÁLU Řadové uspořádání vtokové soustavy bez korekce vtokového systému 6

7 VSTŘIKOVACÍ FORMA VTOKOVÁ SOUSTAVA Plný kuželový vtok průměr vtoku: v sedle trysky min. o 0,5 mm větší než průměr trysky na straně ústí vtoku do tvaru o 1 1,5 mm větší, než je tloušťka nejtlustší stěny výstřiku kuželovitost 1:15 až 1:50 v opačném případě, kdyby byl konstruován jako studený, bez kuželovitosti by hrozilo nebezpečí předčasného zatuhnutí, neuvolnění z vtokové vložky při vyhazování. pracné odstranění od výstřiku; vhodný pro jednodušší výrobky, symetrické výrobky a výrobky s tlustšími stěnami vhodný při vstřikování termoplastů s horší tekutostí, kde je nutný delší dotlak (vhodný k potlačení propadlin) 7

8 VSTŘIKOVACÍ FORMA VTOKOVÁ SOUSTAVA Vícenásobné vtoky a dvou, resp. třídeskové řešení formy DVOJDESKOVÉ ŘEŠENÍ VÍCENÁSOBNÉ FORMY S BOČNÍMI VTOKY VTOKOVÝ ZBYTEK BODOVÉHO VTOKU OBVYKLE VYŽADUJE TŘIDESKOVOU KONCEPCI FORMY TŘÍDESKOVÉ ŘEŠENÍ VÍCENÁSOBNÉ FORMY 8

9 VSTŘIKOVACÍ FORMA VTOKOVÁ SOUSTAVA Filmový (štěrbinový), boční vtok SCHÉMA FILMOVÉHO VTOKU PŘÍKLAD APLIKACE FILMOVÉHO VTOKU SCHÉMA BOČNÍHO VTOKU Vtokové ústí leží v dělící rovině. Průřez je obdélníkový, ale může být také kruhový anebo lichoběžníkový. Při automatickém cyklu se jeho oddělení řeší přídavným odřezávacím zařízením Filmový vtok je nejpoužívanější vtok ze skupiny bočních vtokových ústí. Používá se pro snížení orientace makromolekul a vnitřního napětí u velkých a plochých výstřiků a navíc zabraňuje volnému toku taveniny při plnění dutiny formy. Příklad štěrbinového vtoku 9

10 VSTŘIKOVACÍ FORMA VTOKOVÁ SOUSTAVA Tunelový vtok Tunelový vtok se používá pro dvoudeskové konstrukce forem s automatickým oddělováním vtokového systému od výstřiku. SCHÉMA TUNELOVÉHO VTOKU nahrazuje 3- deskové řešení formy nevyžaduje dodatečné odstranění nevhodný pro polymery vyztužené vláknitým plnivem, pokud ano pak s průměrem ústí vtoku min. 2 mm APLIKACE TUNELOVÉHO VTOKU VČ. FORMY nevhodný pro křehké plasty, mohlo docházet k vytrhávání materiálu při oddělování. APLIKACE TUNELOVÉHO VTOKU APLIKACE TUNELOVÉHO VTOKU 10

11 VSTŘIKOVACÍ FORMA VTOKOVÁ SOUSTAVA Banánový (prohnutý) vtok (obloukový tunelový) 4 až 7 D SCHÉMA BANÁNOVÉHO VTOKU avšak vhodné v případě, není-li možné zaústění ústí vtoku do boku výstřiku POSTUP ODFORMOVÁNÍ 11

12 VSTŘIKOVACÍ FORMA VTOKOVÁ SOUSTAVA Horké vtoky (trysky) Tavenina po zaplnění formy zůstává v celé oblasti vtoku až po jeho ústí v tekutém stavu. To dovoluje použít jen bodového ústí vtoku s malým průřezem cenově náročnější než živé vtoky snižují spotřebu polymeru umožňují automatizaci výroby - zkracují dobu vstřikovacího cyklu snižují tlakové ztráty, vyznačují se minimálním poklesem teploty výhoda modulárního systému (lehká montáž, demontáž) umožňují snadnou výměnu poškozeného vtokového systému vlastní regulace teploty (zlepšuje tepelný režim v oblasti ústí vtoku) špička trysky umístitelná do jakékoliv části výrobku, pod jakýmkoliv úhlem ŘEZ HORKOU TRYSKOU U všech způsobů bezvtokového vstřikování je vhodné v místě jeho vyústění provést na výstřiku zahloubení, aby případný nepatrný vtokový zbytek nevystupoval přes jeho úroveň. ROZVADĚČ vyhřívaný elektrickým odporovým topením, který je od ostatních částí tepelně odizolovaný obvykle vzduchovou mezerou 12

13 VSTŘIKOVACÍ FORMA VYHAZOVACÍ MECHANISMUS 2. VYHAZOVACÍ MECHANISMUS ZPŮSOBY válcové kolíky (výstřiky krabicových tvarů) a tvarové kolíky stírací desky a kroužky (výstřiky válcových tvarů nebo s přesazeným okrajem) trubkové vyhazovače (pro výstřiky z válcových jader) stlačeným vzduchem (rozměrné výstřiky) speciální - např. vytáčecí (výstřiky s vnějším závitem) vzájemná kombinace POŽADAVKY A MOŽNOSTI snadné vyhození výstřiku konstrukce vyhazovačů i pro vtokové zbytky lze je umístit do pevné i pohyblivé části formy po otevření formy musí výstřik zůstat na té části, kde je vyhazovací mechanismus (silou vyvozenou smrštěním plastu, zápichy, ) úkosovitost stěn ve směru vyhazování rovnoměrný výsun výstřiku (zabránění deformace) VYHAZOVACÍ MECHANISMUS MÁ DVĚ FÁZE: dopředný pohyb + zpětný pohyb (vratnými kolíky, pružinou, speciálním mechanickým, vzduchovým anebo hydraulickým zařízením) 13

14 ČELISŤOVÉ NÁSTROJE SYSTÉM ŠIKMÉHO KOLÍKU Aplikace pro výstřiky s bočními prolisy, výstupky, závity 1 Konstrukce jedno, vícenásobné, speciální jedno nebo vícečelistvové 3 KLÍNOVÉ SKLÁPĚCÍ (vývrtka) NŮŽKOVÉ S POSUVNÝMI ČELISTMI Obr. FORMA S BOČNÍ POSUVNOU ČELISTÍ 1- jádro; 2- posuvná čelist (pohyb nastane po dosednutí šikmého kolíku na stěnu otvoru čelisti); 3- příložka čelisti; 4-pružina 5- šikmý kolík (zajišťuje pohyb posuvných čelistí, sklon 15 o až 25 o ev. 30 o ); 6- lišta uzamykací plochy; 7- zajišťovací kolík (k uzamknutí čelistí v pracovní poloze) 14

15 ČELISŤOVÉ NÁSTROJE OVLÁDÁNÍ ČELISTÍ OVLÁDÁNÍ POSUVNÉ ČELISTI ŠIKMÝM KOLÍKEM 15

16 VSTŘIKOVACÍ FORMA TEMPERAČNÍ SYSTÉM Temperační kanály s proudícím médiem = nejrozšířenější způsob temperování forem (chlazení výstřiku). V poslední době jsou však k intenzifikaci chlazení aplikovány i jiné temperační prostředky, jež si své postavení teprve hledají. TEMPERAČNÍ A ŘÍDÍCÍ JEDNOTKA TEMPERAČNÍ KANÁLY SPOJOVACÍ PRVKY TEPLONOSNÉ MÉDIUM TEMPERAČNÍ PROSTŘEDEK voda, olej průtoková rychlost 0,5 až 4 m/s otevřený nebo uzavřený oběh trvalý nebo pulzní průtok SCHÉMA TEMPERAČNÍ JEDNOTKY 1. chladící nádrž s přívodem vody, 2. zásobárna vody, 3. čerpadlo, 4. topení, 5. regulátor, 6. chladící jednotka, 7. vstřikovací forma Příklad temperace formy pro výrobu nárazníků - Několik temperačních okruhů - Důvod? 16

17 VSTŘIKOVACÍ FORMA ODVZDUŠNĚNÍ FORMY Důsledky špatného odvzdušnění: uzavření vzduchu (tvorba bublin) ve stěnách výstřiku nedotečené výstřiky (zamrznutí postupu čela taveniny) spálená místa na výstřicích tzv. Diesel efekt v důsledku rychlého plnění a špatného odvzdušnění Řešení odvzdušnění: často řešeno nepřesnostmi v dělící rovině vůlí v uložení vyhazovacích kolíků odvzdušňovací mezery jsou v praxi obdélníkového průřezu s hloubkou (viz tab.) a šířkou dle potřeby (při zkoušení, 3-6 mm) tak, aby nezpůsobily přetoky na výstřiku nebezpečí vzniku studených spojů Vliv technologických parametrů: vysoká vstřikovací rychlost vyžaduje účinnější odvzdušnění. Nejčastějším jevem při rychlém plnění je stlačený vzduch, který se vlivem vysokého tlaku ohřívá a způsobuje spálení materiálu - Dieselův efekt. plast mezera [mm] PS, ABS do 0,05 PE, PP, PPO do 0,04 PA 0,02 až 0,03 PBT do 0,03 PC, POM do 0,05 sklem vyztužený 0,05 až 0,08 strukturní pěny do 0,1 17

18 VSTŘIKOVACÍ FORMA STANOVENÍ NÁSOBNOSTI resp. Q v vstřikovací kapacita stroje (cm 3 ) X objemový koeficient (X PS =1 g/cm 3 ) M hmotnost výstřiku (g) m hmotnost vtokového zbytku (g) V objem výstřiku (cm 3 ) v objem vtokového zbytku (cm 3 ) Q pl plastikační kapacita (kg/hod) t c M m doba pracovního cyklu (s) hmotnost výstřiku (g) hmotnost vtokového zbytku (g) F U uzavírací síla (N) S průmět plochy výstřiku vč. vtok. kanálů do směru uzavírání formy (mm 2 ) p i tlak v dutině formy (MPa) 18

19 Aplikace plastů v automobilovém průmyslu TDK Přednáška č. 4

24 Děkuji za pozornost.