• Úvod
  • Odborné články
  • Vliv temperace vstřikovacích forem na kvalitu a cenu výstřiků z termoplastů (část 2.)

Vliv temperace vstřikovacích forem na kvalitu a cenu výstřiků z termoplastů (část 2.)

  • 13.09.2013
Vliv temperace vstřikovacích forem na kvalitu a cenu výstřiků z termoplastů (část 2.)

Pod pojem temperace vstřikovacích forem zahrnujeme ochlazování nebo ohřev tvářecích částí forem pomocí temperačního média na požadovanou teplotu před začátkem výroby a udržení této pracovní teploty během cyklického vstřikování v požadovaném tolerančním rozmezí. Při temperaci dochází k tuhnutí polymerní taveniny a chlazení výstřiku, přičemž tento proces začíná již během vstřikovací fáze – plnění tvarové dutiny formy taveninou, pokračuje během dotlakové fáze, kdy se kompenzuje smršťování výstřiku a trvá až do okamžiku otevření formy a vyhození výstřiku z tvarové dutiny.

Konstrukce výstřiku odpovídající požadav­kům na technologičnost konstrukce výstřiků z termoplastů, konstrukce a výroba formy, včetně, z pohledu požadavků na jakost pří­slušného dílu, optimalizované parametry vstřikování, jsou rozhodujícími faktory pro zajištění kvality, doby výrobního cyklu a tím ceny výstřiku.

Jedním z rozhodujících faktorů, jak již bylo uvedeno, ovlivňujících cenu a tím i hospodár­nost výroby výstřiků z plastů je koncept – ná­sobnost, systém vtokového rozvodu, průběh dělících rovin atp. a vlastní provedení – přes­nost, tuhost atd. vstřikovací formy.

Je proto mnohdy nevysvětlitelné, proč pří­slušní pracovníci nechápou, že „nadhod­nota“ vložená do formy se v konečném dů­sledku zaplatí ve snížení ceny výstřiku a ve zvýšení konkurenceschopnosti příslušné vstřikovny. Problém vidím v tom, že při vy­hodnocování nabídek, kdy v nabídkách jsou obsaženy technicky lepší i horší formy, lepší obvykle s vyšší pořizovací cenou, se nepro­vede provozně-technicko-ekonomické po­souzení. Obvykle je upřednostňován cenový pohled a dobré technicky vyspělé nabídky z výběrového řízení vypadnou. Tak dochá­zí k tomu, že pro mnohé nákupčí je pře­vládajícím argumentem nižší cena a tedy ne technicky lepší forma, respektive kon­strukční kancelář a nástrojárna. Do rozho­dovacího procesu,samozřejmě, vstupuje i erudice nákupčích a jejich nadřízených.

Při všech uvedených faktech, stále platí, že rozhodující vliv na cenu výstřiku má jeho ná­vrh, konstrukce a materiál. Celá řada vstřikoven ale dostává již hotové formy a v takovém případě o zisku nebo ztrá­tě při výrobě výstřiků rozhoduje vstřikovací forma, o jejíž konstrukci budoucí výrobce výstřiků nemá mnohdy relevantní informace. Přitom vtokový systém, navržený a ve formě realizovaný způsob temperace a chlazení, a to i u forem již dříve uvolněných do sériové výroby, může mít závažné problémy – doba cyklu je delší než předpokládaná při stano­vení ceny výstřiku, výstřiky i přes odbornou péči a optimalizaci technologických parametrů neodpovídají požadavkům na jakost stanoveným pro daný díl – přetoky, propad­liny, studené spoje, celkový vzhled, rozměry mimo určené tolerance, deformace atp.

Z rozboru vad výstřiků je možno vysledovat velmi častou, ale ne vždy diagnostikovanou příčinu, kterou je nesprávné a danému výstři­ku neodpovídající provedení temperačního systému formy. K vadám, které byly vloženy do procesu vý­roby již při konstrukci výstřiku a formy, často přistupuje i neodborná péče o temperační a chladící systém vstřikovny. O usazeninách již byla zmínka na jiném mís­tě, ale kromě čistoty a těsnosti systémů je po­třeba věnovat pozornost i hadicovým nebo trubkovým propojením, rychlospojkám atd.

Na tomto místě je opět nutno zopakovat zná­mou skutečnost, že přibližně 70% výrobních nákladů a tedy ceny výrobku je předurčeno ve fázi jeho vývoje a konstrukce. Z toho vyplývá, že při chybné konstrukci vý­střiku a formy je obvykle větší možnost vzni­ku problémů a škod, které i při dobré odbor­né znalosti pracovníků vstřikovny a důsledné optimalizaci procesu vstřikování již nelze od­stranit nebo alespoň minimalizovat. K tomu je třeba vzít v úvahu, že ne všechna vstřiko­vací pracoviště mají odborné pracovníky na rozumné odborné úrovni.

Obecně, z pohledu temperace lze konstato­vat, že pro docílení rovnoměrné a reprodu­kovatelné kvality výstřiků, při jejich, pro obě strany – výrobce, odběratel – výhodné ceně, je bezpodmínečně nutné zajistit možnost ovlivnit teplotu stěny tvarových dutin formy.


Cílem konstrukce temperačního systému for­my musí být dodržení teploty povrchu tva­rových dutin formy pro výstřiky z amorfních plastů v rozmezí ±5°C a pro částečně krysta­lické plasty v rozmezí ±10°C, s tím, že nejvyšší prioritou, i u výstřiků s rozdílnými tloušťkami stěn, je homogenní a symetrické odvádění tepla. Optimální odvod tepla z výstřiků do formy a jejího temperačního systému je zajištěn tehdy, pokud temperace formy je schopna v jeho každém místě, respektive povrchu tvarové dutiny formy, odvádět lokální obsah tepla v době chlazení dílu. Je-li chlazení ne­homogenní a nesymetrické, obvykle dojde k deformaci výstřiku.

U dílů s rozdílnou tloušťkou stěn musí tem­perační systém zohlednit tyto skutečnosti: partie výstřiku s velkou tloušťkou stěny mají vyšší tepelný obsah než části výstřiku s men­šími tloušťkami. Temperační systém formy by měl být zkonstruován tak, aby toto zohlednil a z míst o větší tloušťce stěny zajistil větší odvod tepla než z oblastí s menšími tloušť­kami. Uvedený požadavek je možno splnit pouze s víceokruhovými temperačními systémy forem se správně, s ohledem na tloušťku stěn výstřiku, dimenzovanými kanály a jejich vzdálenostmi od stěny tvarové dutiny formy a mezi jednotlivými kanály, s nasazením kon­formního chlazení, s využitím vložek s vysoce tepelně vodivých materiálů a pod.

Při definici podmínek správné temperace fo­rem nesmíme zapomenout na formy osaze­né horkými rozvody, kdy pro bezproblémový a bezporuchový chod horkých systémů je nejdůležitější možnost ovlivňovat teplo­tu formy v oblasti ústí horkých trysek. Tyto partie forem by měly být opatřeny vlastním temperačním okruhem umožňujícím nasta­vení správné provozní teploty ve styku horké trysky s výstřikem nebo vtokovým studeným rozvodem a tím umožnit pracovníkům tech­nologie regulovat proces plnění formy poly­merní taveninou.

Závěr

V předešlé kapitole jsme se zabývali zejména temperačními systémy forem, přičemž ne­méně důležitým faktorem je i správný tempe­rační přístroj, který by měl zajistit, že v celém temperačním systému formy, ve všech jeho okruzích, dochází k turbulentnímu proudě­ní vody. O tom zda voda v kanálech proudí správně turbulentně nebo nevhodně lami­nárně rozhoduje hydraulický průměr kanálu – má být co největší a rychlost proudění v ka­nálu, opět musí být i přes hydraulické odpory co nejvyšší. Způsob proudění vody, kdy čerpadlo musí překonávat hydraulické odpory v temperač­ním systému, rozhoduje i o účinnosti tempe­račního systému jako celku, včetně jeho ener­getické náročnosti.

Toto konstatování je možno podpořit násle­dujícím příkladem. Chceme-li zachovat dobu cyklu, potom při snížení rychlosti proudění vody z 3,4 m/s na 1,8 m/s se musí snížit tep­lota chladící vody ze 17,2°C na 12,7°C, což je energeticky náročné a tedy i drahé. Pokud by k tomu nedošlo, cyklus výroby se prodlouží. Při zachování rychlosti proudění a snížení teploty chlazení dojde ke zkrácení doby vý­robního cyklu.

S temperancí, respektive s přenosem tepla mezi taveninou a následně výstřikem a for­mou výrazně souvisí a její účinnost ovlivňuje i optimalizace rozměrů ústí vtoku, případně jeho zaústění do výstřiku. Ústí vtoku musí být umístěno do stěny s velkou tloušťkou stěny, aby nedošlo k předčasnému zamrznutí ústí nebo stěny a tedy nemožnosti působit dotla­kovou fází na rozměrové parametry výstřiků.

Průřez ústí vtoku, jak bylo uvedeno, výrazně ovlivňuje působení dotlakové fáze, tj.kom­penzaci objemové kontrakce nebo-li smrš­tění. Při předčasném zamrznutí ústí vtoku nebo stěny výstřiku do něhož je ústí umístě­no, může dojít ke vzniku odporu proti vedení tepla. Odpor je dán vzduchovou mezerou mezi plastem a stěnou tvarové dutiny formy. Suchý vzduch v rozmezí teplot 0 až 200 °C má součinitel vedení tepla 0,024 až 0,039 W/m/K.

První část ZDE»

  • autor:
  • Lubomír Zeman, Plast Form Service s.r.o., foto: ilustr./ Svoboda s.r.o.


    Mohlo by vás tiež zaujímať



     

    Archív článkov

    Najbližšie výstavy