NARZĘDZIE PRZETWÓRCZE jest to narzędzie przy pomocy, którego nadaje się wytworzonym przedmiotom z tworzyw polimerowych kształt, wymiary i właściwości.
1. SPECYFIKACJA WYROBÓW Z TWORZYW POLIMEROWYCH: -wielkość masowa produkcji (poniżej produkcji wielkoseryjnej jest to nieopłacalne), -technologiczność konstrukcji (detal musi być tak zaprojektowany, aby było możliwe jego zaformowanie), 2. KSZTAŁT WYROBÓW: -grubości ścianek, 3. POSTAĆ SUROWCA: -stały (postać sypka), -ciekły, 4. CIEPŁO (jako czynnik kształtujący wytwór): -chłodzenie formy, 5. KONSTRUKCJA NIETECHNOLOGICZNA: -wywołuje wady w wytworze, BUDOWA FORMY WTRYSKOWEJ: Forma składa się z dwóch podstawowych części: a) nieruchomej mocowanej do stołu nieruchomego, b) ruchomej mocowanej do stołu ruchomego. CZĘŚCI SKŁADOWE FORMY WTRYSKOWEJ: -płyty mocujące (do stołów wtryskarki), -oprawa matryc, -oprawa stempli, -płyta oporowa stempli, -części dystansowe (w formie prostokątnej są to listwy lub klocki, w formie okrągłej jest to pierścień lub tuleja), -oprawa wypychaczy, -płyta oporowa wypychaczy, -matryca, -stempel, -słupy prowadzące, -tuleje prowadzące, -tuleje ustalające, -tuleja wtryskowa (konwencjonalna lub gorąca), -zabierak wlewka, -wypychacze, -wypychacz wlewka, -cofacz, -zderzak, -tuleja zderzaka, -listwa zderzaka, -pierścienie centrujące (ustalają formę na stole wtryskarki, zabezpieczają przed obsuwaniem się formy, są wykonywane bardzo dokładnie i pasowane w stole H7/h6), -stopka oporowa, -śruby (najczęściej z łbem walcowym z gniazdem sześciokątnym), -wkręty, -korki zaślepiające kanały chłodzące, -króćce szybko złączek do kanałów chłodzących. ETAPY WTRYSKIWANIA TWORZYWA: Wtryskiwanie jest procesem cyklicznym, służy do wytwarzania produktów o dowolnym kształcie; maszyną przetwórczą w tym procesie jest wtryskarka, narzędziem forma wtryskowa, a przedmiotem wytwarzanym wypraska. Stan początkowy: -forma otwarta, -układ uplastyczniający odsunięty od formy, -tworzywo przygotowane do wtrysku. Poszczególne etapy procesu wtrysku: 1) zamknięcie formy; parametry technologiczne: siła zamknięcia formy P, 2) dosunięcie układu uplastyczniającego, cd...
...cd 3) wtrysk tworzywa – w czasie wtrysku ślimak pracuje jak tłok przetryskując tworzywo z cylindra do gniazda formy wykonując tylko ruch posuwisty w kierunku narzędzia; parametry technologiczne: temperatura wtrysku tw (temperatura tworzywa w cylindrze i w dyszy oraz jej przebieg), ciśnienie wtrysku pw (ciśnienie tworzywa występujące w cylindrze na czole ślimaka wykonującego wtrysk, zależy od tworzywa i przyjmuje się wartość od 60 do 100 MPa), szybkość wtrysku vw (szybkość z jaką tłok – ślimak przesuwa się w czasie wtrysku), 4) chłodzenie; parametry technologiczne: czas chłodzenia Tchł (zależy od grubości ścianki, a niekoniecznie od gabarytów wypraski), temperatura formy tf (zależy od rodzaju tworzywa), 5) docisk – jest to uzupełnienie gniazda formy o ubytki skurczowe wypraski; w czasie docisku ślimak wykonuje nieznaczny ruch posuwowy w kierunku narzędzia powodując przemieszczenie się tworzywa uplastycznionym rdzeniem do gniazda formy; parametry technologiczne: ciśnienie docisku pd (najczęściej jest utrzymane ciśnienie wtrysku), czas docisku Td, 6) dozowanie – jest to przygotowanie tworzywa do wtrysku w następnym cyklu; polega na uplastycznieniu określonej masy lub objętości tworzywa i przetransportowaniu go na czoło ślimaka; w czasie dozowania ślimak wykonuje ruch obrotowy i posuwowy w kierunku od narzędzia; parametry technologiczne: prędkość obrotowa ślimaka nśl, objętość lub masa dozowania Vd, md, 7) odsunięcie układu uplastyczniającego, 8) otwarcie formy i usunięcie wypraski. DANE WYJŚCIOWE DO PROJEKTOWANIA FORM: Dla właściwego zaprojektowania formy konstruktor powinien mieć pełen zespół danych wyjściowych. Dane te w postaci tzw. założeń wstępnych powinien przygotować technolog. Na podstawie założeń wstępnych przeprowadza się analizę techniczno-ekonomiczną projektu, biorąc pod uwagę: -wielkość produkcji, -możliwości techniczne wtryskarki, -koszt produkcji. Przeprowadzona analiza pozwala na określenie odpowiedniej krotności, wydajności i trwałości formy. Dopiero w oparciu o taką charakterystykę formy można wybrać najbardziej celowe rozwiązanie konstrukcyjne, spełniające wszystkie wymagania produkcyjne. DO DANYCH WYJ. NALEŻĄ: 1) założenia wstępne, które powinny zawierać: rysunek wypraski, -działanie, względnie przeznaczenie wyrobu, -masę wypraski, -typ tworzywa, jego własności fizyczne i przetwórcze, -typ wtryskarki, -wielkość zamówienia. Cd...
...cd 2) analiza techniczno-ekonomiczna: -obliczenie krotności formy ze wzgl. na wielkość produkcji: n1=[(n·Tc)/(Tn·k·3600)], gdzie: N-wielkość prod [szt], Tc-czas wtrysku [sek], Tn-nominalny czas produkcji [h], k-współ. wykorzystania maszyny (0,7÷0,9), -obliczenie krotności formy ze wzgl. na możliwości techniczne wtryskarki: -ze wzgl. na wielkość wtrysku: n2’=[(0,8·G)/(A·g)], gdzie: G-max. masa wtrysku maszyny [g], A-współ. uwzględniający masę wlewka (od 1,05 dla dużych wyprasek do 2,00 dla małych), g-masa wypraski [g], -ze wzgl. na wydajność uplastyczniania: n2’’=0,22·[(W·Tc)/(A·g)], gdzie: W-wydajność uplastyczniania maszyny [kg/h], -ze wzgl. na siłę zamykania wtryskarki: n2’’’=[(0,8·P)/(F·pf)], gdzie: P-siła zamykania maszyny [kG], F-rzut powierzchni wypraski i wlewka w formie na płaszcz. podziału, pf-ciśnienie w formie (0,3÷0,5pw), 0,8-współ. skuteczności zamykania, -obliczenie krotności formy ze wzgl. na koszt produkcji: n3=√[(Tc·Kr·N)/(3600·Kf)], gdzie: Kr-koszt robocizny [zł/h], Kf-koszt formy [zł/sztukę gniazda], 3) wydajność formy, 4) trwałość formy. CZAS CHŁODZENIA FORMY: Tchł.=(0,7÷0,8)Tc, Tc=Tchł.+TN, Tchł.=(2÷3)·s^2, s-grubość ścianki, TN=1÷6 sek. (nowoczesna wtryskarka, wypraska o małej masie), TN=6÷10 sek. (starsza wtryskarka, wypraska o większej masie). BILANS CIEPLNY FORMY: QM≤(QT-Qs), åQ = Qpl +Qw+QT+Qs=0 Qs – ciepło strat Qs=Qm+Qk+Qpr (m- masa formy, k –konwekcja, pr – promieniowanie ciepła) Fk = (QM+Qs)/(a[tk-tT])- pow kanałów [m2], gdzie: QM-straty cieplne do formy, tK-kanał, tT-chłodziwo; QM=[GW(Iwtr+Ins)]/tcyklu, gdzie I- entalpia; M=(QM+Qs)/(cp [tT2-tT1]) *3600/1000 [kg/h] – masowe lub objętościowe nat. Przepływu. Środki chłodzące: -woda (do 95C lub do 130C pod ciśnieniem), -olej (do 300C), -roztwory wodne soli (-10 - +25C) OBLICZENIA UKŁADÓW WYPYCHACZOWYCH: liczymy bezpieczną powierzchnię ścinania; Siła spychania : Pw=mpF [kG] – siła spychania; nacisk powierzchni wypraski na stempel: p=dr*(2g/d) g- grubość wypraski, d – max średnica stempla; σr=εE [Pa], E=2300 MPa, ε=(l1-l2)/l1, l1-wymiar pod obciążeniem, l2- wymiar po obciążeniu; skurcz: S=(lf-lw)/lf. RODZAJE WYPYCHANIA: -brak wypychania (wypraski symetryczne), -wypychacze trzpieniowe (złożony kształt wypraski), -wyp. Grzybkowe (do przedmiotów długich), -wyp. tulejowe (tylko do wyprasek okrągłych – formy wielogniazdowe), -wyp. Pierścieniowe (to samo – formy jednogniazdowe), -płyta spychająca.
OBLICZENIA WYTRZYAMAŁOŚCIOWE: Df<Ds Df – odkształcenie sprężyste formy, Ds – odkształcenie sprężyste wypraski (Skurcz musi być wiekszy od odkształcenia sprężystego. Musi powstać luz między ścianką matrycy a wypraską, gdy nie spełnione to trzeba zmienić grubość ścianki lub materiał) Df=e e=Dl/l; Ds=(lf- lw)/lf = Dl/l DODATKOWO: Obliczenia cieplne głowic: Sprowadzają się do określenia masy grzejników: Pc=Po+Pn; Po=Pk+Pr; Pk=S1a (t1-t0); P1=S1ec0 ((t1/100)^4 – (t0/1000)^4); Pm=mc(t1-t0)/T Pg>PC S=P/p [cm2] p=p0k; l/s=V2/(pr) c-ciepło wł metalu głowicy; t1- temp pow zewn grzejnika; t0-temp otoczenia; a-wsp przewodzenie (12 W/min) c0 – st promieniowania; m – masa głowicy w kg; e - emisyjność (0 dla błyszczących; 0,1 polerowane; 0,6 matowe; 1 zardzewiałe. Wymogi stawiane głowicy: 1)prawidłowy przepływ stopionego tworzywa w jej kanałach w celu otrzymania oczekiwanego kształtu przedmiotu; 2) Element formujący (dysza) powinien uwzględniać efekt Barusa; 3) dysza powinna zabezpieczać pracę z maksymalną wydajnością przy której nie obserwuje się zjawiska tzw. Skórki pomarańczowej; 4)ukształtowanie kanałów w głowicy powinno uniemożliwiać tworzenie się stref zastoju; 5) głowica powinna zapewniać dostatecznie duży opór powodujący powstanie ciśnienia na czole ślimaka w celu zapewnienia odpowiedniego mieszania i homogenizacji tworzywa; 6) Konstrukcja elementów głowicy i sposób ich połączeń powinny być dostatecznie wytrzymałe w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury; 7konstrukcja głowicy powinna zabezpieczać możliwość regulacji objętościowej strugi, aby można było ustalić praktycznie optymalne warunki pracy. Formy termoplastyczne – termoutwardzalne różnice: 1)wtryskarka – specjalny układ uplastyczniający; - ślimak bez stopni sprężania; - grzanie olejowe – niższa temp wtrysku;- izolowane stoły wtryskowe; - formy są podgrzewane – mają większą wytrzymałość mechaniczną (większe siły zamykania ); - podwyższona wytrzymałość na zużycie ścierne w miejscach stykania się z tworzywem Specyfikacja narzędzi przetwórczych: 1) metody przetwórstwa – specyfikacja wyrobów; - produkcja wielkoseryjna (inna filozfia technologii nawet do mln szt / dzień); 2) Kształt wyrobów z tw szt – cienkościenne (<2mm) 3) Surowiec inny niż w pozostałych technologiach wytwarzania (sypki lub ciekły) 4) Ciepło jako czynnik kształtujący wyrób z tw szt generujący wady jeśli konstrukcja jest nietechnologiczna
...cd 2) analiza techniczno-ekonomiczna: -obliczenie krotności formy ze wzgl. na wielkość produkcji: n1=[(n·Tc)/(Tn·k·3600)], gdzie: N-wielkość prod [szt], Tc-czas wtrysku [sek], Tn-nominalny czas produkcji [h], k-współ. wykorzystania maszyny (0,7÷0,9), -obliczenie krotności formy ze wzgl. na możliwości techniczne wtryskarki: ...
wesol1987