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

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

TDK

Technologie vstřikování

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

X dělící rovina

pohyblivá část

pevná část

(tvárník)

(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

VSTŘIKOVACÍ FORMA – KONSTRUKČNÍ PRVKY TVAROVÁ VLOŽKA – TVÁRNÍK, TVÁRNICE VRACECÍ KOLÍK

UPÍNACÍ DESKA

pro návrat vyhazovací desky do výchozí pozice

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

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

VYHAZOVACÍ DESKA UPÍNACÍ DESKA k uchycení formy na pohyblivou část vstřikovacího stroje

HORKÉ TRYSKY

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

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

VSTŘIKOVACÍ FORMA – VTOKOVÁ SOUSTAVA U JEDNONÁSOBNÝCH FOREM

U VÍCENÁSOBNÝCH FOREM

vtokový systém = vtok (resp. ústí vtoku)

vtokový systém

plný středový kuželový vtok d s

 vtok  rozváděcí kanály  ústí vtoku

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:

filmový (štěrbinový) vtok

boční vtok a středový převedený do bočního

 dosažení rovnoměrného plnění jednotlivých dutin (vyvážené vtoky)  správná volba vtokového ústí  snadné vyhození (úkosovitost 1,5o) a začištění výstřiku  objem vtokové soustavy omezit na minimum

5

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)

Příklad řešení pro vstřikování do dělící roviny

b)

c)

d)

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

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

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

VSTŘIKOVACÍ FORMA – VTOKOVÁ SOUSTAVA Filmový (štěrbinový), boční vtok

SCHÉMA FILMOVÉHO VTOKU

PŘÍKLAD APLIKACE FILMOVÉHO VTOKU

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.

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

Příklad štěrbinového vtoku

9

VSTŘIKOVACÍ FORMA – VTOKOVÁ SOUSTAVA Tunelový vtok

Tunelový vtok se používá pro dvoudeskové konstrukce forem s automatickým oddělováním vtokového systému od výstřiku.

SCHÉMA TUNELOVÉHO VTOKU

APLIKACE TUNELOVÉHO VTOKU VČ. FORMY

 nahrazuje 3- deskové řešení formy

 nevyžaduje dodatečné odstranění  nevhodný pro polymery vyztužené vláknitým plnivem, pokud ano pak s průměrem ústí vtoku min. 2 mm

 nevhodný pro křehké plasty, mohlo docházet k vytrhávání materiálu při oddělování . APLIKACE TUNELOVÉHO VTOKU

APLIKACE TUNELOVÉHO VTOKU

10

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

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

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

ČELISŤOVÉ NÁSTROJE – SYSTÉM ŠIKMÉHO KOLÍKU

Aplikace

pro výstřiky s bočními prolisy, výstupky, závity Konstrukce

 jedno, vícenásobné, speciální

1

 jedno nebo vícečelistvové KLÍNOVÉ

3

SKLÁPĚCÍ (vývrtka) NŮŽKOVÉ S POSUVNÝMI ČELISTMI Obr. FORMA S BOČNÍ POSUVNOU ČELISTÍ 4

7

6

2

5

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 15o až 25o ev. 30o); 6- lišta uzamykací plochy; 7- zajišťovací kolík (k uzamknutí čelistí v pracovní poloze)

14

ČELISŤOVÉ NÁSTROJE – OVLÁDÁNÍ ČELISTÍ OVLÁDÁNÍ POSUVNÉ ČELISTI ŠIKMÝM KOLÍKEM

15

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

TEMPERAČNÍ PROSTŘEDEK  voda, olej

 SPOJOVACÍ PRVKY

 průtoková rychlost 0,5 až 4 m/s

 TEPLONOSNÉ MÉDIUM

 otevřený nebo uzavřený oběh  trvalý nebo pulzní průtok

7 1

5

6

2 3

4

3

3

Příklad temperace formy pro výrobu nárazníků SCHÉMA TEMPERAČNÍ JEDNOTKY 1. chladící nádrž s přívodem vody, 2. zásobárna vody, 3. čerpadlo, 4. topení, 5. regulátor, 6. chladící jednotka, 7. vstřikovací forma

- Několik temperačních okruhů - Důvod

? 16

VSTŘIKOVACÍ FORMA – ODVZDUŠNĚNÍ FORMY Důsledky špatného odvzdušnění:

Řešení odvzdušnění:

 uzavření vzduchu (tvorba bublin) ve stěnách výstřiku

 často řešeno nepřesnostmi v dělící rovině

 nedotečené výstřiky (zamrznutí postupu čela taveniny)  vůlí v uložení vyhazovacích kolíků  spálená místa na výstřicích – tzv. Diesel efekt  odvzdušňovací mezery jsou v praxi obdélníkového průřezu v důsledku rychlého plnění a špatného odvzdušnění s hloubkou (viz tab.) a šířkou dle potřeby (při zkoušení, 3-6 mm) tak, aby nezpůsobily přetoky na výstřiku

Vliv technologických parametrů:

 nebezpečí vzniku studených spojů

 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

VSTŘIKOVACÍ FORMA – STANOVENÍ NÁSOBNOSTI

Qv X M m V v

resp.

Qpl tc M m

vstřikovací kapacita stroje (cm3) objemový koeficient (XPS=1 g/cm3) hmotnost výstřiku (g) hmotnost vtokového zbytku (g) objem výstřiku (cm3) objem vtokového zbytku (cm3)

plastikační kapacita (kg/hod) doba pracovního cyklu (s) hmotnost výstřiku (g) hmotnost vtokového zbytku (g)

FU

uzavírací síla (N)

S

průmět plochy výstřiku vč. vtok. kanálů do směru uzavírání formy (mm 2)

pi

tlak v dutině formy (MPa)

18

TDK Přednáška č. 4

Aplikace plastů v automobilovém průmyslu

TDK Přednáška č. 4

Aplikace plastů v automobilovém průmyslu

TDK Přednáška č. 4

Aplikace plastů v automobilovém průmyslu

TDK Přednáška č. 4

Aplikace plastů v automobilovém průmyslu

TDK Přednáška č. 4

Aplikace plastů v automobilovém průmyslu

Děkuji za pozornost.