Dlaczego odpowietrzanie jest ważne:

W trakcie wtryskiwania tworzyw sztucznych, prawidłowe odpowietrzanie formy jest kluczowe dla eliminacji potencjalnych problemów. Gniazda formy muszą być wolne od powietrza, aby uniknąć powstawania pęcherzyków, deformacji czy też niedokładnego wypełnienia detalu. Skuteczne odpowietrzanie wpływa zatem nie tylko na estetykę produktów, ale również na ich trwałość i funkcjonalność.

Kanały odpowietrzające:

• • Najczęściej stosowaną metodą odpowietrzania są kanały odpowietrzające umieszczone w strategicznych miejscach formy wtryskowej (Rysunek 1). Ich rozmieszczenie i kształt są dostosowywane do konkretnych potrzeb projektu, a ich rola polega na sprawnym usuwaniu powietrza podczas procesu wtryskiwania.
  • Kanały odpowietrzające stanowią nieodzowny element procesu wtryskiwania tworzyw sztucznych. Ich precyzyjne zaprojektowanie i umiejscowienie są kluczowe dla uzyskania wysokiej jakości wtryskiwanych detali. Dbałość o kanały odpowietrzające ma zasadnicze znaczenie dla efektywnego odpowietrzania formy i uniknięcia wad, przyczyniając się do osiągnięcia doskonałych wyników produkcyjnych.

Wypychacze odpowietrzające:

• • Wypychacze odpowietrzające (Rysunek 2) pełnią kluczową rolę w procesie wtryskiwania poprzez skuteczne usuwanie powietrza z gniazda formy. W momencie, gdy tworzywo sztuczne jest wtryskiwane do formy, może ono spowodować zatrzymanie się powietrza w trudno dostępnych miejscach, co prowadzi do powstawania wad w gotowym produkcie. Wypychacze odpowietrzające są zaprojektowane tak, aby aktywnie usuwać to powietrze, umożliwiając równomierne i kompleksowe wypełnienie formy tworzywem (Rysunek 3).
  • Trudność w odpowietrzeniu przy użyciu wypychaczy stanowi miejsce, gdzie dochodzi do sprężenia powietrza. Jeżeli taki obszar nie posiada w pobliżu wypychacza, będzie trudno osiągnąć satysfakcjonujący efekt.

Wstawki ze stali odpowietrzającej

• • Stal porowata jest produktem, który poddawany jest specjalnemu procesowi produkcji, w wyniku którego powstają mikroskopijne otwory i kanały w strukturze metalu. Te drobne porowatości sprawiają, że stal porowata staje się doskonałym materiałem do odpowietrzania w formach wtryskowych.
  • W procesie wtryskiwania tworzyw sztucznych, stal porowatą wykorzystujemy jako specjalny element odpowietrzający. Umieszcza się ją strategicznie w formie wtryskowej, gdzie pełni rolę kanałów umożliwiających wydostawanie się powietrza z gniazd formy podczas wtryskiwania tworzywa. Dzięki temu procesowi odpowietrzania można skutecznie uniknąć wad, takich jak pęcherzyki powietrza czy niedokładne wypełnienie detalu.
  • Odpowiedni dobór rodzaju wstawki porowatej, jej konstrukcja oraz umiejscowienie w formie wtryskowej to gwarancja sukcesu.

Rozwiązania dostawców maszyn:

• • Wittmann – Expert StepForce: Siła zwarcia zwiększana podczas wtrysku, zsynchronizowana przez objętość wtrysku lub przez czas wtrysku. Ułatwia to odpowietrzanie przez linię płaszczyzny podziału, a tym samym napełnianie gniazda formującego. Ekonomicznym skutkiem ubocznym jest zmniejszenie zużycia energii z napędu.

Podsumowanie

Odpowietrzanie form wtryskowych – kluczowy aspekt skutecznego wtryskiwania. Skuteczne odpowietrzanie jest niezbędne do uzyskania wysokiej jakości wtryskiwanych produktów, co pozwala uniknąć potencjalnych wad. Istnieje wiele metod odpowietrzania, a ich wybór zależy od konkretnych warunków produkcji, formy wtryskowej oraz rodzaju tworzywa. Wprowadzanie innowacyjnych rozwiązań, takich jak specjalne stalowe materiały porowate, kanały odpowietrzające czy płaszczyzna podziału, pomaga w doskonaleniu procesu odpowietrzania. Dbałość o precyzyjne odpowietrzanie przekłada się na uniknięcie przypaleń, pęcherzyków powietrza, deformacji czy niedokładnego wypełnienia detalu. To z kolei wpływa na zadowolenie klienta i efektywność produkcji. Ostatecznie, skuteczne odpowietrzanie jest kluczowym elementem każdej udanej produkcji wtryskowej.

Artykuł Odpowietrzanie Form Wtryskowych – Kluczowy Aspekt Skutecznego Wtryskiwania pochodzi z serwisu ASCONS.

Zawór składa się z sita i dwóch elementów łączonych metodą zgrzewania ultradźwiękowego (Rysunek 1).

Elementy składowe (z pominięciem filtra) wykonane są metodą wtrysku z PP (polipropylen) częściowo-krystalicznego z dodatkiem boru w postaci włókien mielonych w ilości 11% (BG 11). Tworzywo posiada odporność na ług sodowy, miedź i promieniowanie UV.

Problem:
Pojawiające się w procesie zgrzewania części, które nie przechodzą testu szczelności z bardzo często widocznym miejscem niezgrzanym (Rysunek 2).

Przeglądając statystykę produkcji możemy zauważyć zróżnicowanie w występowaniu wady w postaci nieszczelnego zgrzewu (Rysunek 3). Ilości produkowane są dostosowane do ilości zamawianych przez klienta.

W celu rozwiązania problemu z pojawiającymi się nieszczelnościami w produkcji stworzyliśmy interdyscyplinarny zespół, który rozpoczął swoją pracę od wykonania burzy mózgów na temat występującej wady (Rysunek 4). Nieocenionym wsparciem w rozwiązywaniu podobnych problemów jest wiedza i doświadczenie pracowników, którzy pracują bezpośrednio na montażu, gdzie ten defekt się pojawia.

Za najbardziej prawdopodobną przyczynę nieszczelności przyjęliśmy niedolew występujący na górnej części zaworu, który występuje w miejscu powstawania przecieku.
Niestety wada jest bardzo mała i trudno ja zauważyć gołym okiem.
W celu określenia jej wielkości posłużyliśmy się mikroskopem KEYENCE VHX-5000, który uwidocznił niedolew oraz pozwolił zmierzyć jego wielkość (Rysunek 5).

Czy niedolew o rozmiarze 257μm, który ciężko jest zauważyć może być przyczyną powstawania nieszczelności?
Analizując dalej ten problem należy zidentyfikować znaczenie ścianki na której pojawia się defekt.
Ścianka ta jest niezbędna w celu zgrzania zaworu. Odpowiada ona za koncentrację energii ultradźwiękowej i przyspiesza proces zgrzewania (Rysunek 6).

Kontroli została poddana także forma wtryskowa. Dokonaliśmy jej oględzin i zauważyliśmy, że po stronie matrycy zostało naniesione odpowietrzenie w sposób pozostawiający wiele do życzenia (Rysunek 7).

W celu określenia przyczyny powstawania niedolewu, który jak widać ma bardzo duży wpływ na proces zgrzewania i ostatecznie szczelność zaworu wykonaliśmy analizę zgodnie z diagramem Ishikawa (Rysunek 8).

Po wyznaczeniu możliwych przyczyn, za najbardziej prawdopodobną uznaliśmy nieprawidłowe odpowietrzenie formy wtryskowej, mając wiedzę jak ono wygląda na narzędziu.
W celu zobrazowania miejsca, w którym takie odpowietrzenie powinno się znajdować przyłożyliśmy wadliwą wypraskę do matrycy i zaznaczyliśmy miejsce, gdzie powinno być wykonane (Rysunek 9).

Zgodnie z literaturą odnośnie konstrukcji form wtryskowych i wykonywania kanałów odpowietrzających, matryca została oddana do działu narzędziowego w celu wykonania odpowietrzenia zgodnie z zaleceniami (Rysunek 10).

Kanały odpowietrzające zostały wykonane zgodnie z zaleceniami (Rysunek 11).

Po wprowadzeniu powyższej modyfikacji udało się zminimalizować ilość występujących wad na nieszczelność o około 99%.
Kolejnym efektem była poprawa powierzchni styku sonotroda-górny element zaworu (Rysunek 12).

Wnioski:
Ścianka służąca do koncentracji energii ultradźwiękowej w wypraskach wtryskiwanych musi być pozbawiona wszelkich defektów, gdyż jak widać niewielki niedolew może być przyczyną podwyższonej brakowości i ryzyka reklamacji.
W każdej formie zamyka się powietrze, które utrudnia wypełnianie narzędzia roztopionym polimerem dlatego zwracajmy uwagę na jakość odpowietrzeń w celu minimalizacji powstawania niedolewu lub przy skrajnie wysokich ciśnieniach – efektu Diesla.

Artykuł Analiza nieszczelności zaworu do urządzenia AGD pochodzi z serwisu ASCONS.

Jaki jest cel odpowietrzenia?
Podstawową funkcją odpowietrzenia jest uwolnienie powietrza z formy wtryskowej, które zostaje sprężone przez wtryskiwany do gniazda formującego polimer.

Powietrze musi zostać usunięte przez płaszczyzny podziału, luzy na ruchomych elementach formy wtryskowej lub specjalnie wykonane szczeliny odpowietrzające. Rysunek 1 przedstawia przykładowe szczeliny odpowietrzające.

W zależności od lepkości materiału stosuje się różne głębokości odpowietrzeń (Rysunek 2).

Powietrze może być ewakuowane także przez zamontowane w formie wtryskowej wypychacze.
Wypychacz posiada szczelinę i odpowiedni luz przez który powietrze zostaje usunięte (Rysunek 3).

Istnieją także specjalne typy wstawek formujących, które ułatwiają odpowietrzenie gniazda formującego. Wstawka taka wykonana jest ze spiekanego metalu o porowatości w zakresie od 20 do 30%. System połączonych porów ma przeciętnie średnicę 20 mikronów. Wstawka wykonana w tej technologii eliminuje gromadzenie się gazów, zmniejsza ciśnienie wtrysku, skraca czas cyklu i poprawia poziom połysku (Rysunek 4).

Jeżeli powietrze nie zostanie w pełni usunięte podczas etapu wypełniania gniazda, może być powodem powstawania kilku wad wyprasek:

1. podczas wypełniania gniazda może dojść do opłynięcia i uwięzienia powietrza co skutkować będzie powstaniem niedolewu,
2. wtryskując tworzywo do formy dochodzi do sprężenia powietrza i tym samym wzrostu temperatury doprowadzając do efektu Diesel’a i powstania wady w postaci przypaleń,
3. obecność powietrza pomiędzy dwoma zbiegającymi się frontami płynącego stopu może powodować powstanie spoiny (linii łączenia) typu „v” na powierzchni części formowanej, powodując jej osłabienie i bardzo często nieakceptowalny efekt wizualny połączenia.

Brak powyższych objawów niekoniecznie świadczy o odpowiednim odpowietrzeniu gniazda formującego. Bardzo trudnym do stwierdzenia objawem nieprawidłowego odpowietrzenia jest:

1. powolne wypełnienie gniazda,
2. konieczność stosowania podwyższonego ciśnienia wtrysku.

Prawidłowe wykonanie odpowietrzeń niestety nie jest rozwiązaniem, które nie wymaga konserwacji. Podczas przetwórstwa w miejscach ujścia gazu wydziela się jasny osad, który powoduje zapychanie się kanałów odpowietrzających w efekcie czego dochodzi do powstawania wad o których pisałem powyżej. Przykład takich zabrudzeń przedstawia
Rysunek 5.

Bardzo istotne jest określenie częstotliwości zapychania kanałów odpowietrzających i wprowadzenie cyklicznych czynności polegających na wyczyszczeniu tłustego nalotu środkami odtłuszczającymi w celu eliminacji ewentualnych wad wypraski.

Artykuł Odpowietrzenie gniazd formujących pochodzi z serwisu ASCONS.