Ważne jest, żeby ustawiacz odróżniał parametry nastawcze w prowadzonym procesie od parametrów wynikowych. Temperatura powierzchni formującej może być zbliżona do temperatury medium chłodzącego, ale niekoniecznie taka sama.

Układ regulacji temperatury formy to jeden z czynników odpowiedzialnych za jakość produkowanych wyprasek. Jego celem jest odprowadzenie ciepła dostarczonego wraz z wtryskiem przy zachowaniu równomiernego rozkładu temperatur na powierzchniach formujących.

Regulując temperaturę formy spotykamy się z przeciwstawnymi wymaganiami i musimy dokonać pewnego kompromisu pomiędzy:

• uzyskaniem optymalnej jakości wypraski, której właściwości kształtują się przy podwyższonej temperaturze formy i równomiernym rozkładzie obioru tego ciepła,
• rentownością prowadzonej produkcji zależnej od rzeczywistego czasu cyklu, na który ma wpływ stosowanie niskich temperatur formy.

Przy produkcji wyrobów powszechnego użytku (np. opakowań itp.) często stosuje się intensywny odbiór ciepła, jeżeli chce się być konkurencyjnym na rynku. Dla wyrobów technicznych istotne są parametry m.in. wytrzymałościowe oraz względy wizualne, które osiągniemy stosując podwyższone temperatury powierzchni formujących.

W polimerach amorficznych (np. PC, ABS) wyższe temperatury formy powodują niższy poziom naprężeń. Dla tworzyw częściowo krystalicznych (np. PA, POM) uzyskanie optymalnej krystalizacji osiąga się poprzez stosowanie wyższych temperatur formy. W ten sposób zapewniamy wolniejszy odbiór ciepła i dajemy czas na wytworzenie się krystalitów, które zapewniają lepsze właściwości mechaniczne i lepszą stabilność wymiarową.

Wymienione korzyści nie są jedynymi w kontekście podwyższonej temperatury formy. Dzięki termostatowaniu narzędzi do optymalnych wartości uzyskujemy również:

• poprawę płynięcia tworzywa w gnieździe formującym,
• lepszą relaksację makrocząsteczek w wyniku zmniejszonej orientacji,
• możliwość efektywniejszego działania procesu docisku.

Szeregowo podłączony układ chłodzenia

W metodzie szeregowego podłączenia układu chłodzenia przez formę prowadzi tylko jeden kanał z wejściem i wyjściem dla medium chłodzącego. Taki sposób podłączenia pozwala na użycie tylko jednego obiegu dostępnego na maszynie lub tylko jednego termostatu, co znacznie upraszcza podłączanie. Wadą takiego rozwiązania jest wzrost temperatury wraz z przebiegiem kanału chłodzącego. W związku z tym różne obszary powierzchni formującej mogą mieć różną temperaturę, co nie zapewnia równomiernego odbioru ciepła i może być przyczyną odkształceń wypraski (Rysunek 1).

Równolegle podłączony układ chłodzenia

W przypadku podłączenia równoległego zasilanie obiegów chłodzących na formie odbywa się przy pomocy rozdzielacza. Dzięki temu jesteśmy w stanie równomiernie odbierać ciepło z powierzchni formujących. W przypadku zablokowania się jednego z kanałów chłodzących istnieje ryzyko braku odbioru ciepła z chłodzonego obszaru. Taka sytuacja w podłączeniu równoległym jest bardzo trudna do wykrycia (Rysunek 1).

Weryfikacja temperatury formy wtryskowej

Weryfikacja temperatury formy powinna się odbyć po kilkunastu minutach produkcji w cyklu automatycznym. W ten sposób forma wtryskowa stabilizuje swoją temperaturę, która zależy m.in. od temperatury wtryskiwanego stopu, temperatury medium chłodzącego, konstrukcji układu chłodzącego w formie, sposobu podłączenia tj. czy szeregowo czy równolegle, czasu cyklu itp.

Urządzeniem kontrolnym może być np. termopara powierzchniowa (Rysunek 2), dzięki której odczytamy rzeczywistą temperaturę w badanym obszarze. Pomiar stykowy jest dobrym sposobem weryfikacji czy nie dochodzi do przegrzania konkretnego obszaru, w którym np. wypacza się wypraska.

Kolejną metodą służącą ocenie skutecznego odbioru ciepła jest pomiar różnicy temperatury na wyjściu z termostatu oraz na jego powrocie po odbiorze ciepła z formy wtryskowej. W tym celu można zastosować termometr przepływowy lub wykonać zdjęcie kamerą termowizyjną w celu określenia temperatury. Przykład takiej kontroli obrazuje Rysunek 3 oraz Rysunek 4.  Termogramy przedstawiają przewody zasilające układ chłodzenia formy wtryskowej oraz przewody powrotne. Różnica temperatury pomiędzy zasilaniem i powrotem nie powinna być większa niż 3°C. Jeżeli jest wyższa to istnieje ryzyko nierównomiernego odbioru ciepła z wypraski i tym samym jej wypaczania.

Podsumowanie

Zapewnienie skutecznego i równomiernego odbioru ciepła z formy wtryskowej to jeden z najważniejszych aspektów w procesie wtryskiwania. Jakość wyprasek i koszt ich wytworzenia w dużym stopniu uzależnione są od prawidłowego działania systemu chłodzenia. Temperatura formy w procesie wtrysku to już drugi artykuł, który został umieszczony w czasopiśmie branżowym PlastNews. Poniżej załączam dla Was wersję w .pdf.

POBIERZ .PDF – Temperatura formy wtryskowej w procesie wtrysku

Artykuł Temperatura formy w procesie wtrysku 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.

Tworzą się one w przypadku:

• kilku punktów wtrysku,
• opływania przez tworzywo wstawki/rdzenia formującego otwór (Rysunek 2),
• zróżnicowanej szybkości płynięcia w poszczególnych miejscach gniazda formy,
• skomplikowanej i nieregularnej budowy wypraski.

Podczas opływania rdzenia formującego otwór, płynący front tworzywa łączy się pod różnym kątem.
W zależności od kąta pod jakim zderzają się dwa strumienie tworzywa, wyróżniamy obszary łączenia prostopadłego (weld line) i równoległego (meld line).

Wyznacznikiem tego podziału jest kąt β wyznaczony stycznymi frontów płynącego tworzywa w miejscu ich zbiegu (Rysunek 3).
Przyjęto umownie, że:

• jeżeli β < 135° powstaje połączenie prostopadłe (weld line),
• jeżeli β > 135° powstaje połączenie równoległe (meld line).

Symulacje wtrysku są w stanie z pewnym przybliżeniem określić kąt połączenia w zależności od miejsca wystąpienia (Rysunek 4).

Linie łączenia często są widoczne na wtryskiwanych elementach w postaci rys technologicznych, gdyż najczęściej w tym obszarze powstaje karb typu „V”.
Postępujący skurcz uwidacznia powstały szew.

W praktyce najlepiej jest prowadzić obserwację procesu tworzenia się linii łączenia przez przyglądanie się kolejnym kontrolowanym niedolewom.

W wyniku różnego kierunku płynięcia tworzywa występuje odmienne uporządkowanie cząsteczek prowadząc tym samym do różnego współczynnika odbicia światła. Zauważyć możemy różnice w postaci bardziej matowej powierzchni z jednej strony i błyszczącej z drugiej.

Przy metalizowaniu wyprasek metodą galwaniczną, powstała powłoka jest na tyle cienka, że idealnie odwzorowuje powierzchnię wypraski wraz ze wszystkimi szczegółami. Metalizowanie nie maskuje linii łączenia ale je jeszcze bardziej uwidacznia.

Włókno szklane w miejscach gdzie tworzy się linia łączenia podczas prowadzenia procesu wtryskiwania również zmniejszenia wytrzymałość tego połączenia ze względu na jego układanie się równolegle do połączenia (Rysunek 5).

Środki zaradcze:

1. widoczność efektu spotkania się rozdzielonych strumieni tworzywa można na ogół zmniejszyć poprzez:
   • podwyższenie temperatury formy,
   • zwiększenie ciśnienia docisku,
   • polepszenie ewakuacji powietrza z formy wtryskowej,
   • zaprzestanie stosowania środków rozdzielających (antyadhezyjnych),
   • wykonanie faktury na powierzchni formującej,
   • lakierowanie wypraski.
2. linie łączenia w kształcie kurzych łapek powstają w wyniku spotkania się płynących strug i jednoczesnego zamknięcia powietrza:
   • wykonać lub poprawić odpowietrzenie,
   • zmienić charakter płynięcia strumieni tworzywa w formie.

Zachęcam do zapoznania się z kolejnym wadami wyprasek tj.: ślady po wypychaczach, niedolewy, przypalenia oraz rozwarstwienia wyprasek.

Artykuł Linia łączenia pochodzi z serwisu ASCONS.

Jest to zjawisko, w którym płynne tworzywo nie wypełnia całkowicie gniazda formującego najczęściej na końcu drogi płynięcia, ale może powstać również na żebrach na początku wtryskiwania. Krawędź w miejscu zakończenia płynięcia frontu tworzywa jest najczęściej zaokrąglona (Rysunek 1).

Niecałkowite napełnienie gniazda formy przy końcu drogi płynięcia (Rysunek 2):

1. Za mała pojemność wtrysku:
   • zwiększyć drogę dozowania materiału lub wyczyścić/poprawić odpowietrzenia.
2. Za niska temperatura tworzywa:
   • podwyższyć temperaturę wtrysku przez zwiększenie obrotów ślimaka lub przeciwciśnienia,
   • podwyższyć temperaturę formy.
3. Niewłaściwe pobieranie tworzywa:
   • sprawdzić chłodzenie obsady cylindra (pod lejem zasypowym),
   • obniżyć temperaturę pierwszej strefy cylindra wtryskowego (od strony leja zasypowego).
4. Za mała poduszka resztkowa:
   • powiększyć poduszę resztkową.
5. Za niskie ciśnienie lub za mała szybkość wtrysku:
   • skontrolować czy nie za wcześnie następuje przełączenie na docisk,
   • sprawdzić drożność i szczelność dyszy wtryskowej,
   • sprawdzić temperaturę dyszy wtryskowej,
   • skontrolować ciśnienie hydrauliczne na maszynie (czy nie osiągamy ciśnienia ograniczającego),
   • dokonać korekty parametru prędkości i ciśnienia.

Niecałkowite napełnienie gniazda na bocznych ściankach (Rysunek 3):

1. Zmniejszenie grubości na skutek przesunięcia stempla względem matrycy:
   • sprawdzić elementy ustalające formę,
   • sprawdzić, czy nie występuje ugięcie stempla lub rdzenia.

Powtarzające się niedolewy cienkich ścianek i żeber (Rysunek 4):

1. Chwilowe zatrzymanie i przestudzenie płynącego frontu tworzywa:
   • poprawić konstrukcję wyrobu i formy (zwiększyć grubość ścianki, zaokrąglić krawędzie, zmienić miejsce wtrysku).

Jeżeli interesują Cię wady wyprasek to zachęcam do zapoznania się z wpisem dotyczącym śladów od wypychaczy, przypaleń oraz rozwarstwiania wyprasek.

Artykuł Niedolew pochodzi z serwisu ASCONS.

Powstanie tej wady może być spowodowane

• • niewłaściwym doborem parametrów przetwórczych (nieodpowiednio dobrane parametry powodujące „przeładowanie” wypraski w gnieździe formującym)

• • błędami w konstrukcji części i budowie formy wtryskowej (błędy w pochyleniach ścianek, błędy w budowie narzędzia)
  • znacznymi różnicami temperatur na wypychaczach i ściance formy.

Środki zaradcze:

1. 1. Skontrolować czy wypychacz nie wystaje lub nie jest wgłębiony w formie – wyregulować.

1. 1. Skontrolować stan chłodzenia narzędzia. W razie zapchanych obiegów – udrożnić.

1. 1. Zmniejszyć ciśnienie docisku.

1. 1. Wydłużyć czas chłodzenia.

1. 1. Obniżyć temperaturę formy.

1. 1. Obniżyć temperaturę wtrysku.

1. 1. Stosować środek antyadhezyjny pokrywając nim stempel formujący w miejscach występowania żeber itp.*.

1. 1. Zwiększyć ilość wypychaczy lub zmienić miejsce ich oddziaływania.

1. Zastosować wypychacze o większej powierzchni.

* Na rynku dostępne są urządzenia, które pozwalają w sposób automatyczny nakładać środek antyadhezyjny/smarny na powierzchnię formy wtryskowej. Przykładowy sterownik (Rysunek 3) ma w swojej ofercie firma Plastigo.

Specyfikacja – Automatyczny Spryskiwacz Formy ASF-1

Ślady po wypychaczach to jedna z wielu wad jakie spotykamy na produkcji. Jeżeli interesują Cię wady wyprasek to zapoznaj się z kolejnymi wpisami dotyczącymi m.in niedolewów, przypaleń oraz rozwarstwień na wyprasce.

Artykuł Ślady po wypychaczach pochodzi z serwisu ASCONS.