Punkt przełączenia na docisk następuje w chwili zakończenia fazy wtryskiwania i przejściu na docisk w celu uzupełnienia strat skurczowych.

Zbyt wcześnie lub zbyt późno ustawiony punkt przełączania jest jednym z najczęstszych przyczyn nieoptymalnie ustawionego procesu i tym samym wyprasek o gorszej jakości.

1. Za wcześnie ustawiony punkt przełączenia powoduje:
   • spadek ciśnienia w formie i powstanie widocznych śladów na powierzchni części,
   • niecałkowite wypełnienie formy i powstanie niedolewu,
   • wahania masy wypraski,
   • większy skurcz tworzywa,
   • zapadnięcia, jamy skurczowe,
   • uwidocznienie się linii łączenia.
2. Zbyt późne przełączenie na docisk jest przyczyną:
   • wzrostu ciśnienia i powstaniu wypływek,
   • wysokich naprężeń w wyprasce,
   • uchylenia się formy wtryskowej,
   • dużego obciążenia układu zamykania maszyny,
   • uszkodzenia formy,
   • odsunięcia agregatu wtryskowego i wycieku materiału z połączenia pomiędzy dyszą wtryskową i tuleją.

Biorąc pod uwagę bezwładność układów hydraulicznych oraz dokładność elementów pozycjonujących punkt przełączania powinniśmy ustawić na poziomie 95-98% wypełnienia gniazda formującego (Rysunek 2).

Zakłócenia punktu przełączenia na docisk

Ponieważ na proces wtryskiwania wpływają również zakłócenia zewnętrzne, idealny punkt przełączenia na docisk może ulegać zmianie podczas trwającej produkcji. To wymusza na nas ciągłą regulację ustawień maszyny po to, żeby zapewnić stałą jakość wyrobu.

Optymalnie ustawiony punkt przełączenia na docisk w dużym stopniu zależy od umiejętności, wiedzy i doświadczenia ustawiacza, który odpowiada za ustawienie procesu. Jako ustawiacze czy inżynierzy lub technolodzy zapewne wykonywaliście to w sposób eksperymentalny i nie ma w tym nic złego. Ja także w ten sposób ustawiam ten punkt. Wraz z postępem w rozwoju maszyn wtryskowych i ich systemów sterowania pojawiają się coraz częściej dodatkowe opcje, które to wyznaczanie wspomagają. Przykładem jest propozycja firmy Wittmann Group, która oferuje oprogramowanie HiQ Flow, dzięki któremu wtryskarka kompensuje wahania temperatury i płynięcia tworzywa (Rysunek 3). W przypadku wystąpienia odchylenia, maszyna oblicza wielkość kompensacji i dokonuje zmiany punktu przełączenia, aby zachować stałą jakość części.

Metody przełączania z fazy wtrysku na docisk

Istnieje wiele sposobów przełączenia się na docisk. Jako odpowiedzialny za ustawienie procesu wtrysku musisz wziąć pod uwagę wady i zalety każdego z nich.

Dostępnymi metodami przełączenia na docisk są m.in. przełączenie w zależności od pozycji ślimaka (objętość, droga), ciśnienia wtrysku, czasu wtrysku oraz z wykorzystaniem zewnętrznych czujników jak np. czujnik ciśnienia w formie czy też czujnik temperatury w formie.

W praktyce utrwaliła się metoda zależna od położenia ślimaka oraz metoda z wykorzystaniem czujnika ciśnienia w formie, która jest coraz częściej wykorzystywana w budowie nowych form wtryskowych. W pierwszej metodzie zależnej od położenia ślimaka następuje przełączenie w momencie osiągnięcia zadanej wartości pozycji na potencjometrze drogi ślimaka. Przełączenie w przypadku czujnika ciśnienia umieszczonego w formie następuje po osiągnięciu zadanej wartości ciśnienia, które programujemy w sterowniku maszyny lub z wykorzystaniem zewnętrznego układu nadzorującego omawiane ciśnienie. W porównaniu do ciśnienia wtrysku, ciśnienie w formie wtryskowej zapewnia lepszą kontrolę procesu zapewniając lepszą jakość części. Z tego powodu czujniki ciśnienia montowane w formach są coraz bardziej popularne w produkcji precyzyjnych wyprasek.

Wpływ parametrów na jakość wypraski

Stabilność procesu wtrysku i powtarzalna jakość produkowanych części to ważne aspekty dla każdego z nas. Ale w jaki sposób na jakość wypraski wpływają różne strategie punktu przełączania?

Odpowiedź na to pytanie możemy znaleźć w specjalistycznych badaniach wykonanych przez grupę roboczą ds. procesu przy Instytucie Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych (IKV) w Aachen. Przywołana grupa robocza wykonała badania produkując elementy z polipropylenu (PP) o masie 27 g (Rysunek 4).

Grupa robocza ustaliła siedem parametrów (Tabela 1), dla których zmieniała wartości o określoną zmienną. Do badania przyjęła dwie metody przełączania na docisk tj. przełączanie w zależności od pozycji ślimaka oraz przełączenie w zależności od ciśnienia w gnieździe formującym. Obie metody przełączania na docisk mają różne kompensacje fluktuacji procesu. Przełączanie po pozycji ślimaka jest podatne na wahania dozowania, natomiast przełączenie zależne od ciśnienia ma wysoką zależność od lepkości stopu.

Zespół z Aachen obliczył odchylenie standardowe dla masy wypraski, jej długości i szerokości (Tabela 2) z uwzględnieniem wszystkich powyższych parametrów.

Jak przełączenie wpływa na jakość wypraski

Aby określić wpływ metody przełączenia na jakość części, grupa robocza skoncentrowała swoje badania na długości wypraski. W przypadku tej cechy jakości, obie metody przełączania mają porównywalną odtwarzalność. Wyniki analizy przedstawia Rysunek 5. Zauważalny jest wpływ parametrów wtryskarki dla obu metod przełączenia na docisk. Cecha długości wypraski zmienia się w zależności od rodzaju przełączenia. Zdecydowanie zachęcam do dokładnego przeanalizowania wyników badań.

Przeprowadzone próby wskazują jednoznacznie, że ustandaryzowanie parametrów procesu dla różnych metod przełączania na docisk nie jest możliwe. Punkt przełączenia jest newralgicznym punktem w procesie wtryskiwania. W punkcie tym następuje zmiana pomiędzy dwiema regulowanymi zmiennymi prędkości i ciśnienia, a to ma bezpośredni wpływ na jakość części.

Dobre praktyki w ustawianiu punktu przełączania

Już wiemy, że dokładność i powtarzalność punktu przełączenia zależy m.in. od wybranej metody przełączania na docisk. Aby utrzymać w ryzach jakość wypraski i cieszyć się optymalnym procesem wykorzystaj poniższe wskazówki podczas programowania procesu:

• ustaw punkt przełączenia na 95-98% wypełnienia gniazda formującego,
• użyj przełączania na docisk w zależności od ciśnienia w formie, jeżeli narzędzie i maszyną są odpowiednio doposażone. Metoda ta jest najbezpieczniejsza dla formy i wskazuje nam rzeczywiste ciśnienie występujące w formie,
• jeżeli nie dysponujesz możliwością przełączenia po ciśnieniu w formie, użyj przełączenia w zależności od pozycji ślimaka (objętości). Jest to najbardziej powszechna metoda przełączania na docisk. Używaj przy tym ciśnienia specyficznego, żeby odczytywać jego wartość na czole ślimaka.
• zwróć uwagę, czy ślimak przesunięty maksymalnie do pozycji opróżnienia wskazuje 0 (zero). Zdarzają się sytuacje, że układ kontroli ulega rozregulowaniu zaburzając odczyt. Miałem również okazję doświadczyć jak pracownik wchodzący na maszynę naciska butem na potencjometr ślimaka – to w konsekwencji prowadzi do błędnych odczytów.
• kontroluj pozycję punktu przełączania z wykorzystaniem dostępnych opcji na maszynie,
• pojawiające się wahania punktu przełączania na docisk możesz zmniejszyć poprzez zredukowanie prędkości wtrysku tuż przed jego osiągnięciem.
• Korzystaj z nowych opcji na wtryskarkach jak HiQ firmy Wittmann czy APC firmy Krauss Maffei, dzięki którym jeszcze dokładniej będziesz nadzorował swój proces.

Podsumowanie

Punkt przełączania na docisk to jeden z najtrudniejszych parametrów do ustawienia w całym procesie wtryskiwania. Po wynikach badań grupy roboczej z Aachen możemy zauważyć, że metoda przełączenia ma bezpośredni wpływ na jakość produkowanej części. Trzeba wielu prób i czasu spędzonego przy wtryskarce, żeby nabrać doświadczenia i radzić sobie z optymalnym ustawieniem parametrów. Na szczęście rozwój i ciągłe badania zmierzają w kierunku automatycznej regulacji punktu przełączenia co zdecydowanie ułatwi nam pracę.

Artykuł Punkt przełączania na docisk 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.

1. łączą się strugi płynącego tworzywa,
2. tworzywo dopływa najpóźniej podczas wypełniania gniazda formującego,
3. materiał wypełniania żebra,

mogą pojawić się ciemne lub czarne przypalenia na wyprasce (efekt Diesla) (Rysunek 1).

Miejsca gdzie pojawiło się przypalenie mogą być także niedolane lub pojawić się może zmatowienie.

Na formie wtryskowej powstaje w tych obszarach ciemny nalot, często trudny do usunięcia bez wspomagania się środkami czyszczącymi.

Efekt Diesla pogarsza jakość wtryskiwanej części i w wyniku powstawania agresywnych produktów rozkładu polimeru, może doprowadzić do uszkodzenia powierzchni formy wtryskowej.
Spotkałem się z przypadkiem, gdzie w/w wada doprowadziła do „wypłukania” na wstawce formującej żebra (Rysunek 2).

Powodem powstawania tej wady jest utrudniona ewakuacja powietrza z formy wtryskowej przez płynący stop tworzywa i w związku z tym wzrost ciśnienia i temperatury (nawet do 1000°C) doprowadzający do przypalenia (Rysunek 3).

Możliwe przyczyny i środki zaradcze, żeby przeciwdziałać temu negatywnemu zjawisku to:

1. zanieczyszczone odpowietrzenia formy wtryskowej lub ich brak:
   • wyczyścić odpowietrzenia (w przypadku odpowietrzania przez luzy na wypychaczach lub specjalne wstawki odpowietrzające wymagane będzie rozłożenie formy wtryskowej),
   • wykonać kanały odpowietrzające,
2. za duża siła zwarcia formy wtryskowej:
   • zmniejszyć siłę zamykania,
3. za duża prędkość wtrysku lub brak profilowania wtrysku (wolno – szybko – wolno):
   • zmniejszyć prędkość wtryskiwania w końcowej fazie wypełnienia gniazda formującego,
   • ustawić profil wtrysku wolno – szybko – wolno,
4. przełączenie na docisk następuje zbyt późno:
   • przyspieszyć punkt przełączenia na docisk (przełączenie na docisk powinno nastąpić po wypełnieniu gniazda formy w 95-98%).

Zapoznaj się również z opisem takich wad jak: linia łączenia, rozwarstwienia wyprasek, niedolew oraz ślady po wypychaczach.

Artykuł Przypalenia – Efekt Diesla pochodzi z serwisu ASCONS.

Dysza, jako część składowa układu uplastyczniania, tworzy połączenie zamykane siłowo pomiędzy głowicą wtryskową cylindra a tuleją wtryskową formy. Wykonuje się je zgodnie z normą EUROMAP tzn., promień dyszy uzależniony jest od rozstawu kolumn maszyny wtryskowej i może wynosić 15, 20, 25 lub 35mm. Dysze wykonuje się ze stali do azotowania (np. 38HMJ, 1.8550, 1.8519) lub stali do hartowania (np. WCL, NC11LV, 40H). Zaleca się w niewielkim stopniu utwardzać dysze wtryskowe.

Współpraca dyszy z tuleją wtryskową

W czasie pracy maszyny dysza przylega szczelnie do tulei wtryskowej. Powierzchnia styku jest kompromisem pomiędzy skutecznym i szczelnym przyleganiem a przewodzeniem ciepła z gorącej dyszy do chłodniejszej tulei wlewka. Zbyt duży ubytek ciepła z dyszy może powodować powstawanie tzw. „korka” w dyszy co jest następstwem zastygnięcia stopionego tworzywa, uniemożliwiającego dalsze prowadzenie procesu.

Tuleja wtryskowa jest to kanał stożkowy, współosiowy z dyszą wtryskarki, będący początkiem układu wlewowego. Stalowa tuleja powinna być utwardzana do ~55 HRC. Jest to element znormalizowany. Przykładową tuleję przedstawia Rys. 2.

W celu zapewnienia współpracy między dyszą wtryskową a tuleją wtryskową należy przestrzegać poniższych zasad:

• Pasowanie promienia dyszy z promieniem stosowanej tulei wtryskowej musi być wykonane wg zasady R_k > r_k o 1-5mm (Rys. 3)
• Średnica otworu wejściowego do tulei wlewka powinna być większa o co najmniej 1 mm od otworu w dyszy.

Kontrola pasowania dyszy

Kontrolę prawidłowości pasowania dyszy można przeprowadzić za pomocą odcisku na specjalnej kalce (ostatecznie zwykłej kartce papieru, jednak nie polecam ze względu na częsty błąd odcisku) po umieszczeniu jej w punkcie styku dysza wtryskowa – tuleja wtryskowa i dojechaniu agregatem wtryskowym. Przykładowe odciski przedstawiam na rysunku 4.

Centrowanie agregatu

W celu ustawienia środka dyszy w środku otworu centrującego formę wtryskową na maszynie należy:

Dojechać agregatem wtryskowym do momentu, aż końcówka dyszy znajdzie się w jednej płaszczyźnie z otworem w płycie mocującej (Rysunek 5).

Za pomocą suwmiarki najpierw zmierzyć wyśrodkowanie dyszy, wielokrotnie mierząc odstęp od otworu dyszy do otworu centrującego narzędzie. Odchyłka nie może przekroczyć 0,2 mm. Wyregulować położenie agregatu w poziomie za pomocą odpowiednich układów regulacyjnych w zależności od typu maszyny.

Identycznie postępujemy w przypadku pomiaru w pionie. Odchyłka również nie może przekroczyć 0,2 mm.

Prawidłowe funkcjonowanie zespołu dyszy i tulei wtryskowej pozwoli uniknąć wielu błędom wyprasek wtryskowych oraz oszczędzi nam pieniędzy i wielu godzin pracy na usuwaniu skutków nieprawidłowego wycentrowania (rysunek 8).

Podczas prac należy uważać na wysokie temperatury dyszy oraz tulei w przypadku układów z gorącymi kanałami. Podczas przeprowadzania pomiaru i regulacji można przypadkowo dotknąć rozgrzanych elementów dlatego stosujcie środki ochronne.

Kolejnym zagrożeniem jest ciśnienie w układzie wtryskowym (agregat i rozdzielacz gorących kanałów), które powstaje w wyniku działania temperatury przez określony czas. Najbezpieczniej będzie wyłączyć układy grzewcze na czas trwania serwisu maszyny.

Artykuł Współpraca dyszy z tuleją wtryskową pochodzi z serwisu ASCONS.