Materiały budowlane
Odpowiednią stal formierską należy wybrać w oparciu o wymagania aplikacji. Do prototypowania nie jest konieczna hartowana stal formierska. W większości przypadków stosuje się-wstępnie hartowaną stal lub aluminium, aby obniżyć koszty i ułatwić dostosowanie formy na etapie prototypowania. Z tych miękkich metali można również formować wystarczającą liczbę próbek do badań i części prefabrykowanych. Wstępnie-utwardzane stale na formy (takie jak P-20 lub NAKR-55) są często używane do form na dużą skalę, ponieważ hartowanie stali na formy jest niepraktyczne w przypadku dużych zastosowań.
W przypadku większych wielkości produkcji na rdzeń i wnękę wymagana jest hartowana stal formierska. Najczęściej stosowanymi stalami są S-7, H-13 i stal nierdzewna 420. S-7 to doskonała stal formierska, którą można stosować w dłuższych operacjach produkcyjnych. Jeżeli wymagane są bardzo wysokie temperatury topnienia i formy, należy wybrać stal H-13. H-13 można również stosować do produkcji kolektorów gorącokanałowych. H-13 ma bardzo wysoką temperaturę odpuszczania i może wytrzymać bardzo wysokie temperatury obróbki formy bez wpływu na jej twardość.
Stal nierdzewna jest najlepszym wyborem do stali formierskich, gdzie wymagana jest wysoka odporność na zużycie lub gdzie w środowisku występuje znaczna kondensacja. Wkładki do gniazd formy-odporne na zużycie mogą być wykonane ze stali typu A2, ASP23 lub D-2.
Wszystkie stale na formy można chronić przed zużyciem i korozją za pomocą pewnego rodzaju powłoki. Tylko stal nierdzewną można naprawić poprzez spawanie i obróbkę skrawaniem. W przypadku stali z istniejącymi powłokami naprawa jest możliwa dopiero po usunięciu powłoki. Po naprawie powłokę należy nałożyć ponownie.
Obraz
Wykończenie powierzchni
Wykończenie powierzchni formowanych części może się różnić w zależności od wymagań estetycznych, potrzeb klienta i funkcjonalności. Od lustrzanego,-wysokiego-wykończenia z połyskiem SPI nr 1 po teksturowane powierzchnie uzyskiwane poprzez trawienie, kompozyty LNP pozwalają uzyskać praktycznie każdy rodzaj wykończenia powierzchni części formowanych. Ważne jest, aby zrozumieć, że niektóre materiały wykazują lepszą wydajność w przypadku niektórych wykończeń powierzchni formy. Na przykład polipropylen wykazuje znacznie lepsze właściwości antyadhezyjne w formach matowych niż w formach o wysokim-połysku. Uzyskanie wykończenia o wysokim połysku jest trudne w przypadku żywic o dużej-wypełniaczu. Wentylacja
Wentylacja jest kluczową częścią cyklu formowania, pozwalającą zmaksymalizować wydajność formy. Kiedy materiał termoplastyczny wchodzi do gniazda formy, należy usunąć powietrze. Otwory wentylacyjne są zwykle zlokalizowane w ostatnich wypełnionych obszarach, w pobliżu linii szwu i na systemie prowadnic. Dodatkowe otwory wentylacyjne rozmieszczone wokół linii podziału mogą znacznie poprawić ogólną wydajność wentylacji. Gaz resztkowy w formie pojawia się w postaci śladów przypaleń na wyprasce. Podstawową zasadą jest to, że gaz z formy musi mieć możliwość ulatniania się z taką samą szybkością, jak tworzywo sztuczne wprowadzane do gniazda.
Głębokość pustych przestrzeni różni się w zależności od użytego materiału – ogólnie rzecz biorąc, amorficzne tworzywa termoplastyczne wymagają większej głębokości pustych przestrzeni ze względu na ich wyższą lepkość.
Obraz
Pojedyncza-wnęka i wiele-wnęk
W przemyśle najczęściej stosowane są trzy podstawowe typy form, zwłaszcza w przypadku form wykorzystujących kompozyty LNP.
Najpopularniejszym typem jest konfiguracja z dwoma-płytowymi kanałami zimnymi pokazana na rysunku 1. Materiał jest wtryskiwany do części przez tuleję prowadnicy i system prowadnic. Po schłodzeniu wszystkie uformowane części są wyrzucane (w tym bramki, wlewy i wlewy). Następnie części są usuwane, a pozostałe prowadnice i wlewy są odrzucane lub poddawane recyklingowi.
Rysunek 2 przedstawia formę z trzema-płytami i kanałami chłodzącymi. W tej konstrukcji materiał jest wtryskiwany do wnęki części poprzez system wlewu i wlewu. Po ochłodzeniu formę otwiera się, oddzielając część od bramek i wlewów. Część w naturalny sposób odpada z prowadnic. Prowadnice, bramy i wlewy nadal wymagają recyklingu lub wyrzucenia.
Figura 3 przedstawia elektrycznie podgrzewaną formę rozgałęźną z gorącymi kanałami. Kanały sondy kolektora i bramki są podgrzewane do temperatury stopu polimeru lub do niej zbliżonej, utrzymując materiał w stanie stopionym. Eliminuje to potrzebę usuwania odpadów z prowadnic, bram i wlewów. Systemy te są droższe niż konwencjonalne konstrukcje z dwiema-płytami lub trzema-płytami, ale zapewniają lepszą kontrolę termiczną materiału i generują mniej odpadów.
Obraz
Gorący biegacz
Formy z pełnym kanałem gorącokanałowym lub formy „bez prowadnic” oferują wiele zalet, ale wymagają starannego projektowania, aby zapewnić odpowiednią kontrolę przepływu stopionego materiału do gniazda formy. Chociaż formy bez prowadnic praktycznie nie generują żadnych odpadów podczas operacji formowania, są one podatne na problemy podczas uruchamiania, zwłaszcza w przypadku półkrystalicznych kompozytów LNP, które są podatne na szybkie krzepnięcie. Zasady, których należy przestrzegać, obejmują:
• Używaj wyłącznie dobrze-wyważonych systemów kolektorów gorącokanałowych zaprojektowanych specjalnie do tego zastosowania.
• W zależności od użytego materiału, gorący kanał można zaprojektować tak, aby umożliwiał bezpośrednie wylewanie na część przy użyciu otwartej płyty podstawy lub zasuwy zaworu w celu formowania-bez pozostałości, albo też zasuwę można umieścić na kanale o małej powierzchni.
• Ogrzewana ścieżka wlewowa i gorąca płyta podstawy powinny zapewniać płynną ścieżkę przepływu do gniazda formy i być ogrzewane z zewnątrz.
• W przypadku stosowania długich żywic wzmocnionych włóknem szklanym, nie da się uniknąć pozostałości po bramie.
• Używaj kompletnego systemu od jednego producenta gorących kanałów, zamiast używać różnych komponentów różnych producentów.
• Rozmiar przewężki zależy od ilości i rodzaju dodanego materiału, rozmiaru/proporcji części i grubości ścianki.
• Więcej informacji na temat konstrukcji gorących kanałów można uzyskać u personelu technicznego Grupy GE Plastics.
2. Przewodnik po powszechnych metodach ulepszania powierzchni form w przemyśle przetwórstwa tworzyw sztucznych
Poniższa tabela przedstawia operatorom form i twórcom form różnorodne typowe metody obróbki stali formierskiej w celu poprawy odporności na korozję lub zużycie. Mogą istnieć również inne rozwiązania.
Obraz
3. Prowadnice, wlewy i bramy
Tuleje wlewowe
W przypadku stosowania konwencjonalnych form gorący materiał wchodzi do formy przez tuleję wlewową. System prowadnic prowadzi materiał przez bramę do gniazda formy. Właściwa konstrukcja i rozmiar tulei wlewowej mają kluczowe znaczenie dla prawidłowego rozprowadzania stopu i prawidłowego wyrzucania wypraski. Średnica wlewu „O” powinna być o około 20% większa niż średnica wylotu dyszy, aby zapobiec blokowaniu wlewu podczas otwierania formy. Poniżej przedstawiono schematyczny diagram wymiarów wlewu. Wymiar „O” jest również ściśle powiązany z rozmiarem części i prowadnic. Zamiast konwencjonalnych tulei prowadnic można zastosować podgrzewane tuleje prowadnicy. Początkowy koszt podgrzewanej prowadnicy (lub „gorącej” tulei) może być wyższy niż „zimnej” tulei, ale znacznie zmniejsza ilość odpadów, ponieważ eliminuje prowadnicę biegnącą wzdłuż każdej części lub układu prowadnic. Dzięki podgrzewanej tulejce kontrola temperatury stopu wchodzącej do układu wlewowego może być znacznie bardziej precyzyjna.
Obraz
Projekt biegacza
Prowadnice powinny być jak najkrótsze, aby ograniczyć niepotrzebne spadki ciśnienia. Preferowany jest przekrój okrągły-. Jeżeli prowadnica musi być umieszczona w połowie formy, należy zastosować prowadnicę trapezową z zaokrąglonym dnem. Półokrągłe i płaskie prowadnice są nieefektywne i niezalecane. Prowadnice powinny umożliwiać równomierny i nieograniczony przepływ materiału na jedną lub więcej części (w przypadku stosowania wielu wnęk). Zazwyczaj średnicę prowadnicy należy zmniejszyć o 20% na każde 90 stopni obrotu. Należy to uwzględnić podczas projektowania systemu prowadnic. Średnice prowadnic okrągłych wynoszą zazwyczaj 0,125” – 0,375” (3,2 – 9,5 mm). Obraz
Brama |
Konstrukcja przewężki dla części kompozytowych LNP powinna zapewniać duże marginesy obróbki bez tworzenia-naprężeń w formie. W zależności od rodzaju zastosowanej przewężki (tj. łódź podwodna, krawędź, występ itp.) niektóre podstawowe wymiary przewężki kontrolują stopień wypełnienia, ilość materiału wpływającego do gniazda formy oraz szybkość krzepnięcia części.
Grubość ścianki określa rozmiar przewężki, natomiast geometria części określa położenie przewężki na części. Istnieją trzy kluczowe wymiary bramy: głębokość, szerokość i czoło. Konkretne projekty dla kilku typów bram przedstawiono na następnej stronie.
Rozmiar/lokalizacja bramy
• Minimalny rozmiar bramki wynosi 0,040 cala (1 mm), 0,100 cala (2,5 mm) dla kompozytów Verton o długich włóknach - okrągłych lub trapezowych - 50–60% grubości ścianki (dla kompozytów krystalicznych) - 50–75% grubości ścianek (dla kompozytów amorficznych)
• W idealnym przypadku brama powinna być umieszczona w miejscu najgrubszej sekcji ściany. - Wyrównaj bramę bezpośrednio ze ścianą lub tuleją, aby zapobiec zasypywaniu i „rozpryskiwaniu” (z wyjątkiem kompozytów Verton o długich włóknach). - Nie zaleca się stosowania bram tunelowych w przypadku kompozytów Verton.
