Stavebné materiály
Vhodná formovacia oceľ by sa mala vybrať na základe požiadaviek aplikácie. Pre prototypovanie je kalená formovacia oceľ zbytočná. Vo väčšine prípadov sa na zníženie nákladov a uľahčenie úprav foriem počas fázy prototypovania používa pred-kalená oceľ alebo hliník. Tieto mäkké kovy môžu tiež formovať dostatočné množstvo skúšobných kusov a prefabrikovaných dielov. Pred-kalené ocele na formy (ako napríklad P-20 alebo NAKR-55) sa často používajú na veľké formy, pretože kalenie ocele na formy je pre veľké aplikácie nepraktické.
Pre vyššie objemy výroby je potrebná kalená formovacia oceľ pre jadro a dutinu. S-7, H-13 a nehrdzavejúca oceľ 420 sú najčastejšie používané ocele. S-7 je vynikajúca formovacia oceľ, ktorá môže byť použitá pre rozšírené výrobné operácie. Ak sú potrebné veľmi vysoké teploty taveniny a formy, mala by sa zvoliť oceľ H-13. H-13 možno použiť aj na výrobu rozdeľovačov horúcich vtokov. H-13 má veľmi vysokú teplotu popúšťania a vydrží veľmi vysoké teploty spracovania formy bez ovplyvnenia jeho tvrdosti.
Nehrdzavejúca oceľ je najlepšou voľbou pre formovacie ocele, kde sa vyžaduje vysoká odolnosť proti opotrebovaniu alebo kde dochádza k výraznej kondenzácii v prostredí. Vložky do dutín formy s vysokým-opotrebením možno vyrobiť z ocelí typu A2, ASP23 alebo D-2.
Všetky formovacie ocele môžu byť chránené proti opotrebovaniu a korózii nejakým typom povlaku. Len nehrdzavejúcu oceľ je možné opraviť zváraním a opracovaním. Pri oceliach s existujúcimi povlakmi je oprava možná až po odstránení povlaku. Po oprave je potrebné náter znovu naniesť.
Obrázok
Povrchová úprava
Povrchová úprava lisovaných dielov sa môže líšiť v závislosti od estetických požiadaviek, potrieb zákazníka a funkčnosti. Od zrkadlového-vysokého{2}}lesku SPI #1 až po textúrované povrchy dosiahnuté leptaním, kompozity LNP môžu dosiahnuť prakticky akýkoľvek typ povrchovej úpravy lisovaných dielov. Je dôležité pochopiť, že niektoré materiály vykazujú zlepšený výkon pri určitých povrchových úpravách foriem. Napríklad polypropylén vykazuje výrazne lepšie separačné vlastnosti v matných formách ako vo vysoko-lesklých formách. Dosiahnutie vysokého lesku je ťažké pri použití živíc s vysokým-plnením. Vetranie
Vetranie je kľúčovou súčasťou formovacieho cyklu na maximalizáciu výkonu formy. Keď termoplastický materiál vstúpi do dutiny formy, je potrebné vytlačiť vzduch. Vetracie otvory sa zvyčajne nachádzajú v posledných vyplnených oblastiach, v blízkosti línie švu a na bežeckom systéme. Ďalšie vetracie otvory rozmiestnené okolo deliacej čiary môžu výrazne zlepšiť celkový výkon odvetrávania. Zvyškový plyn vo forme sa javí ako stopy po vypálení na tvarovanom diele. Základným pravidlom je, že plyn z formy musí byť schopný uniknúť rovnakou rýchlosťou ako plast vstupujúci do dutiny.
Hĺbka dutín sa líši v závislosti od použitého materiálu – vo všeobecnosti amorfné termoplasty vyžadujú väčšiu hĺbku dutín kvôli ich vyššej viskozite.
Obrázok
Jednodutinové-a viac{1}}dutinové
V priemysle sa najčastejšie používajú tri základné typy foriem, najmä na formy využívajúce LNP kompozity.
Najbežnejším typom je konfigurácia dvoch{0}doskových studených žľabov znázornená na obrázku 1. Materiál sa vstrekuje do dielu cez puzdro žľabu a systém žľabu. Po ochladení sa všetky lisované diely vysunú (vrátane brán, žľabov a vtokov). Časti sa potom odstránia a zostávajúce žľaby a vtoky sa vyhodia alebo recyklujú.
Obrázok 2 zobrazuje troj-doskovú formu so studenými žľabmi. Pri tejto konštrukcii sa materiál vstrekuje do dutiny dielu cez bežec a vtokový systém. Po ochladení sa forma otvorí, čím sa časť oddelí od brán a žľabov. Časť prirodzene odpadáva z bežcov. Lišty, brány a vtoky je stále potrebné recyklovať alebo zlikvidovať.
Obrázok 3 zobrazuje elektricky vyhrievanú formu s rozvodom horúceho kanála. Kanály rozdeľovacej a hradlovej sondy sa zahrievajú na teplotu topenia polyméru alebo blízko nej, čím sa materiál udržiava v roztavenom stave. To eliminuje potrebu manipulovať s odpadom z žľabov, brán a vtokových kanálov. Tieto systémy sú drahšie ako konvenčné dvoj-doskové alebo troj{5}}doskové dizajny, ale ponúkajú lepšiu tepelnú kontrolu materiálu a vytvárajú málo odpadu.
Obrázok
Horúci bežec
Plne horúce vtokové formy alebo formy "bez žľabov" ponúkajú mnoho výhod, ale vyžadujú starostlivý dizajn, aby sa zabezpečila správna kontrola taveniny prúdiacej do dutiny formy. Zatiaľ čo formy bez žliabkov nevytvárajú počas lisovacích operácií prakticky žiadny odpad, sú náchylné na problémy pri spustení, najmä pri semi-kryštalických kompozitoch LNP, ktoré sú náchylné na rýchle tuhnutie. Medzi zásady, ktoré treba dodržiavať, patria:
• Používajte len dobre{0}}vyvážené rozvody horúceho kanála špeciálne navrhnuté pre danú aplikáciu.
• V závislosti od použitého materiálu môže byť horúci kanál navrhnutý tak, aby umožňoval priame nalievanie na súčiastku pomocou otvorenej základnej dosky uzáveru alebo uzáveru ventilu na tvarovanie bez{0}}zbytkov, prípadne môže byť uzáver umiestnený na malom povrchovom kanáli.
• Vyhrievaná dráha žľabu a horúca základná doska by mali poskytovať plynulý prietok do dutiny formy a mali by byť zvonka vyhrievané.
• Pri použití živíc vystužených dlhými sklenenými vláknami sa nedá vyhnúť zvyškom brány.
• Používajte kompletný systém od jedného výrobcu horúcich vtokov namiesto použitia rôznych komponentov od rôznych výrobcov.
• Veľkosť brány závisí od množstva a typu pridaného materiálu, veľkosti/pomeru dielu a hrúbky steny.
• Ďalšie informácie o konštrukcii horúceho kanála získate od technických pracovníkov GE Plastics Group.
2. Sprievodca bežnými metódami vylepšenia povrchu foriem v priemysle spracovania plastov
Nižšie uvedená tabuľka poskytuje operátorom formovania a výrobcom foriem rôzne bežné úpravy formovacej ocele na zlepšenie odolnosti proti korózii alebo opotrebeniu. Môžu existovať aj iné riešenia.
Obrázok
3. Bežci, vtoky a brány
Vtokové priechodky
Pri použití konvenčných foriem sa horúci materiál dostáva do formy cez vtokové puzdro. Posuvný systém vedie materiál cez bránu do dutiny formy. Pre správnu distribúciu taveniny a správne vyhadzovanie výlisku je rozhodujúci správny dizajn a veľkosť vtokového puzdra. Priemer vtoku "O" by mal byť približne o 20 % väčší ako výstupný priemer dýzy, aby sa zabránilo zablokovaniu vtoku pri otvorení formy. Schematický diagram rozmerov vtoku je uvedený nižšie. S veľkosťou dielov a bežcov úzko súvisí aj rozmer „O“. Namiesto konvenčných žľabov je možné použiť vyhrievané vložky. Počiatočné náklady na vyhrievanú objímku (alebo "horúcu" objímku) môžu byť vyššie ako náklady na "studenú" objímku, ale výrazne znižuje odpad, pretože eliminuje žľab, ktorý prechádza pozdĺž každej časti alebo systému žľabu. S vyhrievaným puzdrom môže byť riadenie teploty taveniny vstupujúcej do systému žľabov oveľa presnejšie.
Obrázok
Dizajn bežca
Bežce by mali byť čo najkratšie, aby sa znížili zbytočné poklesy tlaku. Uprednostňuje sa kruhový prierez-. Ak sa musí bežec umiestniť do polovice formy, použite lichobežníkový bežec so zaobleným dnom. Pol-kruhové a ploché bežce sú neefektívne a neodporúčajú sa. Lišty by mali umožniť rovnomerné a neobmedzené prúdenie materiálu do jednej alebo viacerých častí (ak sa používa viacero dutín). Typicky je potrebné zmenšiť priemer bežca o 20 % na každých 90 stupňov rotácie. Toto je potrebné vziať do úvahy pri navrhovaní bežiaceho systému. Priemery kruhových bežcov sú zvyčajne 0,125" – 0,375" (3,2 – 9,5 mm). Obrázok
Brána |
Konštrukcia brány pre kompozitné diely LNP by mala poskytovať dostatočné okraje pri obrábaní bez vytvárania-napätí vo forme. V závislosti od typu použitej brány (tj ponorka, hrana, výstupok atď.), niektoré základné rozmery brány riadia rýchlosť plnenia, množstvo materiálu prúdiaceho do dutiny formy a rýchlosť tuhnutia dielu.
Hrúbka steny určuje veľkosť brány, zatiaľ čo geometria dielu určuje umiestnenie brány na diele. Existujú tri kľúčové rozmery brány: hĺbka, šírka a čelo. Konkrétne návrhy pre niekoľko typov brán sú uvedené na nasledujúcej strane.
Veľkosť brány/umiestnenie
• Minimálna veľkosť brány je 0,040" (1 mm), 0,100" (2,5 mm) pre kompozity Verton s dlhými vláknami - okrúhle alebo lichobežníkové - 50 – 60 % hrúbka steny (pre kryštalické kompozity) - 50 – 75 % hrúbka steny (pre amorfné kompozity)
• V ideálnom prípade by brána mala byť umiestnená tam, kde je časť steny najhrubšia - zarovnajte bránu priamo so stenou alebo priechodkou, aby sa zabránilo zasypávaniu a „tryskaniu“ (okrem kompozitov Verton s dlhými vláknami). - tunelové brány sa neodporúčajú pre kompozity Verton.
