Wpływ rozkładu temperatury formy i kształtu wypraski na jej deformacje postaciowe

Zastosowany materiał, kształt wypraski i warunki procesu wtryskiwania

Do badań wykorzystano wypraskę wtryskową techniczną o bardzo dużej sztywności. Sztywność wypraski osiągnięto poprzez zastosowanie bardzo skomplikowanego użebrowania w obszarach o największej kumulacji naprężeń podczas eksploatacji. Badana wypraska jest częścią systemu napędowego i przeniesienia ruchu poszczególnych podzespołów zautomatyzowanych łóżek szpitalnych i została udostępniona przez firmę OCTO Actuators GmbH. Od elementów stosowanych w sprzęcie rehabilitacyjnym wymagana jest bardzo duża sztywność, odporność na ścieranie i wytrzymałość kilka razy większa niż w rzeczywistości może wystąpić. Wynika to z faktu intensywnego użytkowania i częstego przemieszczania w warunkach operacyjnych. Zdjęcie analizowanej wypraski przed optymalizacją kształtu przedstawiono na rysunku 1.

Wypraski będące przedmiotem badań były wytwarzane z częściowo krystalicznego PA6 z 30% zawartością włókna szklanego, z wykorzystaniem formy dwugniazdowej zamontowanej na wtryskarce firmy Krauss Maffei KM-350CX o sile zwarcia 3500 kN (350 ton). Forma wyposażona była w tradycyjny układ termostatowania wodnego. Wypraski wtryskiwano przy zastosowaniu następujących warunków przetwórstwa:

• ciśnienie wtrysku: 1400 bar,
• czas wtrysku: 4 s,
• ciśnienie docisku: 850 bar/1 s, 800 bar/6 s,
• czas docisku: 7 s,
• temperatura wtrysku: 280^oC,
• czas chłodzenia: 70 s.

Wynikowy czas cyklu wynosił 100 s, co dawało wydajność 36+36 szt/h (razem 72 szt./h).

Głównym problemem zdiagnozowanym podczas prób były deformacja i brak możliwości uzyskania płaskości produkowanych elementów (rys. 1), co w konsekwencji utrudniało późniejszy montaż i poprawną pracę z pozostałymi komponentami mechanizmu łóżka. Jak ustalono podczas wstępnych badań, przyczyną tego stanu rzeczy był najprawdopodobniej niepoprawny kształt zaprojektowanej wypraski, który powodował kumulację ciepła i tym samym utrudnione ochładzanie obszarów odpowiedzialnych za późniejsze deformacje wypraski. W celu zgłębienia tego problemu posłużono się badaniami termowizyjnymi.

Rys. 1. Zdjęcia wypraski przed optymalizacją kształtu - widoczna deformacja przystających do siebie dwóch wyprasek

Dolna część wypraski jest płaska i mocno użebrowana w celu wzmocnienia, natomiast w połowie wypraski na jej powierzchni widoczne jest "przełamanie", które w konsekwencji może powodować odginanie się wypraski podczas ochładzania poza formą wtryskową. W celu analizy rozkładu temperatury wypraski po procesie wtryskiwania posłużono się analizą termowizyjną.