Wpływ rozkładu temperatury formy i kształtu wypraski na jej deformacje postaciowe

Z przeprowadzonej analizy wynika, że różnica temperatury pomiędzy najzimniejszym i najgorętszym miejscem na wyprasce jest taka sama, jak przed modyfikacją i wynosi 25^oC. Zanotowano jednak różnicę w wartości maksymalnej temperatury. Dla pierwotnej wypraski wynosi ona 97^oC, a dla wypraski po modyfikacji 79^oC. Ta różnica spowodowała osiągnięcie znacznie mniejszej deformacji produkowanych wyprasek. Udało się też skrócić czas chłodzenia z 70 s do 62 s, czas docisku z 7 s do 6 s, a wynikowy czas cyklu wyniósł 91 s, co dawało wydajność na poziomie 37+37 szt./h (razem 74 szt./h), czyli 2 sztuki więcej na godzinę. Przy produkcji wielkoseryjnej skrócenie czasu cyklu o 9% powoduje w skali roku znaczne oszczędności ekonomiczne, a optymalizacja kształtu daje mniejsze deformacje i tym samym - mniej reklamacji produkowanych elementów wtryskowych.

Podsumowanie

W wypraskach wtryskowych o dużej liczbie użebrowania bardzo często dochodzi do deformacji postaciowych kształtu. Przyczyną tego jest stosowanie długich żeber, w których podczas przepływu dochodzi do znacznej orientacji makrocząsteczek. Ponadto nagromadzenie tworzywa w pewnych obszarach wypraski powoduje znaczne wydłużenie potrzebnego czasu ochładzania. Zmniejszenie ilości tworzywa w obszarach kondensacji ciepła oraz zmiana użebrowania powoduje zmianę rozkładu naprężeń własnych oraz cieplnych, które mogą powodować deformacje. Analiza termowizyjna pozwala na określenie węzłów, w których dochodzi do kumulacji ciepła i taką zmianę konstrukcji formy w celu zmniejszenia objętości cieplnej tworzywa w tych miejscach.

Częstym błędem podczas konstruowania wyprasek technicznych jest dążenie do uzyskania dużej sztywności poprzez dodanie objętości tworzywa, zamiast zoptymalizowania jej przez zastosowanie odpowiedniego użebrowania. Ważnym czynnikiem oprócz samej konstrukcji wypraski jest odpowiednie zaprojektowanie systemu chłodzącego w formie wtryskowej. Powinien on zagwarantować przede wszystkim uzyskanie równomiernego rozkładu temperatury na powierzchni wypraski, a nie na powierzchni narzędzia (formy wtryskowej). Przy niektórych wypraskach o zróżnicowanej pojemności cieplnej w poszczególnych obszarach wypraski (co jest jednoznaczne z ilością tworzywa w tych częściach wypraski) istnieje konieczność rozdzielenia układów termostatowania i celowego zróżnicowania temperatury formy w każdym z obiegów.

Przeprowadzone badania przyczyniły się do optymalizacji kształtu produkowanej wypraski, czego efektem były znaczne mniejsze deformacje postaciowe produkowanych wyprasek oraz skrócenie cyklu wtryskiwania.

Literatura
1. Postawa P.: Metody termostatowania form wtryskowych. Przetwórstwo Tworzyw 4 (136), 2010, s.181-187.
2. Nabiałek J.: Modelowanie zjawisk w procesie wtryskiwania tworzyw. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle, 8, 1/2012, s. 54 - 56.
3. Postawa P.: Chłodzenie konformalne form wtryskowych. Chłodzenie Procesów Przemysłowych. Dodatek nr 1, marzec/kwiecień 2012, XV-XX, w: Tworzywa Sztuczne w Przemyśle, 9, 2/2012.
4. Bociąga E., Jaruga T.: Powstawanie obszarów łączenia strumieni tworzywa w wypraskach z wielogniazdowej formy wtryskowej. Polimery 2009, 54, nr 9, s. 654-660.
5. Postawa P., Kwiatkowski D.: Residual stress distribution in injection molded parts. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering vol. 18., Gliwice 2006, str.171-174.
6. Hamdy H., Regnier N., Lebot C., Pujos C., Defaye G., Applied Thermal Engineering 29 (2009) 1786-1791.
7. Yan C., Nakao C., Go T., Matsumoto K., Hatamura Y., Microsystem Technologies 9 (2003) 188-191, Springer-Verlag 2003.
8. Ivascu N., Fetecau C., Cusco W., Hill R., The Annals “Dunarea de Jos" of Galati Fascicle V, Technologies in machine building, ISSN 1221-4566, 2010.
9. Zhaoa G., Wanga G., Guana Y., Lia H., Polym. Adv. Technol. 2011, 22 476-482.
10. Qiao H., International Journal of Mechanical Sciences 48 (2006) 430-439.
11. Griffith B., Türler D., Goudey H., Lawrence Berkeley Nat. Lab., Berkeley CA, 2001.
12. Masse H., Arquis E., Delaunay D, Quilliet S., Le Bot P., International Journal of Heat and Mass Transfer 47 (2004) 2015-2027.

Podziękowania dla firmy OCTO Actuators GmbH - Niemcy za możliwość przeprowadzenia analizy i przygotowania publikacji w oparciu o formę wtryskową i wypraski firmy.