УралТехноСтрой
E-mail: 007@utse.ru

Новые разработки западноевропейских компаний в области формообразующей оснастки для экструзии и литья под давлением

Кранец Юрий,
канд. техн. наук, редактор журнала "Мир пластмасс – World of Pkistics», Кельн, Германия

Решающее влияние формующего инструмента на качество и стоимость, изделий обуславливает то большее внимание, которое уделяется разработкам в этой области. Точные представления о возможностях и пределах инструментальных технологий имеют огромное значение при разработке новых изделий. Интенсивные поиски, ведущиеся в области автомобилестроения, медицинской техники, офисного дизайна обуславливают необходимость создания изделий, требующих подчас новаторского подхода к технологиям их изготовления. Естественным в этих условиях выглядит и внимание к проблемам формующего инструмента журнала «Мир пластмасс – World of Plastics».

Экструзионные технологии. Среди публикаций на эту тему, относящихся к экструзионно-выдувному формованию, представляет интерес разработка компании Cross для переоснащения центральной детали крупной установки выдувного формования – формы с выходным диаметром 560 мм: изготовлена самая большая сейчас втулка Flexring. Впервые удалось оптимизировать просвет канала расплава в формах с кольцевой выходной щелью, а тем самым и распределение толщины изготовленного изделия, без остановки оборудования. Несмотря на толщину стенок, составляющую 8 мм, втулка Flexring обладает внушительной линейной эластичной деформационной способностью. С помощью четырех электрических линейных приводов выходная щель динамично регулируется при каждом цикле в соответствии с объемом формы, чтобы соблюсти соотношения вытяжки в различных местах изготавливаемой емкости. Таким образом, распределение толщины стенок емкости по сравнению с обычным инструментом значительно улучшается. Использование инструмента Flexring с радиальным управлением приводит к экономии материала (до 10%) без ухудшения технологических свойств емкостей.

Значительный интерес для практики представляет инструмент, распределение расплава в котором осуществляется т.н. спиральными распределителями (производство труб, шлангов, пленок, выдувных пустотелых изделий). Такая конструкция дает особенно большие преимущества при изготовлении многослойных изделий и во многих случаях является единственным возможным решением. Число концентрических спиральных распределителей в форме может достигать девяти. Помимо спиральных распределителей цилиндрической или конической формы для производства рукавных пленок, уже в начале 80-х гг. были внедрены спиральные распределители с радиальным расположением витков, или радиальные распределители. Распределение расплава в них – полностью или после предварительного распределения – происходит на одном уровне. Этот принцип был перенесен на оборудование для производства труб и находит все большее применение при изготовлении труб и шлангов малых размеров. Поскольку помимо спиралей на уровне распределения могут располагаться и другие каналы для течения расплава, используется термин «циркулярное распределение». При циркуляционном распределении автоматизированная конфигурация стремится к достижению равномерного объемного расхода и малых потерь давления (при соблюдении скорости сдвига), которые, с одной стороны, обеспечивают хорошую смену материала или цвета (нижняя граница), с другой – не ведут к перегреву или недопустимо высоким потерям давления (верхняя граница). Технология циркуляционного распределения обеспечивает идеальные условия для модульной агрегатной системы. Подача, а также предварительное распределение и круговое распределение расплава, осуществляется в одном модуле, состоящем из маленьких пластин. Для производства многослойных изделий несколько модулей могут «штабелироваться» друг на друга (stack die). Для ограничения кольцевого зазора для расплава в центре расположена пиноль, которую можно снабдить центральным отверстием для прохождения воздуха или другой охлаждающей среды. Системы циркулярного распределения прочно обосновались в производстве малых труб для автомобилей, многослойных труб со специальными функциональными слоями, барьерной пищевой пленки.

Литье пластмасс под давлением. Разработки в этой области характеризуются особой интенсивностью и динамичностью. Использование в формах более совершенных материалов, внедрение инновационных компонентов, модификация формообразующих поверхностей – далеко не полный перечень тем журнальных публикации. Внимание специалистов привлекают инновационные разработки фирмы HASCO в области теплоизоляции литьевых форм. Предложенная ею новая комбинированная прижимная плита имеет теплоизоляционную обшивку и надежно защищена, благодаря установке между двумя стальными пластинами по принципу «сэндвича». При использовании в сочетании с обогреваемыми литниками или нагреваемыми формами прижимные плиты данного типа характеризуются рядом преимуществ: использованием технологии магнитной фиксации, усовершенствованной обработкой в чистой среде, возможностью использования центрирующих фланцев без подъема заплечиков, отсутствием необходимости в дополнительной обработке формы и теплоизоляционного листа, надежной защитой последних от повреждений, равномерным распределением нагрузки от давления по всей площади.

Везде, где наличие масла или смазочных материалов в форме может вызвать проблемы, оптимальным решением является электромагнитная система запорных игл Z1081/... той же компании. Управление приводом только электромагнитное, без применения масла или масляного тумана, исключены течь или загрязнение производимой продукции. Система идеально сочетается с полностью электрическими ТПА. Монтаж Z1081/... в форму прост и более благоприятен в экономическом отношении, чем установка традиционного игольчатого привода. Отпадает необходимость в изготовлении уплотнительных гнезд и соединительной резьбы для муфт. Компактный монтажный размер (50 мм х 50 мм) обеспечивает небольшой интервал между гнездами, в том числе для конструкций с множественными полостями. Z1081/... может сочетаться с новыми насадками HASCO модельного ряда Z3345/... Новые насадки с запорными иглами обеспечивают чрезвычайно точное перемещение игл и, как следствие, минимальный износ и длительный срок службы. Такой вариант лучше всего подходит для малой и средней массы впрыска при больших объемах производства.

Оптимальное сочетание новых и проверенных технических компонентов малогабаритных машин использованы компанией Arburg в ТПА модели Allrounder 920 S. В их числе – приспособление для регулировки высоты формы для адаптации зажимного элемента под размер формы, модель аккумулятора для быстрого впрыска и перемещения формы, а также сам модульный принцип, позволяющий использовать узлы впрыска от предыдущих моделей серии S. Гидравлический зажим для крепления формы с тремя плитами способствует повышению точности установки формы. Благодаря конструкции плит смыкания формы, гарантируется параллельность плит, устойчивость и точность расположения зажимного элемента, а также исключается риск повреждения формы.

Последовательной модернизацией этажной технологии с поворотом на 180o является технология с поворотом на 90o (куб) компании Ferromatik Milacron. Между двумя внешними пластинами устанавливаются две кубические формы, в которые могут впрыскиваться три различных материала. Средняя линия разъема между двумя кубами может использоваться также для монтажа обоих компонентов (сборка в форме) из обеих внешних линий разъема.

В компактной этажной форме с двумя кубами фирмы Foboha число полостей составляет 4x48. Посредством сервоэлектрического привода оба куба синхронно вращаются в противоположном направлении. В то время, как в обеих линиях разъема происходит впрыск, одна внешняя сторона куба (рабочая сторона машины) используется для охлаждения, средняя линия разъема – для монтажа в форме, другая внешняя сторона – для извлечения из формы. Преимущества очевидны – удвоение объема выпуска готовой продукции.

Большое влияние на качество изготавливаемой продукции, срок эксплуатации форм или шнеков оказывает чистота поверхности деталей форм. Обширную палитру способов – от механической чистки до накатно-струйной обработки, гидроабразивной и термической чистки предлагает фирма W+l Oberflaechen-Systeme. Так, для удаления отходов термопластов предлагается использовать частицы из термореактивных гранулятов. Они имеют острые края, но являются менее твердыми, чем металл. Благодаря малому удельному весу используются грубые частицы с размерами зерна от 400 до 800 мкм. Такие размеры обеспечивают достаточное ускорение при перемешивании, а наиболее эффективная очистка достигается при максимальном рабочем диплопии около 3 бар. Для струйной очистки используется грануляты с различной степенью твердости, они пригодны для «мягкой» очистки поверхностей с зеркальной полировкой или покрытием, а также алюминиевых форм. Для очистки больших площадей рекомендуется использовать напорно-струйные камеры. Количество гранул для очиcтки здесь значительно выше (особенно при низком давлении струи), чистка происходит быстрее.

Технология накатно-струйной обработки WIWOX позволяет за счет сочетания двукратной последовательной струйной обработки достичь улучшения качества поверхности металлических деталей, подобного получаемому при традиционном полировании. Поверхности придается равномерная шероховатость. При этом выравниваются эродированные участки поверхности, дефекты шлифования и фрезерования, царапины. Образующиеся многочисленные мельчайшие острия и грани затем сглаживаются струйной обработкой круглым гранулятом. На периферийных участках происходит уплотнение, упрочнение и выравнивание поверхности, степень шероховатости может также быть значительно снижена в соответствии с твердостью материала.

Для закладных деталей, полуформ и стержней толкателей преимущественно в демонтированном состоянии особенно подходит ультразвуковая очистка в погруженной ванне. Для удаления покрытий и остатков пластмасс снаружи и внутри стальных форм используется термическая чистка. При температуре печи 430o С полимеры обугливаются, превращаются в полукоксовые газы, после чего полностью сжигаются в интегрированной камере дожигания при температуре выше 850oС без ущерба для окружающей среды. При этом обеспечивается возможность очистки горячих каналов с «напылением». Длительность цикла обработки составляет около 6-8 часов, включая фазу охлаждения. Термическая очистка в вихревом слое: здесь время очистки при тех же температурах составляет один час, включая время охлаждения. Однако из-за скопления песка или остатков оксида алюминия такая очистка горячих каналов нецелесообразна.

По технологии сепарационного плавления детали формы в закрытой масляной ванне, без кислорода, нагреваются до температуры плавления пластмассы-загрязнителя. После плавления масляная ванна охлаждается, что позволяет извлечь очищенные детали и затвердевшую отделенную пластмассу. При охлаждении тяжелые полимеры опускаются и собираются в приемном лотке, а легкие всплывают на поверхность ванны. Как правило, деталям требуется дополнительная чистка, например, в ультразвуковой ванне, чтобы удалить остатки масла и продуктов крекинга. Низкие технологические температуры 200oС - 360oС исключают повреждения, обусловленные перегревом или науглероживанием деталей. Процесс не сопровождается выделением отработанных газов, т.к. не происходит термической деструкции полимерных материалов. За счет этого такая обработка идеально подходит для проблемных полимеров, в частности, таких как ПВХ.

Здесь Вы можете получить подробные технические рекомендации по выбору товара