• Home
  • Features
  • Lubomír Zeman: Operation, maintenance and repair of injection molds, Part 4.

Lubomír Zeman: Operation, maintenance and repair of injection molds, Part 4.

  • 08.02.2018
  • Plastics Moulds
Lubomír Zeman: Operation, maintenance and repair of injection molds, Part 4.

Continuation of Article p. Lubomir Zeman dated 1.2.2018.

Opravy vstřikovacích forem

Při provozu vstřikovacích forem nutnost jejich oprav nejčastěji vyvolávají tyto příčiny:

• opotřebení abrazí částí forem v důsledku působení smykového namáhání při toku tavenin tvarovou dutinou a vtokovým rozvodem vstřikovací formy,

• chemické působení vstřikovaného termoplastu – PC, PA, PPA…,

• korozní účinek některých zpracovávaných materiálů – PVC, PVA, CA, termoplasty se speciálními aditivy,

• Dieselův efekt – lokální spálení materiálu v místě bez odvzdušnění, při nevhodném nebo zanešeném odvzdušnění,

• použití nevhodných materiálů v konstrukci formy,

• nedostatky v konstrukcí formy,

• nevhodné zacházení s formou

• nepozornost seřizovače nebo technologa či obsluhy.

 

Výrobní dokumentace pro opravy forem

Representantem opravované formy je 3D model výstřiku a výrobní dokumentace formy.  Pokud výrobní dokumentace - 2D, 3D - není k dispozici nebo nezachycuje reálný stav opracovaných tvarů je možno postupovat dvěma cestami.

První cestou je metoda pokusů a omylů, kdy se opravuje na základě zkušeností s celou řadou postupných kroků až k finálnímu dolícování nebo vytvoření požadovaného tvaru.

Druhá, exaktní metoda využívá technologii skenování a reversního inženýrství.

 

Vlivy na volbu technologie a postupu oprav

Při úvahách, jaký postup opravy se zvolí, je nutno vzít v úvahu řadu vlivů na nichž bude proces oprav záviset:

• materiál formy – oceli tříd 11,12,14,15,17,19, slitiny Al, slitiny Cu, vysoce teplotně vodivé materiály, sintrované materiály pro odvod vzduchu atd.,

• tepelné zpracování – kalení a popuštění, laserové kalení, cementování, nitridování, zušlechťování, v přírodním stavu bez tepelného zpracování,

• technologie vytváření tenkých vrstev – povlakování – PVD: Fyzikální depozice vrstev a PACVD: Chemická depozice vrstev za asistence plazmatu,

• jakost povrchu – obecný po jiskření, podle VDA 3400 Ref. nebo jiného etalonu, leštěný -

• technický, vysoký lesk, fotochemicky desénovaný, laserem desénovaný, pískovaný, PVD,

• druh a typ zpracovávané materiálu,

• teplota formy, konstrukce výstřiku,

• koncepce a konstrukční provedení vstřikovací formy,

• kvalita údržby.

 

Technologie povlakování

Při výrobě nových vstřikovacích forem nebo při jejích renovacích a opravách je možno také využít některé z velké škály povlakovacích technologií, technologií vytvářejících na kovových površích tenké vrstvy s požadovanými vlastnostmi.

Povlakovací technologie jsou vhodné pro řešení problémů se zadíráním, korozí pohyblivých částí forem. Používají se na tvarové díly forem, u nichž hrozí snížení jejich životnosti a nutnost častých oprav.

Vytvářejí vrstvy odolné proti poškrábání a jsou vhodné i pro vytváření vzhledových ploch na výstřicích. Používají se i pro jejich opravitelnost, lze je přepovlakovat, na rozdíl například od nitridovaných vrstev. Vrstvy jsou inertní k čistícím, konzervačním, mazacím i separačním prostředkům.

 

PVD technologie

Fyzikální depozice vrstev (PVD) je metoda pro výrobu tvrdých povlaků na bázi kovů prostřednictvím částečně ionizovaných par kovu a jejich reakcí s některými plyny, čímž se na základním materiálu vytváří tenká vrstva s definovaným složením. Nejčastěji používané metody jsou naprašování a obloukové napařování. Všechny PVD procesy probíhají za podmínek vysokého vakua.

PVD procesy se používají k povlakování široké škály nástrojů a komponent vrstvami karbidů, nitridů či karbonitridů kovů, jako Ti, Cr, Zr či slitin, jako AlCr, AlTi či TiSi.

Tyto povlaky mohou být připraveny jako monovrstva, multivrstva či gradientní vrstva. Nejnovější generací povlaků jsou nanostrukturní a supermřížkové variace vícevrstvých povlaků poskytující zlepšení vlastnosti.

PVD vrstvy lze bez velkých technických problémů recyklovat. Principem je chemické odleptání použité PVD vrstvy bez narušení základního materiálu, na němž je PVD vrstva nanesena pomocí silných oxidačních činidel.

 

PACVD technologie

Technologie PACVD je vakuový proces používaný k nanášení DLC povlaků, rovněž známých jako ADLC. Všechny zdroje materiálu v PACVD procesu jsou v plynném stavu. Proto je tato technologie vhodná pro rovnoměrné povlakování 3D dílců. Povlaky jsou amorfní a obsahují kolem 70% sp3 vazeb, díky čemuž povlaky dosahují vysoké tvrdosti (10-40 GPa). Technologie PACVD se používá pro povlakování velmi širokého spektra vodivých a nevodivých materiálů.

DLC povlaky mají vynikající tvrdost, odolnost proti opotřebení a nízký koeficient tření. Jsou ideální pro tribologické systémy nacházející se v motorech, strojích a dalších mechanických sestavách, kde dochází k posuvnému či valivému pohybu.

 

ALFA CHROM servis s.r.o. 
  

Opravy poškození vstřikovacích forem

Opravy částí vstřikovacích forem lze opravovat nanášením kovu na poškozená místa a vložkováním opotřebovaných nebo porušených částí.

Navařováním se nanáší kov na poškozená místa a návar se opracuje a díl se dolícuje do sestavy vstřikovací formy.

Navařování chybějícího objemu kovu se provádí dodáním přídavného materiálu ve formě drátů, pásků, prášků. Složení přídavných materiálů musí odpovídat složení a tepelnému zpracování základního, opravovaného materiálu dílu formy.

Druhá opravárenská metoda je vložkování nebo výměna dílů. Výroba vložek může probíhat klasicky metodami třískového obrábění s následným tepelným zpracováním a dolícováním do tvarů formy nebo je možno použít technologie DMLS-Direct Metal Laser Sintering.

V případě, že se kovový prášek laserem nanáší přímo na opravovanou tvarovou část formy, musí tato být nejvyšším místem opravované části a musí být rovnoběžná se základnou nanášecího stroje.

 

Technologie svařování a navařování při opravách vstřikovacích forem

Pomocí svařovacích technologií lze opravit prakticky všechny problémy s prasklými tvary, opotřebovanými plochami a hranami.

Před nasazením některé ze svařovacích technologií je nutno vždy odstranit opotřebovaný základní materiál. Nejčastěji se k tomu používá broušení. Mimo broušení se místo pro svar může třískové opracovávat, včetně ručního sražení hran. Opravovat lze i nitridované díly.

Jedním z hlavních problémů při opravách vstřikovacích forem navařováním je buď velký přenos tepelné energie do místa svaru nebo křehnutí v místě návaru, včetně deformací.

Při navařování elektrickým obloukem dosahuje teplota v místě návaru až cca 500 °C a teplotní ovlivnění zasahuje až do hloubky cca 15 mm. Při navařování laserem je teplota v bodě návaru cca 30 až 40 °C a nedosahuje dál než do vzdálenosti cca 1,5 mm.

Z hlediska životnosti navařovaných hran a dělících rovin jsou opravy tvarových dílů vyrobených z materiálů o tvrdost pod cca 30 HRC problematické.

 

Mikropulzní navařování– pulzní mikro TIG

Z pohledu oprav a úprav tvarových dílů forem se spolu s laserovým navařováním jedná o nejméně destruktivní způsob navařování.

K použití je celá škála přídavných návarových materiálů s tvrdostí od 36 do 63 HRC. Dráty z přídavných materiálů mají průměr od 0,15 do 2,10 mm.

Návar vzniká působením mikropulzního elektrického oblouku na materiál tvarového dílu, který se nataví a do místa natavení se přidáním přídavného materiálu vytvoří návar. Jedná se o metody s vysokou flexibilitou, mobilitou a rychlostí procesu.

 

Navařování laserem

Výhodou je, že umožňuje svařování i v hlubokých konturách, umožňuje do místa svaru přivádět ochranný plyn, argon.

Svařovací laserový princip využívající velmi tenký teplý paprsek je velmi variabilní a koncentrovaný laserový paprsek přivádí požadovanou energii bez bočného vyzařování přesně do daného svarového bodu.

Pro manuální nebo poloautomatické svařování se používají se pulsační Nd-YAG lasery, pro kontinuální způsoby jsou vhodné lasery diodové nebo CO2 lasery.

 

Metoda TIG / WIG

Svařování elektrickým obloukem se provádí netavící se wolframovou elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu-obvykle argon nebo směs argonu a dalších plynů.

Výhody metody jsou možnosti dávkování množství svarového kovu, v kombinaci s dobrou regulovatelností elektrického oblouku dává možnost provádět kvalitní spoje a návary Kontrola svarové lázně, dobrá modelovatelnost svarové housenky=spolehlivý svár s minimální nutností dodatečného opracování, svar a jeho okolí je bez rozstřiku svarového kovu, svar je pevný s dobrou difuzí, bez závarů a s minimálními deformacemi.

 

Metoda MIG / MAG

Při této metodě hoří elektrický oblouk mezi svařovanou součástí a tavícím přídavným materiálem.

Svařování probíhá pod inertními ochrannými plyny MIG - Al a jeho slitiny, Cu a její slitiny, Ni-argon a směsné plyny Ar+He; pro navařování ocelí se používají aktivní ochranné plyny na bázi směsí argonu a kysličníku uhličitého – MAG.

 

ALFA CHROM servis s.r.o. 
  

Svařování obalenou elektrodou

Svařování elektrickým obloukem s optimalizovaným složením přísad v obalu elektrod, čímž je možno docílit požadovaného chemického složení a mechanických parametrů svarového kovu.

 

Svařování plazmou

Směs plynů se ionizuje v hlavici hořáku a stává se vodivou. Koncentrovaný elektrický oblouk z plynných směsí může mít v jádru teplotu až 15 000 °C. Vhodné pro svary na malých plochách s přídavnými dráty o malých průměrech - od 0,3 mm.

 

Opravy horkých systémů vstřikovacích forem

V technických podkladech nebo katalozích výrobců a dodavatelů horkých systémů, případně celých pevných částí forem s horkým rozvodem obvykle jsou popisy postupu montáže a demontáže systémů.

Opravy horkých systémů se ve většině případů provádějí výměnným systémem, tj. nákupem dané součástky. Nejčastější poruchou horkých systémů je jejich zastříknutí polymerní taveninou, zkratování topných těles a při demontáži a čištění systému další porušení  nebo zničení některých dílů systému.

 

Údržba a opravy vstřikovacích forem – čištění hydraulických olejů

Při nasazení hydraulických pohonů u vstřikovacích forem se používá hydraulický olej od vstřikovacího stroje nebo z nádrže hydraulického agregátu, ale u forem se na jeho čistotu kladou minimálně stejné požadavky a to z důvodu přesnosti řízení jednotlivých hydraulicky poháněných dílů forem.

Největším přispěvatelem znečištění v oleji jsou mechanické nečistoty a produkty stárnutí, které vytváří lepivé úsady v podobě pryskyřičné hmoty, která se v hydraulickém systému vrství a lepí na stěny a vytváří překážku volného pohybu šoupátek, pístů, překážku v toku oleje.

 

Metody a principy čištění

1. Elektrostatické čištění – ELC

Metoda pracuje na principu Coulombova zákona – hydraulický olej protéká mezi páry elektrod s rozdílem potenciálů, mezi elektrodami jsou vloženy tvarované vložky na nichž jsou částice nečistot působením elektrostatických sil zachycovány.

Zařízení pro elektrostatické čištění z oleje zachycuje každý druh a velikost nečistot, velikosti již od molekulárních rozměrů. Čištění probíhá za plného provozu, bez odstávky čištěného zařízení, čistící stroj odebírá olej z nádrže zařízení.

2. Filtrace By Pass

Relativně jednoduchý způsob čištění hydraulických olejů, kdy čerpadlo nezávislé na čištěném zařízení, čerpá z jeho nádrže olej přes sadu výměnných fi ltrů. Filtrací lze zachytit nečistoty od cca 1 μm výše. Výhody tohoto systému jsou prakticky stejné jako u čištění elektrostatického.

 

Čištění hydraulických olejů– dehydrátory

V případě, že se do hydraulického systému dostane nežádoucí voda jsou nasazovány dehydrátory, které z oleje vodu odstraní. Používá se i vakuová separace nebo separace v odstředivkách. Výhodou dehydrátorů je, že odstraní vodu z hydraulického oleje a zároveň vysuší celý hydraulický systém.

 

Hodnocení čistoty hydraulických olejů

K hodnocení čistoty hydraulických olejů lze přistupovat dvěma způsoby:

• provozní diagnostika – vakuová membránová filtrace, kdy se metodou MPC stanovuje potenciál k tvorbě úsad, vyhodnocuje se množství nerozpustných nečistot v oleji; metoda RULLER – stanovení množství antioxidantů v oleji,

• podrobnější rozbor v certifikované tribologické laboratoři s protokolem a výsledkem hodnocení.

 

Odpadní ropné produkty a jejich regenerace

Upotřebené hydraulické oleje se dále recyklují. Firmy používající hydraulické a další oleje mají ze zákona o odpadech povinnost předcházet vzniku odpadů a omezovat jejich množství.

Recyklace upotřebených hydraulických olejů je souhrn technologických procesů, které umožní návrat oleje do stávající nebo nové aplikace. Recyklace zahrnuje jak regeneraci, tak i ošetřování oleje.

Výměna oleje za nový se provádí podle počtu provozních hodin zařízení určených jeho výrobcem, kdy se předpokládá, že jakostní parametry oleje, i přes jeho pravidelnou regeneraci, již překročili hranici pro bezpečné provozování daného zařízení.

 

Třetí část článku naleznete zde

 

Plast Form Service »

Foto, ilustr: ALFA CHROM servis s.r.o.

 

Tuto problematiku rozebíral Ing. Lubomír Zeman na semináři Formy a Plasty Brno 2017, pořádaném firmou SVOBODA:


  • autor:
  • Ing. Lubomír Zeman


You might also be interested


  • Mechanical mold temperature controller by JAN SVOBODA company

    Mechanical mold temperature controller by JAN SVOBODA company

    • 21.12.2017

    How to maintain constant mold temperature during molding? That is the question the press council meets. Generally, there were two ways to solve - either the mold temperature was not solved and cooled to the lowest possible temperature, including all negative accompanying phenomena such as incorrect...

  • Meusburger has prepared a meeting in Hniezdne for customers

    Meusburger has prepared a meeting in Hniezdne for customers

    • 20.11.2017

    The Austrian company Meusburger, the world leader in the production of high-precision normals, prepared in november a one-day program for its customers at Hniezdne near Stará Ľubovňa, Slovakia. In addition to interesting lectures on topics of injection molds and tools, there was no room for...

  • Hot runner system from HRSflow for Class A vehicle windows made of polycarbonate

    Hot runner system from HRSflow for Class A vehicle windows made of polycarbonate

    • 06.11.2017

    For the two-component injection molding of the rear-quarter windows of polycarbonate (PC) for the Buick GL8 and GL8 Avenir MPVs (multi-purpose vehicles), Chinese Tier 1 supplier Shentong uses two hot runner systems from...