• Home
  • Features
  • Effect of Temperature of injection molds for the quality and price of thermoplastic moldings (part 2.)

Effect of Temperature of injection molds for the quality and price of thermoplastic moldings (part 2.)

  • 13.09.2013
Effect of Temperature of injection molds for the quality and price of thermoplastic moldings (part 2.)

The term tempering molds we include cooling or heating of the forming mold parts with a tempering medium to the desired temperature before the start of production and maintaining the operating temperature during cyclic injection in the desired tolerance range. When tempering leads to solidification and cooling of the polymer melt ejection, and this process starts already during the injection phase - implementation shaped cavity melt continues during the Press-up phase, which will compensate for shrinkage splashes and lasts until the mold opening and ejection ejection of the molding cavity.

Konstrukce výstřiku odpovídající požadav­kům na technologičnost konstrukce výstřiků z termoplastů, konstrukce a výroba formy, včetně, z pohledu požadavků na jakost pří­slušného dílu, optimalizované parametry vstřikování, jsou rozhodujícími faktory pro zajištění kvality, doby výrobního cyklu a tím ceny výstřiku.

Jedním z rozhodujících faktorů, jak již bylo uvedeno, ovlivňujících cenu a tím i hospodár­nost výroby výstřiků z plastů je koncept – ná­sobnost, systém vtokového rozvodu, průběh dělících rovin atp. a vlastní provedení – přes­nost, tuhost atd. vstřikovací formy.

Je proto mnohdy nevysvětlitelné, proč pří­slušní pracovníci nechápou, že „nadhod­nota“ vložená do formy se v konečném dů­sledku zaplatí ve snížení ceny výstřiku a ve zvýšení konkurenceschopnosti příslušné vstřikovny. Problém vidím v tom, že při vy­hodnocování nabídek, kdy v nabídkách jsou obsaženy technicky lepší i horší formy, lepší obvykle s vyšší pořizovací cenou, se nepro­vede provozně-technicko-ekonomické po­souzení. Obvykle je upřednostňován cenový pohled a dobré technicky vyspělé nabídky z výběrového řízení vypadnou. Tak dochá­zí k tomu, že pro mnohé nákupčí je pře­vládajícím argumentem nižší cena a tedy ne technicky lepší forma, respektive kon­strukční kancelář a nástrojárna. Do rozho­dovacího procesu,samozřejmě, vstupuje i erudice nákupčích a jejich nadřízených.

Při všech uvedených faktech, stále platí, že rozhodující vliv na cenu výstřiku má jeho ná­vrh, konstrukce a materiál. Celá řada vstřikoven ale dostává již hotové formy a v takovém případě o zisku nebo ztrá­tě při výrobě výstřiků rozhoduje vstřikovací forma, o jejíž konstrukci budoucí výrobce výstřiků nemá mnohdy relevantní informace. Přitom vtokový systém, navržený a ve formě realizovaný způsob temperace a chlazení, a to i u forem již dříve uvolněných do sériové výroby, může mít závažné problémy – doba cyklu je delší než předpokládaná při stano­vení ceny výstřiku, výstřiky i přes odbornou péči a optimalizaci technologických parametrů neodpovídají požadavkům na jakost stanoveným pro daný díl – přetoky, propad­liny, studené spoje, celkový vzhled, rozměry mimo určené tolerance, deformace atp.

Z rozboru vad výstřiků je možno vysledovat velmi častou, ale ne vždy diagnostikovanou příčinu, kterou je nesprávné a danému výstři­ku neodpovídající provedení temperačního systému formy. K vadám, které byly vloženy do procesu vý­roby již při konstrukci výstřiku a formy, často přistupuje i neodborná péče o temperační a chladící systém vstřikovny. O usazeninách již byla zmínka na jiném mís­tě, ale kromě čistoty a těsnosti systémů je po­třeba věnovat pozornost i hadicovým nebo trubkovým propojením, rychlospojkám atd.

Na tomto místě je opět nutno zopakovat zná­mou skutečnost, že přibližně 70% výrobních nákladů a tedy ceny výrobku je předurčeno ve fázi jeho vývoje a konstrukce. Z toho vyplývá, že při chybné konstrukci vý­střiku a formy je obvykle větší možnost vzni­ku problémů a škod, které i při dobré odbor­né znalosti pracovníků vstřikovny a důsledné optimalizaci procesu vstřikování již nelze od­stranit nebo alespoň minimalizovat. K tomu je třeba vzít v úvahu, že ne všechna vstřiko­vací pracoviště mají odborné pracovníky na rozumné odborné úrovni.

Obecně, z pohledu temperace lze konstato­vat, že pro docílení rovnoměrné a reprodu­kovatelné kvality výstřiků, při jejich, pro obě strany – výrobce, odběratel – výhodné ceně, je bezpodmínečně nutné zajistit možnost ovlivnit teplotu stěny tvarových dutin formy.


Cílem konstrukce temperačního systému for­my musí být dodržení teploty povrchu tva­rových dutin formy pro výstřiky z amorfních plastů v rozmezí ±5°C a pro částečně krysta­lické plasty v rozmezí ±10°C, s tím, že nejvyšší prioritou, i u výstřiků s rozdílnými tloušťkami stěn, je homogenní a symetrické odvádění tepla. Optimální odvod tepla z výstřiků do formy a jejího temperačního systému je zajištěn tehdy, pokud temperace formy je schopna v jeho každém místě, respektive povrchu tvarové dutiny formy, odvádět lokální obsah tepla v době chlazení dílu. Je-li chlazení ne­homogenní a nesymetrické, obvykle dojde k deformaci výstřiku.

U dílů s rozdílnou tloušťkou stěn musí tem­perační systém zohlednit tyto skutečnosti: partie výstřiku s velkou tloušťkou stěny mají vyšší tepelný obsah než části výstřiku s men­šími tloušťkami. Temperační systém formy by měl být zkonstruován tak, aby toto zohlednil a z míst o větší tloušťce stěny zajistil větší odvod tepla než z oblastí s menšími tloušť­kami. Uvedený požadavek je možno splnit pouze s víceokruhovými temperačními systémy forem se správně, s ohledem na tloušťku stěn výstřiku, dimenzovanými kanály a jejich vzdálenostmi od stěny tvarové dutiny formy a mezi jednotlivými kanály, s nasazením kon­formního chlazení, s využitím vložek s vysoce tepelně vodivých materiálů a pod.

Při definici podmínek správné temperace fo­rem nesmíme zapomenout na formy osaze­né horkými rozvody, kdy pro bezproblémový a bezporuchový chod horkých systémů je nejdůležitější možnost ovlivňovat teplo­tu formy v oblasti ústí horkých trysek. Tyto partie forem by měly být opatřeny vlastním temperačním okruhem umožňujícím nasta­vení správné provozní teploty ve styku horké trysky s výstřikem nebo vtokovým studeným rozvodem a tím umožnit pracovníkům tech­nologie regulovat proces plnění formy poly­merní taveninou.

Závěr

V předešlé kapitole jsme se zabývali zejména temperačními systémy forem, přičemž ne­méně důležitým faktorem je i správný tempe­rační přístroj, který by měl zajistit, že v celém temperačním systému formy, ve všech jeho okruzích, dochází k turbulentnímu proudě­ní vody. O tom zda voda v kanálech proudí správně turbulentně nebo nevhodně lami­nárně rozhoduje hydraulický průměr kanálu – má být co největší a rychlost proudění v ka­nálu, opět musí být i přes hydraulické odpory co nejvyšší. Způsob proudění vody, kdy čerpadlo musí překonávat hydraulické odpory v temperač­ním systému, rozhoduje i o účinnosti tempe­račního systému jako celku, včetně jeho ener­getické náročnosti.

Toto konstatování je možno podpořit násle­dujícím příkladem. Chceme-li zachovat dobu cyklu, potom při snížení rychlosti proudění vody z 3,4 m/s na 1,8 m/s se musí snížit tep­lota chladící vody ze 17,2°C na 12,7°C, což je energeticky náročné a tedy i drahé. Pokud by k tomu nedošlo, cyklus výroby se prodlouží. Při zachování rychlosti proudění a snížení teploty chlazení dojde ke zkrácení doby vý­robního cyklu.

S temperancí, respektive s přenosem tepla mezi taveninou a následně výstřikem a for­mou výrazně souvisí a její účinnost ovlivňuje i optimalizace rozměrů ústí vtoku, případně jeho zaústění do výstřiku. Ústí vtoku musí být umístěno do stěny s velkou tloušťkou stěny, aby nedošlo k předčasnému zamrznutí ústí nebo stěny a tedy nemožnosti působit dotla­kovou fází na rozměrové parametry výstřiků.

Průřez ústí vtoku, jak bylo uvedeno, výrazně ovlivňuje působení dotlakové fáze, tj.kom­penzaci objemové kontrakce nebo-li smrš­tění. Při předčasném zamrznutí ústí vtoku nebo stěny výstřiku do něhož je ústí umístě­no, může dojít ke vzniku odporu proti vedení tepla. Odpor je dán vzduchovou mezerou mezi plastem a stěnou tvarové dutiny formy. Suchý vzduch v rozmezí teplot 0 až 200 °C má součinitel vedení tepla 0,024 až 0,039 W/m/K.

První část ZDE»

  • autor:
  • Lubomír Zeman, Plast Form Service s.r.o., foto: ilustr./ Svoboda s.r.o.


    You might also be interested



     

    Article archive

    Upcoming Events