Porady

WADY POWIERZCHNIOWE WYPRASEK

Produkując detal metodą wtrysku może się zdarzyć, że otrzymamy wypraskę, która ma wady powierzchniowe. Jednym z ich rodzajów są zapadnięcia. Powstają, gdy w danych obszarach w czasie stygnięcia nie ma już możliwości wyrównania termicznych zmian objętości wtryskiwanego tworzywa sztucznego.

Zapadnięcia można wyeliminować na drodze zmian parametrów procesu. Wtryskiwanie to proces cykliczny, w którym materiał wyjściowy w postaci granulek lub krajanki, podany z pojemnika do ogrzewanego cylindra, uplastycznia się, a następnie jest wtryskiwany przez dyszę i tuleję wtryskową do gniazd formujących. Tam też tworzywo zestala się, a następnie jest usuwane z formy w postaci gotowej wypraski, po czym cykl wtrysku rozpoczyna się od początku. Metoda ta przeznaczona jest głownie do przetwórstwa tworzyw termoplastycznych, lecz stosuje się ją również do przetwórstwa tworzyw termo – i chemoutwardzalnych. Warianty wtrysku:

  1. Wtryskiwanie tworzyw termoutwardzalnych – w czasie ich nagrzewania zachodzą dwa przeciwdziałające sobie zjawiska: uplastycznianie, następnie stapianie oraz polimeryzacja, w wyniku której zachodzi utwardzanie tworzywa. Materiał w układzie uplastyczniającym ulega niecałkowitemu uplastycznieniu. Utwardzanie tworzywa zachodzi w gnieździe formy, która jest ogrzewana.
  2. Wtryskiwanie wielokomponentowe – może być prowadzone w rożnych wariantach. Wypraska może składać się z rożnych tworzyw lub z tych samych tworzyw o rożnych kolorach (wtryskiwanie wielokolorowe).
  3. Wtryskiwanie wyprasek porowatych – uzyskuje się przede wszystkim dzięki wprowadzeniu do tworzywa wejściowego poroforu rozkładającego się w procesie przetwórstwa. Wypraska porowata ma litą warstwę zewnętrzną – naskórek różnej grubości, a rdzeń porowaty.
  4. Wtryskiwanie niskociśnieniowe (zwane też odlewaniem wtryskowym) – charakteryzuje się tym, że wypełnianie gniazda formy wtryskowej odbywa się przy obracającym się ślimaku o stożkowym i uzwojonym zakończeniu, utrzymywanym w poprzednim położeniu bezpośrednio przy dyszy wtryskowej. Pozwala to na szybkie doprowadzanie tworzywa do żądanej temperatury, jak również łatwiej następuje wypełniania gniazda formującego. Wtryskiwanie niskociśnieniowe stosuje się do wytwarzania przedmiotów grubościennych o dużych wymaganiach co do wymiarów, kształtu i położenia.
  5. Wtryskiwanie wspomagane gazem obojętnym – po wprowadzeniu do formy niewielkiej porcji tworzywa zostaje zadozowany sprężony azot (ok. 30 MPa), który je rozdmuchuje. Metoda ta stosowana jest przy produkcji wyrobów o przekroju zamkniętym, czego nie można uzyskać w innych procesach. Wtryskiwanie wspomagane gazem obojętnym daje możliwość uzyskania dużej sztywności przekroju przy zachowaniu cienkościenności wypraski.
  6. Wtryskiwanie z doprasowaniem – gniazda formy zamykają się teleskopowo; tworzywo jest ściskane przez cały czas ochładzania.
  7. Wtryskiwanie z rozdmuchiwaniem – po wtryśnięciu część stemplowa formy z niezastygniętym tworzywem zostaje przesunięte do innej formy o kształcie np. butelki. W wyniku rozdmuchu i ochłodzenia kształt zostaje utrwalony.
  8. Wtryskiwanie termoutwardzalnych elastomerów – usieciowanie tworzywa lub gumy następuje dopiero w gorącej formie wtryskowej o temperaturze ok. 180oC.
  9. Wtryskiwanie żywic i kauczuków dwuskładnikowych – małe pompy i urządzenia mieszające doprowadzają dwa komponenty żywicy lub np. kauczuku silikonowego do cylindra wtryskowego. Przyśpieszone sieciowanie odbywa się w gorącej formie wtryskowej.

 

Skąd się biorą wady powierzchniowe

Przyczyny powstawania wad powierzchniowych wyprasek mogą być bardzo zróżnicowane. Można je następująco poszeregować:

  • wstępne przygotowanie surowca (suszenie), jego jakość (zanieczyszczenia),
  • parametry procesu wtrysku takie jak: temperatura uplastyczniania, prędkość wtrysku, położenie punktu przełączenia na fazę docisku,
  • stan wtryskarki, poziom jej zużycia,
  • rozmieszczenie systemu gorących kanałów (przekrój kanałów, miejsca zalegania tworzywa itp.),
  • rozmieszczenie kanałów doprowadzających, możliwość zatrzymania korków z dyszy, odpowietrzenia, itp.,
  • udział pigmentów i barwników
  • rodzaj przetwarzanego tworzywa.

 

Jak eliminować wady powierzchni?

Rozwiązanie problemu dotyczącego wad powierzchni, należy rozpocząć od określenia miejsc ich występowania oraz cykliczności pojawiania się. Należy ustalić czy wada występuje przy każdym wtrysku, zawsze w tych samych miejscach gniazda formy, zawsze w tym samym miejscu wypraski, czy wada została rozpoznana jako wynik analizy płynięcia, czy jest już zauważalna w kanale wlewowym, czy występuje po wymianie partii tworzywa, czy pojawia się tylko na jednej maszynie czy też na innych. Aby możliwie szybko i ekonomicznie usunąć wady powierzchniowe wyprasek, konieczna jest znajomość fizycznych przyczyn ich powstawania. W oparciu o takie wiadomości przetwórca ma ułatwioną decyzję jakie możliwości naprawy mają sens lub w jakim kierunku mają być podejmowane zmiany. Ponadto wiedza taka jest potrzebna do łatwiejszego zrozumienia operacyjnych schematów blokowych. W cyklu poświęconym wadom wyprasek, aby ułatwić pracę przetwórcom tworzyw sztucznych metodą wtryskową będą przedstawiane operacyjne schematy blokowe systematycznego usuwania wad. Celem takiego postępowania ma być uzyskanie wymaganej jakości na drodze zmian parametrów procesu. W trakcie stosowania schematów należy zwracać uwagę na to, aby w przypadku występowania błędu powierzchniowego poruszać się po rozgałęzieniach schematu odpowiednio do zapytań w schemacie. Przy wprowadzaniu zmian należy z istniejących możliwości wybierać do zmiany zawsze tylko jeden (1) parametr, celem wykluczenia ich wzajemnego wpływania na siebie. Następnie należy wykonać kilka cykli wtryskowych celem ustabilizowania stanu po zmianie. W niektórych przypadkach może się zdarzyć, że nie można jednoznacznie określić kierunku zmian parametrów procesu. Pewnym ułatwieniem w znalezieniu właściwego rozwiązania mogą być w takim przypadku dane odnośnie tendencji (+) lub (-). Jeżeli w wyniku takich zmian nie uzyskuje się żadnej poprawy, to należy ponownie wrócić do schematu, przystąpić do odczytywania zapytań i przeprowadzania kolejnych zmian. Należy podkreślić, że schematy te uwzględniają warunki występujące w praktyce, ale mogą służyć jedynie jako pewnego rodzaju ukierunkowanie i nie obejmują każdej sytuacji występującej w procesie. Poza tym można je łatwo dopasować do specjalnych warunków lub też rozszerzyć o własne doświadczenie. Zadaniem wykresów jest ułatwienie przetwórcy podjęcia decyzji czy wada powierzchniowa może być w ogóle usunięta na drodze zmian w ustawieniu maszyny, czy też konieczna będzie zmiana narzędzia lub samej części wtryskowej.

 

Przyczyna fizyczna

Zapadnięcia powstają, np. w strefach skupisk materiału jako wgłębienia na powierzchni formowanej części, gdy nie ma już możliwości wyrównania termicznych zmian objętości (skurczu). Jeżeli ścianki zewnętrzne części wtryskowej nie są dostatecznie stabilne na skutek niewystarczającego schłodzenia, to w wyniku naprężeń skurczowych następuje wciągnięcie warstwy zewnętrznej do wewnątrz. Rozróżnia się trzy podstawowe przyczyny ich powstawania:

  1. zbyt wolne krzepnięcie
  2. zbyt krotki czas trwania ciśnienia docisku po wtrysku
  3. zbyt małe przeniesienie nacisku z powodu za wysokich oporów przepływu w maszynie.

Optymalne przenoszenie nacisku można osiągnąć poprzez odpowiednie usytuowanie punktu wtrysku i zastosowania optymalnych wymiarów przewężki. Aby uniknąć przedwczesnego krzepnięcia tworzywa w kanałach doprowadzających należy zapewnić ich odpowiednie zwymiarowanie. Wymiary kanałów doprowadzających zależą w pierwszym rzędzie od grubości ścianki wypraski. W żadnym wypadku średnica kanału nie powinna być mniejsza niż grubość ścianki wypraski. Począwszy od przewężki, w każdym rozgałęzieniu średnica kanału powinna być odpowiednio poszerzona, aby została zachowana ta sama prędkość ścinania przy przepływie tworzywa. Nie należy pozwolić, aby do gniazda formy dostały się znajdujące się w dyszy korki z zastygłego tworzywa. Z tego powodu należy przewidzieć miejsca w układzie wlewowym, będące najczęściej przedłużeniami kanału wlewowego, w których korki pozostaną. Należy również sprawdzić część wtryskową pod kątem powstawania jam skurczowych. Przy zbyt małych średnicach kanałów doprowadzających, tworzywo zbyt wcześnie zastyga w kanałach i nie następuje zakończenie fazy docisku, a tym samym nie ma pełnej kompensacji skurczu objętościowego tworzywa. Charakterystycznymi objawami tego są jamy skurczowe, zapadnięcia (szczególnie widoczne w tworzywach nie zawierających wypełniaczy) oraz mikroporowatość (w tworzywach wzmocnionych włóknami). Objawy te można zaobserwować pod mikroskopem. Dalszymi konsekwencjami dla wypraski są: silne wahania tolerancji wymiarów, zbyt duże wartości skurczu oraz powiększona skłonność do deformacji. Jamy skurczowe i mikroporowatość mają ujemny wpływ na własności mechaniczne wypraski. Postępowanie krok po kroku zgodnie z zamieszczonym poniżej schematem pomoże wyeliminować popełniane błędy w procesie wtrysku, a objawiające się otrzymywaniem wyprasek z zapadnięciami.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid.

Jednymi z wielu wad powierzchniowych, występujących przy produkcji elementów metodą wtrysku, są defekty związane z połyskiem. Może się zdarzyć, że otrzymany produkt będzie charakteryzował się za małym, za dużym lub nierównomiernym połyskiem. Defekty te można wyeliminować zmieniając parametry jego produkcji.

Skąd się bierze połysk?

Połysk przedmiotu jest wynikiem zdolności odbijania padającego światła od jego powierzchni. Jeżeli na powierzchnię rozpatrywanego przedmiotu pada promień światła, to jego kierunek ulega załamaniu. Część światła zostaje odbita od powierzchni, a pozostała część ulega odbiciu we wnętrzu przedmiotu lub przenika przez niego z różnym natężeniem. Duży połysk oznacza powierzchnię błyszczącą, mały zaś matową. Czasem wyróżnia się też pośrednie wartości połysku określane jako półbłyszczące lub półmatowe. Specyficzne odbicie światła daje wrażenie połysku perłowego, metalicznego, itp. Na połysk wpływa rodzaj tworzywa, ale także faktura powierzchni, gdzie padający na nią promień światła ulega załamaniu pod różnym kątem, w zależności od jej stopnia chropowatości. Maksymalny efekt połysku uzyskuje się, gdy padające światło odbija się od powierzchni pod tym samym kątem w każdym miejscu. Jest to możliwe tylko przy idealnie gładkich powierzchniach. W innym razie, tylko część światła zostaje odbita od powierzchni, a pozostała ulega odbiciu we wnętrzu przedmiotu lub przenika przez niego z różnym natężeniem.

Różnice w połysku

Wady związane z połyskiem wyprasek mogą dotyczyć całych elementów (wykazują za mały lub za duży połysk) lub tylko części, których powierzchnia nie posiada jednolitego połysku (różnice w połysku). Ogólnie można stwierdzić, że połysk wypraski zależy od powierzchni gniazda formującego i jakości jej odwzorowania w procesie wtrysku. W przypadku gniazd o moletowanej (matowej) powierzchni, dobre jej odwzorowanie skutkuje wytworzeniem kształtki o mniejszym połysku. Natomiast, jeśli powierzchnia gniazda jest wypolerowana, otrzymujemy wypraskę o większym połysku. Podstawowymi parametrami wpływającymi na powstawanie wad związanych z połyskiem są te, które odpowiadają za zestalanie zewnętrznej lub wierzchniej warstwy i jej docisk do ścianki formy. Najczęstszymi parametrami wpływającymi na połysk (oprócz stopnia gładkości powierzchni gniazda) są:

  • temperatura ścianki narzędzia,
  • temperatura wtryskiwanej masy plastycznej,
  • ciśnienie docisku,
  • czas docisku,
  • homogeniczność plastycznej masy,
  • moment przełączenia z fazy wtrysku na docisk.

Zazwyczaj podniesienie temperatury gniazda zmniejsza różnice w połysku otrzymanej kształtki. Podobnie, korzystnie wpływa podniesienie temperatury wtryskiwanej masy plastycznej. Jednocześnie trzeba pamiętać o temperaturowych zaleceniach producenta tworzywa, aby nie doprowadzić do jego rozkładu. Jednak w niektórych przypadkach (powierzchnie strukturalne) podnoszenie temperatur nie daje pożądanych efektów, a wręcz przeciwnie. Czasem ważniejsze okazuje się równomierne ogrzanie narzędzia. Ustalenie odpowiednich temperatur w narzędziu oraz utrzymanie odpowiedniej szybkości obrotu ślimaka lub ciśnienia uplastycznienia wpływa na homogeniczność wtryskiwanej masy. Zwiększając te parametry otrzymamy większą jednorodność tworzywa, co może istotnie zmniejszyć różnice w połysku. Wzrost ciśnienia docisku przy formowaniu wypraski zapewnia lepsze odwzorowanie faktury powierzchni formy gniazda na kształtce i lepszą precyzję. Stosując gładsze powierzchnie uzyskamy większy połysk. Natomiast docisk powinien trwać aż do momentu zestalenia stopu w przewężce. Czas ten może być określony, np. metodą wagową, w której w wyniku wydłużania czasu docisku otrzymamy zbliżoną wagę wypraski. Ważnym parametrem jest też optymalny moment przełączenia z fazy wtrysku (wypełnianie) na docisk przy jednoczesnej regulacji szybkości wtrysku. Może okazać się, że mimo poczynionych wysiłków i zmiany powyższych parametrów, powierzchnia otrzymywanych wyprasek nadal będzie wykazywać nierównomierny połysk. Wówczas należy się zastanowić nad zmianami konstrukcyjnymi narzędzia lub zmianą rodzaju zastosowanego tworzywa i dodatków.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid.

Do wad powierzchniowych wyprasek, pogarszających ich jakość, należą smugi. Mają one różny wygląd, który może ułatwiać identyfikację przyczyny ich powstania. Wady tego typu mogą być spowodowane m.in. zbyt wysoką temperaturą przetwórstwa i obecnością powietrza we formowanej masie. Aby im zapobiegać należy ustalić przyczynę ich powstawania, a następnie eliminować na drodze zmian parametrów prowadzenia procesu wtryskowego, aż do uzyskaniu detalu o odpowiedniej jakości.

 

Smugi spowodowane degradacją tworzywa

Wady tego typu powstają, gdy tworzywo sztuczne ulegnie degradacji w wyniku zastosowania zbyt wysokiej temperatury lub za długiego czasu ekspozycji materiału na jej działanie. Uszkodzenia mogą mieć wygląd srebrnych (skrócenie długości łańcuchów polimeru) lub brązowych przebarwień (zmiany w strukturze cząsteczek). Uwalniają się wówczas substancje gazowe w postaci pęcherzyków powietrza. W fazie wtrysku docierają one do gniazda i są rozprowadzane na powierzchni wypraski. Mogą być one skupione tylko wokół obszaru wlewka lub rozrzucone na powierzchni detalu. Uszkodzenia termiczne mogą być wynikiem:

  • zbyt wysokiej temperatury lub zbyt długiego czasu suszenia wstępnego,
  • zbyt wysokiej temperatury masy,
  • zbyt szybkiego formowania w plastyfikatorze (np. zbyt wysokie obroty ślimaka),
  • zbyt długiego czasu ekspozycji w plastyfikatorze,
  • zbyt szybkiego formowania w narzędziu (np. przez zbyt dużą prędkość wtrysku).

 

Aby sprawdzić temperaturę masy plastycznej należy wykonać „wolny” wtrysk masy plastycznej (np. do ogrzanego pojemnika) i zmierzyć parametr termometrem punktowym. Uszkodzenia termiczne tworzywa sztucznego są na tyle groźne, że negatywnie wpływają na jego mechaniczne właściwości, także wtedy, gdy na powierzchni nie ma widocznych wad. ne” przez stop, co prowadzi do powstania tzw. nosów lub haków powietrznych. Wytwarzając detal metodą wtrysku możemy popełniać błędy, które uwidocznią się w postaci wad powierzchniowych wyprasek. Mogą one wynikać z degradacji tworzywa pod wpływem temperatury i obecności powietrza w stopie polimerowym. Postępując jednak zgodnie z powyższymi schematami defekty te możemy wyeliminować.

 

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid.

Wady w postaci smug mogą być wynikiem m.in. obecności wilgoci w formowanej masie lub niewłaściwego doboru dodatków, jak np. włókna szklane. Tego typu defekty są na tyle groźne, że mogą prowadzić do zmian właściwości mechanicznych wypraski, np. wytrzymałości. Smugi te mają charakterystyczny wygląd, dzięki czemu można je zidentyfikować, a następnie wyeliminować na drodze zmian odpowiednich parametrów prowadzenia procesu wtryskowego.

 

Smugi spowodowane przez wilgoć

Wilgoć obecna w masie wtryskowej może pochodzić od granulatu, ale także od narzędzia, gdzie osadziła się w postaci rosy podczas okresu spoczynku. Można wymienić następujące przyczyny pojawiania się wilgoci:

  • nieszczelność narzędzia i niewłaściwy rozkład temperatur,
  • kondensacja pary wodnej na ściankach narzędzia,
  • niedostateczne wysuszenie granulatu,
  • niewłaściwe przechowywanie granulatu.

 

Smugi powstające z powodu wilgoci przyjmują często kształt litery „U” i mają srebrne zabarwienie. Jeżeli defekty mają postać dużych, matowych pasów, wtedy zazwyczaj są wynikiem zawilgocenia narzędzia, a nie granulatu. Układają się one w taki sposób, że ich położenie na powierzchniach elementów jest promieniste i zgodne z przepływem masy. Kształtka w miejscu powstania srebrnych smug ma szorstką, porowatą powierzchnię. Mechanizm powstawania wad tego typu jest następujący: pęcherze pary wodnej wydostają się na powierzchnię z powodu mniejszej gęstości i w wyniku wypychania przez czoło strumienia płynącej masy w formie. Następnie na etapie docisku, wyrównanie ciśnienia w całej objętości materiału powoduje pękanie pęcherzy i ich deformację przez płynącą masę, a następnie zastygają one na powierzchni wypraski.

 

Smugi włókien szklanych

Podczas wytwarzania tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem szklanym, może dojść do powstawania chropowatych, cętkowanych i nieregularnych powierzchni, gdzie widoczne są włókna szklane w formie smug. W zależności od kąta padania światła mogą mieć one wygląd matowy lub metaliczny. Cienkie długie włókna ze względu na swoją geometrię układają się wzdłuż kierunku płynięcia masy plastycznej. Podczas zastygania elementu w formie, może się zdarzyć, że włókna szklane, będące tuż przy powierzchni, nie są dostatecznie zalane tworzywem. Uwidacznia się to w postaci chropowatości materiału. Dodatkowo występują tutaj duże różnice w rozszerzalności temperaturowej materiałów (tworzywo kurczy się 200 razy bardziej). To powoduje, że włókna szklane zapobiegają kurczeniu się schłodzonego tworzywa, szczególnie w kierunku wzdłuż włókien, co wzmaga efekt chropowatości w wyniku odkształcania materiału. Pojawiające się defekty na powierzchni elementów w postaci srebrnych smug lub,w przypadku stosowania włókien szklanych, zwiększonej i nierównomiernej chropowatości, nie tylko zmniejszają estetykę wyprodukowanej kształtki, ale także mogą świadczyć o obniżeniu jakości całego elementu. Jeżeli po poprawnej identyfikacji przyczyn powodujących pojawianie się smug i zmianie parametrów nadal nie można wyeliminować powyższych wad, prawdopodobnie trzeba się zastanowić nad zmianą stosowanych dodatków.

 

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid.

Do wad powierzchniowych wyprasek należą również odkształcenia powstałe przy ich wyciąganiu z formy. Powstawanie tych odkształceń związane jest ze zbyt dużymi naprężeniami lub ich niewłaściwym rozmieszczeniem. Można je wyeliminować poprzez zmianę odpowiednich parametrów technologicznych z uwzględnieniem geometrii wypraski.

W zależności od stopnia uszkodzenia wyróżnia się odkształcenia powstałe podczas wyciągania w postaci rys, pęknięć, nierówności czy nadmiernie rozciągniętych czy silnie wgniecione obszarów. Szczególnie uszkodzone są wypraski z wcięciami, które zostały uformowane bez wykorzystania części ruchomych (np. suwaków itp.)
Dlaczego powstają odkształcenia?

Wady powstałe podczas wyciągania wypraski z formy spowodowane są przez:

  • zbyt duże naprężenia,
  • nieodpowiednie ich rozmieszczenie podczas wypychania.

 

Istotnym czynnikiem na nie wpływającym jest skurcz, na który można w znaczny sposób wpłynąć poprzez zmianę parametrów technologicznych Należy jednak uwzględnić fakt, że decydujące znaczenie ma geometria wypraski. Ogólnie ujmując w przypadku wyprasek o kształcie tulei lub skrzynki powinno się dążyć do niewielkiego skurczu, ponieważ wypraski te zmniejszają objętość w gnieździe formującym (należy wówczas zwiększyć ciśnienie docisku lub zmniejszyć czas chłodzenia). Na obszarze występowania żeber skurcz wywiera wpływ na siły formowania w przeciwstawnym kierunku, ponieważ żebra uwalniają się od otaczających ścianek narzędzia (należy wówczas zwiększyć ciśnienie docisku lub zmniejszyć czas chłodzenia). Odkształcenia powstałe podczas formowania mogą mieć różną postać od rys, pęknięć po silnie wgniecione miejsca. Chcąc je wyeliminować należy odpowiednio zmienić parametry przetwórcze wpływające na skurcz, uwzględniając przy tym geometrię wypraski. Jeśli nadal będziemy otrzymywać odkształcone wypraski należy wówczas dokonać zmian w konstrukcji gniazd formujących.

 

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid.

Może się zdarzyć, że wyprodukujemy wypraskę z rozwarstwiona warstwą powierzchniową. Jedną z przyczyn tej niewystarczającej adhezji pomiędzy warstwami tworzywa są nadmierne naprężenia ścinające dość zimnego stopu spowodowane intensywnym chłodzeniem w formie. Podpowiadamy jak wyeliminować tę wadę.
O rozwarstwieniu warstwy powierzchniowej wypraski mówimy w przypadku, gdy warstwy materiału nie są połączone ze sobą w sposób jednorodny i oddzielają się od siebie. Warstwy mogą się łuszczyć się na nadlewie wtryskowym i wyprasce. Zależnie od intensywności rozwarstwienie może obejmować zarówno duże, jak i małe obszary.

 

Przyczyna powstawania

Rozwarstwianie się warstwy powierzchniowej wiąże się z niewystarczającą adhezją przylegających do siebie warstw wypraski. Poszczególne warstwy wykształcają się na skutek różnych efektów przepływu strumienia oraz oddziaływania warunków chłodzenia nad przekrojem. Wysokie na-prężenia ścinające, uszkodzenia termiczne lub niejednorodność mogą zmniejszać zwartość tych płytek, powodując odrywanie się pojedynczych warstw powierzchniowych. Wysokie naprężenia ścinające i uszkodzenia termiczne spowodowane są:

  • wysokimi prędkościami wtrysku,
  • wysokimi temperaturami masy.

 

Niejednorodność mogą powodować następujące czynniki:

  • zanieczyszczenie lub materiały obce w granulacie,
  • źle dobrany środek barwiący lub masterbacz,
  • wilgoć w/na granulacie,
  • nieprawidłowo roztopiona masa plastyczna.

 

Jedną z wad powierzchniowych wyprasek są rozwarstwienia jej warstwy powierzchniowej. Chcąc wyeliminować tę wadę powinniśmy dokładnie oczyścić maszynę przy zmianie tworzywa, aby uniknąć zanieczyszczeń. Należy również sprawdzić czy stosowany barwnik albo masterbacz jest odpowiedni dla przetwarzanego tworzywa. Jeśli nadal będzie otrzymywać wadliwe wypraski należy zmienić parametry przetwórstwa, tzn. zmniejszyć szybkość wtrysku i podwyższyć temperaturę przetwórstwa (wtrysku, formy).

 

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid.

Zbyt niska temperatura może przyczyniać się od ochładzania i zastygania masy plastycznej w układzie wlewowym lub w dyszy wtryskowej. Bryłki tej masy są wtryskiwane w kolejnym wtrysku, w wyniku czego otrzymamy wypraskę z odkształceniami przypominającymi swoim wyglądem warkocz komety. Wada ta może przyczyniać się do pogorszenie właściwości mechanicznych detalu. Radzimy jak ją wyeliminować.

 

Co powodują ochłodzone bryłki masy?

Z powodu za niskiej temperatury masa plastyczna może ochładzać się i zastygać w układzie wlewowym lub w dyszy wtryskowej przed wypełnieniem gniazda formy. Jest ona wtryskiwana przy kolejnym wtrysku i jeśli te partie masy ponownie się nie roztopią wówczas otrzymamy wypraskę z odkształceniami przypominającymi swoim kształtem warkocz komety, które mogą być zlokalizowane zarówno w okolicach wlewka, jak i na całej powierzchni detalu. Bryłki zastygłej masy plastycznej mogą również zablokować przekrój dostępny dla płynącego strumienia tworzywa. Przepływająca jego kolejna porcja ulegnie wówczas rozdzieleniu skutkiem, czego powstanie wada powierzchniowa przypominającą swoim wyglądem spaw. Nieroztopione, ochłodzone bryłki masy plastycznej mogą powodować również pogorszenie właściwości mechanicznych wypraski, gdyż nie tworzą jednolitej masy z resztą masy plastycznej.

 

Przyczyna

Powstawanie tej wady powierzchniowej wyprasek spowodowane zbyt dużym ochłodzeniem masy plastycznej często należy tłumaczyć nieprawidłowym wyrównaniem temperatury w dyszy wtryskowej lub zbyt późnym wycofaniem ślimaka. Również zbyt małe przekroje dyszy wtryskowej mogą przyczyniać się do powstawania tego typu odkształceń. W wyniku wtryskiwania bryłek ochłodzonej i zastygłej masy plastycznej otrzymujemy wypraski z wadą powierzchniową przypominającą swoim wyglądem warkocz komety. Bryłki te mogą również zablokować dostępny przekrój dla przepływającego strumienia tworzywa i ulegnie on wówczas rozdzieleniu skutkiem, czego powstanie odkształcenie przypominające spaw. Czasami, aby wyeliminować tę wadę wystarczy jedynie np. podwyższyć temperaturę w dyszy wtryskowej czy zmniejszyć ciśnienie uplastyczniania, ale mogą być również niezbędne bardziej drastyczne kroki jak zwiększenie przekroju dyszy wtryskowej.

 

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid.

Puste przestrzenie w postaci pęcherzyków tworzą się na wyprasce w wyniku przedostawania się powietrza do formy i otaczania go przez stop. Powstałe pęcherzyki przypominają swoim wyglądem jamy skurczowe (wakuole). Podpowiadamy jak rozróżnić obydwie rodzaje pęcherzyków i jak wyeliminować te wypełnione powietrzem.

 

Skąd się biorą pęcherzyki powietrza?

Podczas wtryskiwania masy stop otacza powietrze, wskutek czego w wyprasce powstaje pusta przestrzeń (pęcherzyk powietrza), która może pojawić się również w pobliżu ścianki. Jest ona wynikiem:

  • zbyt dużego lub zbyt szybkiego skoku dekompresji,
  • zbyt małej siły uplastyczniania,
  • problemów z odpowietrzaniem (np. żebra, ślepe otwory).

 

Jak rozróżnić wakuole od pęcherzyków?

W przypadku tej wady powierzchniowej istotne jest rozróżnienie pęcherzy powietrza i jam skurczowych. Jamy skurczowe to puste przestrzenie bez powietrza (puste pęcherzyki tzw. wakuole), które powstały na skutek utrudnionego kurczenia się masy plastycznej. Ponieważ pęcherze powietrza i jamy skurczowe mają podobny wygląd, trudno jest je od siebie odróżnić. Pomocne w ich rozróżnieniu może być:

  • rozwiercenie części zanurzonej w wodzie i sprawdzenie czy wpływa ona do nich (wakuole) lub nie (pęcherzyk gazowy),
  • wada, jaką są pęcherze powietrza, jest mniejsza, jeżeli wytwarzanie odbywa się bez skoku dekompresji,
  • zmiany ciśnienia po zakończeniu docisku i czas jego trwania nie mają żadnego wpływu na wielkość pustych przestrzeni.

Wypraski, w których występują puste przestrzenie, z reguły posiadają znacznie mniejszą wytrzymałość. W przypadku elementów, które nie są przezroczyste, należy niektóre z nich rozciąć celem sprawdzenia pod kątem ewentualnych wad. Pomocne w wyeliminowaniu powstawania tej wady powierzchniowej będzie przeanalizowanie zamieszczonego schematu postępowania. Podczas wtryskiwania masy stop może otaczać powietrze, wskutek czego w wyprasce powstaje pusta przestrzeń, która często posiada mniejszą wytrzymałość. Należy przy tym pamiętać o rozcięciu elementów, które nie są przezroczyste i sprawdzeniu ich pod kątem ewentualnych defektów. Istotne jest w przypadku tej wady powierzchniowej rozróżnienie pęcherzyków wypełnionych powietrzem od tych, które są puste. Pęcherzyki powietrza na wyprasce można wyeliminować dzięki podjęciu odpowiedniego postępowania, jak np. zmniejszenie szybkości i skoku dekompresji.

 

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid.

Na wypraskach w miejscach, gdzie kształt formy umożliwia spotykanie się strumieni wtryskiwanej masy, która nie jest dostatecznie uplastyczniona, mogą pojawić się obszary podobne do rys lub linii nacięcia i/lub różniące się barwą bądź połyskiem. Oprócz wad estetycznych otrzymany detal może charakteryzować się gorszymi własnościami mechanicznymi. Najczęstszą przyczyną tego typu defektów jest zbyt niska temperatura ścianki gniazda, za niskie ciśnienie wtrysku bądź niewłaściwie dobrany dodatek.

 

Jak się objawiają i kiedy występują?
Ślady niespawów, czyli ślady linii łączenia strumieni, objawiają się zarówno mechanicznymi, jak i optycznymi wadami. Pojawiają się najczęściej w postaci podobnych do rys lub linii nacięć, czemu często towarzyszy zmiana koloru lub połysku wypraski. Czasem odbarwienie lub różnice w połysku występują same, bez wyraźnych wad mechanicznych. Ślady linii łączenia strumieni są szczególnie widoczne na ciemnych bądź przeźroczystych elementach o gładkich i polerowanych na wysoki połysk powierzchniach lub na wypraskach zbrojonych włóknami szklanymi. Warunkami sprzyjającymi powstawaniu tych wad są także dodatki dające specjalne efekty metaliczne, np. pigmenty perłowe, czy pigmenty z płytkami metali.

 

Jak powstają ślady linii łączenia strumieni?
Wady te powstają w punktach, w których spotykają się dwa (lub więcej) strumienie płynącej masy podczas wypełniania gniazda. Linia łączenia jest tworzona przez wypukłe czoła strumieni stopionego tworzywa, które podczas kontaktu ulegają spłaszczeniu i wzajemnemu sklejeniu. Proces ten wymaga rozciągnięcia czół strumieni, zespolenia i równomiernego rozłożenia masy, która posiada w tej fazie produkcji wysoką lepkość. Z tego powodu bardzo istotne są tutaj parametry fizyczne w gnieździe, takie jak temperatura czy ciśnienie, które wpływają na uplastycznienie płynącego tworzywa. Jeżeli nie są one wystarczająco wysokie, uformowane obszary brzegowe czół strumieni nie zostają w pełni zniwelowane i roztopiona masa nie pokrywa dokładnie powierzchni ścianki gniazda, co prowadzi do utworzenia widocznych wgłębień na powierzchni wyprodukowanego elementu. Ponadto czoła strumieni mogą nie ulegać wystarczającemu uplastycznieniu i mogą nie stapiać się wzajemnie w sposób jednorodny, co powoduje dodatkowo powstawanie miejsc o obniżonej wytrzymałości mechanicznej w wytworzonej wyprasce. W przypadku masy wtryskowej z dodatkami (np. pigmenty barwne, włókna szklane), może dochodzić do silnej orientacji tych substancji w obszarze styku czół. Płyniecie w punkcie połączenia strumieni wpływa negatywnie na niejednorodne rozłożenie substancji dając, w zależności od rodzaju dodatku, efekt odbarwienia, różnicy w połysku, czy nierównomiernego rozłożenia włókien szklanych i większej chropowatości. W celu wyeliminowania śladów linii łączenia strumieni, należy przeanalizować załączony schemat. Do parametrów, które mogą znacznie poprawić sytuację i wyeliminować wgłebienia, należy szybkość i ciśnienie wtrysku oraz temperatury masy i ścianek. Natomiast w przypadku różnicy w połysku lub barwie, należy się zastanowić przede wszystkim nad zmianą pigmentu. Trzeba jednak pamiętać, że zmiana niektórych parametrów może zmienić czas cyklu. Przykładem może być podniesienie temperatury ścianki gniazda. Każdy jej wzrost o 10C powoduje przedłużenie cyklu o około 2%. Podsumowując, pojawiające się wady można zidentyfikować jako ślady linii łączenia strumieni, gdy obserwujemy:

  • wgłębienia (nacięcia),
  • rzadziej wybrzuszenia,
  • różnicę w połysku tworzące podłużne obszary lub linie,
  • odbarwienia tworzące podłużne obszary lub linie.

 

Najbardziej podatnymi wypraskami na tego typu wady są:

  • ciemne bądź przeźroczyste,
  • z gładkimi i polerowanymi powierzchniami o wysokim połysku,
  • z dodatkami dającymi metaliczny połysk,
  • z włóknami szklanymi.

Natomiast najczęstszymi parametrami wpływającymi na wyeliminowanie śladów linii łączenia strumieni są:

  • szybkość i ciśnienie wtrysku,
  • temperatury masy i ścianek gniazda,
  • zmiana rodzaju dodatku.

 

Przeanalizowanie schematu i systematyczne zmienianie zawsze tylko jednego parametru produkcji powinno dać odpowiedź, co jest przyczyną pojawiających się śladów linii łączenia strumieni i w konsekwencji umożliwi wyeliminowanie powstających wad. Jeżeli to nie da żadnych rezultatów, trzeba się zastanowić nad zmianą konstrukcyjną formy, aby nie dopuszczać do stykania się strumieni stopu podczas wypełniania gniazda lub zmienić miejsce styku tak, aby był w niewidocznym miejscu kształtki.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid

Może się zdarzyć, że otrzymamy wypraskę na powierzchni, której znajdować się będą ciemne punkty. Ich występowanie spowodowane jest różnymi przyczynami związanymi ze zużyciem, uszkodzeniem termicznym lub zanieczyszczeniem. Podpowiadamy jak wyeliminować tę wadę powierzchniową wyprasek.

Przyczyna powstawania
Powstawanie ciemnych punktów może mieć różne przyczyny:

  • technologiczne – zbyt wysoka temperatura masy lub zbyt długi czas przebywania w układzie plastyfikującym czy nieprawidłowe prowadzenie temperatury w systemie gorącego kanału itp.,
  • narzędziowe – z powodu zanieczyszczenia systemu wlewowego lub martwych naroży w systemie gorącego kanału itp.,
  • maszynowe – z powodu zanieczyszczenia układu plastyfikującego lub zużycia ślimaka i cylindra itp.,
  • związane z użytym tworzywem lub barwieniem – zanieczyszczony granulat, niewłaściwe barwniki / masterbacze itp.

Pomocne w wyeliminowaniu tej wady będzie przeanalizowanie załączonego schematu. Powstawanie ciemnych punktów może świadczyć o problemach technologicznych, narzędziowych, maszynowych czy związanych z wykorzystanym tworzywem i/lub barwnikiem. Aby je wyeliminować należy najpierw zidentyfikować przyczynę ich tworzenia w danym przypadku, a następnie dostosować do niej odpowiednie kroki zapobiegawcze.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid

Wężowate defekty na powierzchni wypraski, czyli tzw. ślady strumieni, związane są na ogół z nielaminarnym przepływem stopu na skutek braku przylegania do ścianek formy. Powstają one również wtedy, gdy wtryskujemy masę ze zbyt dużą szybkością. Lokalizacja wlewka czy jego nieprawidłowy rozmiar jest także jednym z czynników wpływających na tworzenie się tzw. śladów strumieni. Wady te możemy wyeliminować poprzez zmianę parametrów wtrysku oraz zastosowanie odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych.

Co to jest jetting?
Jetting, czyli tzw. ślady strumieni, to pojawiające się na powierzchni kształtki, począwszy od wlewka, wężowe skazy widoczne gołym okiem. W zależności od rodzaju stopu i obecnych dodatków mogą dodatkowo występować różnice w połysku, chropowatości czy barwie. W niektórych przypadkach przypomina to zjawisko efekt płyty gramofonowej.

Jak powstaje defekt?

Ślady strumieni powstają, gdy wtryskiwana masa nie przylega do ścianek formy podczas przechodzenia przez wlewek, co powoduje nielaminarny przepływ stopu (nierównomierny, nierównoległy do ścianki formy). Jeżeli temperatura ścianek formy okaże się zbyt niska, może się zdarzyć, że poszczególne porcje wpływającego materiału nie będą wystarczające uplastycznione, aby w pełni doszło do ujednorodnienia stopu. Dochodzi wówczas do kontaktu różnych pod względem temperatury porcji wtryskiwanej masy, a ponadto pierwsze jej partie są popychane przez kolejne napływające gorące porcje stopu, w wyniku czego tworzą się kręte linie. Skutkiem jettingu, oprócz wad wizualnych, może być pogorszenie własności wytrzymałościowych wypraski. Na tworzenie swobodnego strumienia może również wpływać położenie wlewka lub nieprawidłowy jego rozmiar. W celu uniknięcia defektu, w miarę możliwości forma nie powinna być napełniana od góry do dołu (linia opadania). Innym czynnikiem, który przyczynia się do powstania śladów strumieni jest zbyt duża szybkość wtrysku. Wówczas w trakcie przejścia przez obszar o dużym przekroju tworzywo również nie ma wystarczającego kontaktu ze ścianką gniazda, co powoduje zakrzywienie strumienia stopu. Powierzchnia strumienia ulega ochłodzeniu przez co nie dochodzi do pełnego jego ujednorodnienia z następnymi napływającymi, gorącymi porcjami stopu.W celu wyeliminowania tego rodzaju wady należy przeanalizować załączony schemat. Do najważniejszych sposobów umożliwiających usunięcie defektu należą:

  • zmiana szybkości wtrysku,
  • zmiana temperatury masy wtryskowej,
  • zwiększenie przekroju wlewka lub zmiana jego lokalizacji,
  • zaokrąglenie kanału łączącego przewężkę z gniazdem formującym,
  • zmiana punktu wtrysku,
  • umieszczenie bezpośrednio za wlewkiem przegrody, która będzie rozbijała strumień masy.

Przy opisanych powyżej wadach należy przede wszystkim skupić się na dostosowaniu prędkości wtrysku do temperatury masy oraz ścianki formy. Jeżeli pomimo zmiany tych parametrów będzie uzyskiwać wypraski z tymi wadami wówczas należy zastanowić nad nowymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid

Może się zdarzyć, że otrzymamy wypraskę na powierzchni, której w okolicy wlewka widoczne będą koncentryczne pierścienie. Często mogą być tak małe, że można zauważyć tylko matową otoczkę. Czasami matowe miejsca mogą się pojawiać się również w obszarach, gdzie następują zmiany grubości ścianki. Podpowiadamy jak wyeliminować tę wadę powierzchniową

 

Dlaczego powstają zmatowienia?
Do przyczyn powstawania matowych miejsc w obszarze wlewka należą przede wszystkim:

  • niewielkie rozmiary wlewka,
  • duże prędkości wtrysku.

 

Podczas wtryskiwania za wlewkiem uzyskiwane są wysokie orientacje łańcuchów cząsteczkowych w wyniku dużych prędkości wtrysku, małego przekroju wlewka oraz zmiany kierunku przepływu masy plastycznej. Ponieważ bezpośrednio za nim nie ma wystarczającego czasu na relaksację, warstwy brzegowe stopu zastygają w sposób wysoko zorientowany. Zastygłe warstwy brzegowe można już tylko nieznacznie rozciągnąć i rozdzielić pod wpływem wysokich naprężeń stycznych. Przepływający wewnątrz gorący stop dopływa do ścianki formy i tworzy bardzo drobne nacięcia. Matowy efekt spowodowany jest silnie rozproszonym odbiciem na danym obszarze.

 

Protokoły zapisu danych
Jeżeli podczas uruchamiania wtryskarki z daną formą otrzymana zostanie wypraska z wadą powierzchniową, wówczas właściwy pracownik, poprzez zmianę parametrów technologicznych, może dany defekt usunąć lub go zminimalizować. Protokołowanie procesu uruchamiania lub optymalizacji umożliwia kontrolę pracy osoby przeprowadzającej nastawianie oraz ocenę wpływu tego procesu na jakość wypraski. Protokół może również służyć za podstawę dyskusji, ponieważ sposób postępowania będzie bardziej zrozumiały także dla innych osób.

 

Sporządzanie protokołu zapisu danych
Protokołowanie procesu wtryskiwania należy rozpocząć w momencie wystąpienia wady technologicznej. W pierwszej części protokołu w razie potrzeby można podać ogólne dane na temat wypraski, materiału, maszyny i formy. W przypadku zmiany parametrów technologicznych pracownik może kierować się schematami działań, opisanymi w poszczególnych częściach tego cyklu. Należy jeszcze raz podkreślić, że dozwolona jest zmiana tylko jednego parametru w ciągu cyklu. Wadę można ocenić w oparciu o zaproponowane rozwiązanie dla każdej próby. Aby możliwa była również późniejsza kontrola optymalizacji, przydatne jest też oznaczenie części wykonanych w poszczególnych próbach. Do wad powierzchniowych wyprasek należą matowe miejsca w obszarze wlewka. Ich powstawanie związane jest z niewielkimi rozmiarami wlewka, jak i dużymi prędkościami wtrysku. Poprzez zmianę odpowiednich parametrów technologicznych można ją usunąć. Pomocne w optymalizacji procesu wtrysku w przypadku wystąpienia wad powierzchniowych jest sporządzanie protokółów jego przebiegu.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid

Do wad powierzchniowych wyprasek należy tzw. efekt Diesla. Objawia się on w postaci ciemnych do czarnych przebarwień (przypalenia). Są one objawem problemów z odpowietrzeniem. Efekt Diesla można wyeliminować przez podjęcie odpowiednich działań: od sprawdzenia drożności kanałów odpowietrzających poprzez zmianę parametrów wtrysku po zmiany konstrukcyjne.

 

Co to jest efekt Diesla?
Przy wytwarzaniu detalu metodą wtrysku może się zdarzyć, że na powierzchni kształtki można rozpoznać skupione ciemne do czarnych przebarwienia (przypalenia). W wielu przypadkach gniazdo może być w tych samych punktach niedopełniane, czy mogą pojawić się zmiany na powierzchni, jak np. zmatowienia czy ślady korozji. W takim przypadku mamy do czynienia z efektem Diesla. Jego pojawienie sygnalizuje, że mamy problemy z odpowietrzeniem.

 

Jak powstają „przypalenia”?
Efekt Diesla może wystąpić w ślepych otworach, przewężkach, na końcach dróg płynięcia tworzywa oraz w miejscach połączenia się czół kilku strumieni tworzywa. Powstaje on, gdy powietrze z tych obszarów nie może dość szybko lub w ogóle uciec przez płaszczyznę podziału, szczeliny odpowietrzające lub luzy pomiędzy wypychaczami a gniazdem. Jest ono pod koniec procesu wtrysku w bardzo krótkim czasie sprężane i w wyniku tego mocno się odgrzewa, nawet do wysokich temperatur, co może powodować ograniczone miejscowo nadpalenia powierzchni tworzywa sztucznego. Efekt Diesla oprócz pogorszenia jakości otrzymywanej wypraski może prowadzić do powstawania agresywnych produktów rozpadu, które często atakują powierzchnię narzędzia i z czasem ją niszczą. W celu przeciwdziałania temu negatywnemu zjawisku należy podjąć odpowiednie działanie. W pierwszej kolejności powinniśmy sprawdzić drożność kanałów odpowietrzających. Jeśli są one drożne należy wówczas zmienić parametry wtrysku, tj. zredukować siłę zwierania wtryskarki (ale tak, aby nie doszło do wypływu tworzywa), zredukować szybkość wtrysku, obniżyć temperaturę procesu. Jeśli te kroki nie dadzą pozytywnych efektów wówczas należy dokonać zmian konstrukcyjnych mających na celu wprowadzenie dodatkowych kanałów odpowietrzających czy zmianę położenie miejsca wtrysku w celu zapewnienia ucieczkipowietrza z gniazda przez istniejące kanały odpowietrzające. Podjęcie odpowiedniego działania ułatwi przeanalizowanie poniższego schematu. Do wad powierzchniowych wyprasek należy Efekt Diesla, czyli tzw. „przypalenie”. Powoduje on pogorszenie jakości wypraski oraz może wiązać się z powstawaniem agresywnych produktów rozpadu, które często atakują powierzchnię narzędzia, a z czasem ją nawet niszczą. Pojawienie się na powierzchni wypraski „przypaleń” sygnalizuje problemy z odpowietrzaniem. Czasami wystarczy tylko poprawić drożność kanałów odpowietrzających, a czasami należy dokonać zmian konstrukcyjnych i wprowadzić dodatkowe kanały odpowietrzające czy zmienić położenie miejsca wtrysku.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid

Na powierzchni wypraski w wyniku zbyt szybkiego ochładzania się czoła strumienia stopu tworzywa spowodowanego za małą szybkością wtrysku mogą powstać koncentryczne czy równoległe wyżłobienia. Przypominają one swoim wyglądem rowki na płycie gramofonowej i dlatego ta wada powierzchniowa nazywana jest efektem płyty gramofonowej. Może się zdarzyć, że otrzymana wypraska będzie mieć powierzchnię pokrytą niewielkimi wyżłobieniami (falami) przypominającymi swym wyglądem rowki znajdujące się na płycie gramofonowej. Wyżłobienia te mogą mieć kształt koncentrycznie ułożonych pierścieni o niewielkich rozmiarach lub przebiegać równolegle.

 

Jak powstaje efekt płyty gramofonowej?

Jest on wynikiem:

  • za niskiej temperatura masy,
  • zbyt małej szybkości wtryskiwania,
  • za niskiej temperatury ścianek narzędzia.

 

Podczas wtryskiwania masy plastycznej do zimnego narzędzia w wyniku wysokiej szybkości ochładzania się za czołem strumienia tworzywa w formie szybko dochodzi do utworzenia się zastygniętej warstwy brzegowej. Wpływa to również na ochładzanie i zestalanie się obszarów czoła strumienia znajdujących się blisko ścianek narzędzia. W trakcie wypełniania formy przy szybkim schładzaniu (zwłaszcza w przypadku niskich prędkości wtryskiwania) obszary czoła strumienia, które charakteryzują się wysoką lepkości lub są zestalone, utrudniają bezpośredni przepływ stopu tworzywa sztucznego w kierunku ścianki. W wyniku tego gorący stop nie przedostaje się do ścianki formy i następuje wydłużenie się środkowego obszaru czoła strumienia. Pod wpływem ciśnienia docisku czoło strumienia znów dopływa do ścianki narzędzia. Mocno ochłodzone obszary brzegowe czoła strumienia tworzywa nie stykają się ze ściankami narzędzia na całej powierzchni. Zamiast odwzorowania powierzchni formy na powierzchni wypraski pozostają wyżłobienia, które pojawiły się w płynącym czole stopu. Efektowi płyty gramofonowej sprzyja też okresowe zatrzymywanie stopu przepływającego przez podcięcia itp. Aby wyeliminować tę wadę powierzchniową wyprasek na leży przeanalizować zamieszczony schemat krok po kroku. Do wad powierzchniowych wyprasek należy efekt płyty gramofonowej. Na powierzchni wypraski powstają wówczas koncentrycznie lub równolegle ułożone wyżłobienia. Są one głównie wynikiem za szybkiej prędkości ochładzania się czoła strumienia stopu będącej wynikiem zbyt niskiej temperatury masy, zbyt małej prędkości wtryskiwania lub za niskiej temperatury ścianek formy. Aby wyeliminować tę wadę należy nie dopuścić do zbytniego ochładzania się czoła strumienia i zmodyfikować odpowiednie parametry wtrysku oraz unikać małych przekrojów przepływającego strumienia.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid

Do wad powierzchniowych wyprasek należą jasne smugi i rysy naprężeniowe, które są wynikiem zbyt dużych naprężeń. Dzięki dokonaniu odpowiednich zmian parametrów procesu przetwórczego można wyeliminować ten problem.Jasne smugi pojawiają się na skutek wewnętrznych i zewnętrznych obciążeń (np. znaczne wydłużenia), jednak mniejszych od obciążeń niszczących. Na obciążanym obszarze pojawiają się wówczas białawe odbarwienia. Rysy naprężeniowe to występujące obok siebie pęknięcia, które często pojawiają się dopiero po kilku dniach lub tygodniach od zakończenia obróbki.

 

Dlaczego powstają?
Jasne smugi i rysy naprężeniowe pojawiają się w przypadku przekroczenia określonych wartości odkształcenia granicznego (np. poprzez zewnętrzne obciążenie lub wyciąganie). Wielkość odkształcenia granicznego zależy od:

  • rodzaju materiału,
  • struktury molekularnej,
  • obróbki,
  • czasu obciążenia,
  • warunków panujących w otoczeniu formy.

 

Wytrzymałość na zewnętrzne i wewnętrzne naprężenia może ulec znacznej redukcji na skutek procesów fizycznych, zależnych od czasu i temperatury. Siły wiązania cząsteczek zmniejszają się przy tym na skutek procesów zwilżania, dyfuzji,sprzyjać tworzeniu się rys naprężeniowych. Oprócz naprężeń własnych związanych z chłodzeniem i naprężeń zależnych od przepływu, do powstawania tych wad przyczyniają się również naprężenia wywoływane rozszerzaniem. Powstają one na skutek odkształcania pod wpływem resztkowego ciśnienia docisku, przy czym w momencie odkształcania ciśnienie działające na formę bezpośrednio zmienia się z docisku resztkowego na ciśnienie otoczenia. W ten sposób zewnętrzne warstwy formy są rozciągane przez jej wewnętrzne warstwy. Odkształcanie pod wpływem ciśnienia resztkowego może być spowodowane niewłaściwym zwymiarowaniem narzędzia ewentualnie zbyt wysokim jego ciśnieniem wewnętrznym. W przypadku oddziaływania środków agresywnych (np. ługi, smary itp.) jasne smugi i pęknięcia naprężeniowe mogą pojawić się nawet w ciągu bardzo krótkiego okresu eksploatacji. Pomocne w wyeliminowaniu tej wady powierzchniowej wyprasek może być przeanalizowanie zamieszczonego schematu krok po kroku.

Jasne smugi i pęknięcia naprężeniowe
Do wad powierzchniowych wyprasek z którymi możemy się spotkać przy wytwarzaniu detali metodą wtrysku należą jasne smugi i rysy naprężeniowe. Są one spowodowane przez naprężenia, które są jednak mniejsze od naprężeń niszczących. Wyeliminować te wady można poprzez zmiany odpowiednich parametrów procesu przetwórczego np.: podwyższenie temperatury formy (jednak tak, aby nie przekroczyć temperatury maksymalnej podanej przez producenta danego tworzywa), zmniejszenie ciśnienia docisku, zmianę szybkości wtryskiwania, zapewnienie równomiernego termostatowania narzędzia, czy zmiany w konstrukcji formy, a jeśli to nie przyniesie pozytywnych rezultatów zmianę stosowanego tworzywa.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid

Produkując detal metodą wtrysku może się zdarzyć, że kontury wypraski będą nie w pełni wykształcone, co jest wynikiem nie całkowicie wypełnionego gniazda. Jednak dzięki zmianie odpowiednich parametrów wtrysku możemy wyeliminować tę wadę. Z niedolewami spotykamy się w przypadku, gdy zewnętrzne kontury wypraski nie są całkowicie uformowane. Pojawiają się one najczęściej w pewnej odległości od wlewu, na długich odcinkach przepływu lub w obszarze, gdzie występują fragmenty cienkościenne (np. żebra). Jednak w przypadku niedostatecznego odpowietrzania narzędzia niedolewy mogą pojawiać się również w innych miejscach.

 

Przyczyny powstawania

Niecałkowite wypełnienie części może mieć kilka przyczyn natury fizycznej:

  • zbyt mała ilość tworzywa w jednorazowym wtrysku,
  • problemy związane z odpowietrzaniem utrudniły przepływ masy,
  • zbyt małe ciśnienie wtrysku,
  • przedwczesne zastygnięcie przekroju kanału (np. zbyt lub niewłaściwa temperatura formy).

 

W przypadku niedolewów związanych z nieodpowiednim odpowietrzaniem może być utrudnione rozpoznanie przyczyny tej wady, gdyż na ogół tego typu problemy prowadzą do efektu Diesla. Pomocne w wyeliminowaniu tej wady powierzchniowej wyprasek może być przeanalizowanie zamieszczonego schematu krok po kroku. W przypadku wyprasek o zbyt małym przekroju może okazać się, że jest ona nie całkowicie wypełniona. Może to być wynikiem zbyt małej jednorazowo wtryśniętej porcji tworzywa, problemów związanych z odpowietrzeniem, które utrudniają przepływ masy, zbyt małym ciśnieniem wtrysku lub zbyt dużymi oporami płynięcia stopu w formie. Możemy temu przeciwdziałać poprzez zmianę odpowiednich parametrów procesu przetwórczego, jak np. poprzez zwiększenie skoku wtrysku ślimaka, zwiększenie prędkości wtrysku, sprawdzenie drożności kanałów odpowietrzających, poprawę odpowietrzenia, zmniejszenie oporu płynięcia masy przez gniazdo, dodanie przegród ułatwiających płynięcie.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid

Do wad powierzchniowych detali otrzymywanych metodą wtrysku pogarszających ich jakość należą wypływki. Pojawiają się one wtedy, kiedy stop wciska się pomiędzy szczeliny pomiędzy połówkami powierzchni zamykania formy, rdzeniami. Mogą być one drobne, w postaci wyczuwalnego palcami gratu albo bardziej rozległe i przypominać swym wyglądem błony czy rybie płetwy. Wypływki najczęściej powstają w okolicach szczelin pomiędzy połówkami powierzchni zamykania formy, rdzeniami, na powierzchniach uszczelniających, kanałach odpowietrzających lub przy wypychaczach. Mają one kształt mniej lub bardziej wykształconych krawędzi z tworzywa sztucznego, przypominających swego rodzaju błony czy rybie płetwy. Drobne wypływki w postaci wyczuwalnego opuszkami palców gratu są często niezauważalne, natomiast rozległe błony mogą wystawać nawet kilkanaście centymetrów poza krawędziami właściwego kształtu detalu.
Jak powstają?
Różne przyczyny powstawania wypływek można podsumować w następujących punktach:

  • przekroczone zostały dopuszczalne szerokości szczelin – forma jest niewystarczająco szczelna,
  • zbyt wysokie tolerancje przetwórcze lub uszkodzone są powierzchnie uszczelniające,
  • zbyt małe lub zbyt duże wartości siły docisku maszyny – siła docisku jest zbyt mała, aby przeciwstawić się siłom wyporu lub na skutek zbyt dużej siły docisku następuje znaczne odkształcenie płyt do mocowania wytwarzanego detalu lub samej formy,
  • zbyt wysokie ciśnienie wewnętrzne w formie – siła docisku, nadająca kształt wytwarzanej wyprasce, jest tak wysoka, że wciska masę nawet w najmniejsze szczeliny,
  • zbyt mała lepkość stopu – wysokie ciśnienie wewnętrzne w formie oraz nieznaczny opór plastyczny sprzyjają tworzeniu się wypływek.

 

Jeżeli wypływki powstają w paru cyklach przetwórczych może to prowadzić do uszkodzenia powierzchni uszczelniających (płaszczyzn podziałowych). Pomocne w wyeliminowaniu tej wady powierzchniowej wyprasek może być przeanalizowanie zamieszczonego schematu krok po kroku. Jednym z rodzajów wad powierzchniowych wyprasek pogarszających ich jakość są wypływki. Ich formowanie się w paru cyklach przetwórczych może doprowadzić nawet do uszkodzenia powierzchni uszczelniających ale dzięki podjęciu właściwych środków zaradczych możemy wyeliminować tę wadę.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid

Jeśli otrzymane wypraski mają na swej powierzchni ślady w postaci zagłębień, wypukłości, różnic w gładkości lub powleczeniu, czy nawet rys i chropowatości to są to odciski po wypychaczach. Ich powstawanie uwarunkowane jest wieloma czynnikami związanymi m.in. z niewłaściwym doborem parametrów przetwórczych czy błędami w wykonaniu czy konstrukcji formy. Odciśnięcia wypychacza charakteryzują się tym, że na powierzchni zamykającej kształtki wtryskowej powstają wgniecenia lub uwypuklenia. W związku z różnicami w grubości ścianek na widocznej powierzchni formy występują różnice w połysku i powleczenia. Mogą się też pojawić rysy i chropowatości ułożone w kierunku otwierania formy.

 

Dlaczego powstają?
Do licznych przyczyn powstawania śladów po wypychaczach zalicza się m.in.:

  • przyczyny związane z techniką procesów przetwórczych (np. niewłaściwie dobrane parametry przetwórcze mogą powodować „przeładowanie” formy i zakleszczanie wypraski),
  • przyczyny geometryczne (np. błędne dopasowanie lub zła długość wypychacza),
  • przyczyny mechaniczne uwarunkowane wytrzymałością (np. błędnym zwymiarowaniem i wykonaniem formy),
  • przyczyny termiczne (znaczne różnice temperatur pomiędzy wypychaczem a ścianką narzędzia).

Pomocne w zidentyfikowaniu przyczyny powstawania śladów po wypychaczach na powierzchni wypraski wyekiminowaniu tej wady będzie przeanalizowanie schematu. Do wad powierzchniowych wyprasek należą ślady po wypychaczach. Zidentyfikowanie przyczyny ich powstawania może nie być łatwe, ponieważ ich tworzenie się uwarunkowane jest wieloma czynnikami. Może okazać się, że aby wyeliminować tę wadę trzeba będzie wykonać szereg czynności począwszy od zmiany nastawy odpowiednich parametrów przetwórczych aż po dokonanie poprawek w wykonaniu i konstrukcji formy.

Na podstawie materiałów firmy Krauss-Maffei opracowanych we współpracy z Kunststoff Institut Lüdenscheid