19 kwietnia 2024



Konstrukcja wyrobów i zaprasek
Konstrukcja wyrobu ma kluczowe znaczenie dla uzyskiwania wysokiej jakości wyprasek. W konstrukcjach z zapraskami, poza ogólnymi wymaganiami dotyczącymi dokładności wymiarowej i estetyki wyrobu, zasadniczym celem jest uzyskanie jak najlepszego połączenia zapraski z wtryskiwanym tworzywem. wypraski---rysunki-tw-metal-_Page_07_sO jakości takiego połączenia w największym stopniu decyduje kształt zapraski. Ukształtowanie zapraski powinno być takie, aby podczas wtrysku nastąpiło bardzo dobre osadzenie (zakotwiczenie) jej w tworzywie. Kształt zaprasek oraz właściwe grubości ścianek tworzywa otaczającego zapraskę powinny przeciwdziałać przemieszczeniom zapraski w kierunkach oddziaływania obciążeń mechanicznych. wypraski---rysunki-tw-metal-_Page_08_sPrzykłady osadzenia zaprasek pokazano na rysunku 4 – dla metody Insert oraz na rysunkach 5 i 6 – dla metody Outsert. W połączeniu zapraski z tworzywem występuje też zjawisko adhezji. Jednak siły adhezji na granicy połączenia są stosunkowo niskie i mogą być wystarczające jedynie w słabo obciążonych wyrobach. wypraski---rysunki-tw-metal-_Page_09_sAdhezję można zwiększyć stosując odpowiednio przygotowaną powierzchnię zapraski (zmatowienia, nadanie większej chropowatości przez np. piaskowanie części zapraski obtryskiwanej tworzywem).
W metodach obtryskiwania zaprasek zachodzi także konieczność uzyskania połączeń ruchomych. Przypadki takie zdarzają się dość często w metodzie Outsert (rys.7). wypraski---rysunki-tw-metal-_Page_11_sUzyskanie takiego połączenia jest możliwe poprzez odpowiednie dostosowanie konstrukcji (np. zastosowanie styku na małej powierzchni) lub zabiegów technologicznych (miejscowe użycie środków rozdzielających lub smaru).
Dla dokładnego usytuowania zaprasek w gniazdach, zwłaszcza elementów dużych gabarytów lub o złożonych kształtach, już podczas konstruowania wyrobu należy określić bazy w zaprasce, pozwalające pozycjonować je tak, aby zachować określone grubości warstw tworzywa. W zapraskach z gwintami, które bardzo często są stosowane w tego typu wypraskach wymagane jest konstrukcyjne zabezpieczenie ich przed podpływaniem tworzywa. Wkręty i śruby powinny mieć dostatecznie długi walcowy fragment osadczy, a wkładki z gwintami wewnętrznymi powinny posiadać nieprzelotowy otwór (rys.8).wypraski---rysunki-tw-metal-_Page_12_s
Poza wyżej wymienionymi wymaganiami konstrukcje z zapraskami muszą spełniać inne wymagania jakościowe, takie jak: wytrzymałość, szczelność, izolacja czy estetyka wyrobu lub np. dodatkowe funkcje uzależnione od przeznaczenia wyrobu. Zalecenia odnośnie konstrukcji wyprasek z zapraskami pochodzą jeszcze z technologii prasowania duroplastów.
Przy wtrysku tworzyw, ze względu na odmienność zjawisk zachodzących w trakcie procesu lub choćby na mniejsze z reguły grubości ścianek tworzywa otaczającego zapraskę, należy zwracać uwagę na takie zagadnienia jak:
- różnice zachowań pary tworzywo-metal (naprężenia własne, skurcz rozszerzalność cieplna)
- usytuowanie linii łączenia
- efekt karbu
- odporność na korozję i oddziaływanie chemiczne

Zachowania pary tworzywo-metal (naprężenia własne, skurcz, rozszerzalność cieplna). Ze względu na występujące różnice temperatur między zapraską a tworzywem powstają naprężenia wywołane różnicą rozszerzalności cieplnej podczas ochładzania (skurcz).wypraski---rysunki-tw-metal-_Page_13_s Na rysunku 9 pokazano, że rozszerzalność cieplna tworzyw sztucznych jest wielokrotnie większa niż metali. Z tego powodu zaleca się stosować zapraski posiadające zbliżone współczynniki do tworzyw (mosiądz, stopy Al). Zmniejszanie naprężeń jest możliwe w tworzywach elastycznych jak: PVC- miękki, TPU o wysokich współczynnikach wydłużenia, co zapewnia odpowiednią wytrzymałość na rozerwanie (pękanie). W tworzywach technicznych o małym współczynniku wydłużenia,wypraski---rysunki-tw-metal-_Page_14_s jak np. POM, PA6, PA66, PBT mogą powstawać naprężenia rozrywające, a także mogą nakładać się naprężenia własne, wynikające z szybkości chłodzenia, ciśnienia docisku oraz prędkości przepływu tworzywa w gnieździe. Powstawaniu zagrożenia pęknięciami sprzyjają: promieniowanie UV, środki agresywne dla tworzyw (np. pozostałości smarów na zapraskach), anizotropia własności tworzywa (zwłaszcza skurczu) zależna od kierunku płynięcia. wypraski---rysunki-tw-metal-_Page_15_sRyzyko pęknięć można zmniejszyć poprzez zwiększanie grubości ścianek (rys.10) oraz zastosowanie tworzyw z wypełniaczami włóknistymi. W przypadku obtryskiwania cienkich elementów metalowych różnica naprężeń w warstwach po obu stronach zapraski może powodować deformowanie blachy i odkształcenie wyrobu. wypraski---rysunki-tw-metal-_Page_16_sPodobne zjawisko może występować przy błędnym zaprojektowaniu wyrobu wykonanego metodą Outsert (rys. 11 i 12)

Umiejscowienie linii łączenia
Zależy ono od położenia punktu wtrysku. Laminarny przepływ tworzywa w gnieździe powoduje, że czoła strug tworzywa opływającego zapraskę nie łączą się dobrze ze sobą tworząc widoczną linię łączenia, co powoduje osłabienie wypraski w tym miejscu. Szczególnie niekorzystne jest to dla tworzyw z wypełniaczami włóknistymi orientującymi się podczas przepływu.

Efekt karbu
Spowodowany jest ostrymi krawędziami zaprasek, które były wykrawane lub wykonywane metodami obróbki skrawaniem. Wpływa on na powstawanie rys naprężeniowych w otaczającej zapraskę warstwie tworzywa. Wobec powyższego zaleca się stosowanie zaprasek uzyskiwanych metodami obróbki plastycznej (wyginania, spęczania, nagniatania) lub wycinanych laserem (brak ostrych zadziorów). Wysoką podatność na pękanie pod wpływem rys naprężeniowych wykazują PS, PMMA, PBT, PP, a małą – elastomery PVC-miękki, CA, CAB. Zmniejszenie efektu karbu dają tworzywa wzmacniane włóknami.