23 października 2021

Wymiary formy to 850x850x1260 mm, a jej ciężar to 7 ton. Szczęki formujące boczne ściany donicy mają wymienne wkładki, co pozwala na uzyskiwanie wyprasek o różnych fakturach. Uwalnianie wypraski polega na otwieraniu formy przy opóźnionym ruchu szczęk, które napędzane są siłownikami hydraulicznymi.

7
Rys. 7

Taka kinematyka pozwala na częściowe zsunięcie wypraski ze stempla, co zmniejsza siłę konieczną do jej zepchnięcia ze stempla przy współudziale sprężonego powietrza. Jest to sprytna konstrukcja pozwalająca uzyskać oszczędne gabaryty formy o złożonej kinematyce pracy przy wysokiej wyprasce. Wypraska jest zasilana przez centralną grzaną dyszę. Z analiz reologicznych wynika że ciśnienie wtrysku wynosi 34 MPa. Żeby odwzorować dokładnie fakturę i przy tych grubościach ścian uniknąć zapadów, ciśnienie docisku osiąga wartości 45 MPa (Rys. 8).

8
Rys. 8

Średnie ciśnienie działające na powierzchnie formujące szczęk możemy przyjąć na poziomie 40 MPa. Dla tego ciśnienia konstruktor sprawdził sztywność szczęk, czyli ich ugięcie. Analizę przeprowadził dla samej szczęki połączonej w jedną bryłę z wkładką (Rys. 9).

sztywnosc formy
Rys. 9

Z wyliczeń wyszło, że maksymalne ugięcie wynosi 0,016 mm, maksymalne naprężenie 54 MPa, więc konstruktor uznał, że ugięcia i naprężania są w bezpiecznym zakresie, i pozostawił gabaryty formy bez zmian. Forma została wykonana, trafiła na wtryskarkę i rozpoczęto wtryski. Szybko okazało się, że na podziale szczęk pojawiły się wypływki. Było to zastanawiające, bo wszelkie analizy nie dostarczyły obaw, co do wystąpienia problemów tego typu. Wtedy postanowiono sprawdzić sztywność całej formy. Został wykonany uproszczony model do obliczeń numerycznych, podobnie jak dla formy na skrzynkę (Rys. 10).

10
Rys. 10

Forma jest zwierana na wtryskarce siłą 650 ton, a powierzchnie formujące są poddawane ciśnieniu 40 MPa (Rys. 11).

11
Rys. 11

Obliczenia pokazują że maksymalne przemieszczenie szczęk wynosi 0,39 mm. Z tak przeprowadzonej analizy okazało się, że oprócz ugięcia samych szczęk, dochodzi również do ugięcia klinów oporowych płyt. Analiza pokazała przyczynę pojawiania się wypływek. Problem wstępnie został opanowany na wtryskowni przez technologa, poprzez dobranie optymalnych parametrów wtrysku. Docelowo forma wymagała jednak wprowadzenia sztywniejszych szczęk.
Wysoka smukła donica jest niewdzięczną wypraską, bo pociąga za sobą konieczność zbudowania formy o nietypowych proporcjach, podstawa jest mniejsza niż wysokość. Tego typu forma jest dużo trudniejszym przypadkiem od formy na skrzynkę.
Z przedstawionych przykładów wynika, że duże formy wymagają prowadzenia bardziej szczegółowych analiz, najlepiej na uproszczonym modelu całej formy, razem ze stołami wtryskarki. Nawet doświadczeni konstruktorzy mogą popełnić błędy dyskwalifikujące narzędzie, co skutkuje koniecznością wprowadzania poprawek albo przebudowy formy.
W Kanadzie (która jest dużym światowym producentem form wtryskowych) oszacowano, że średnio 49 spośród 50 form wymaga różnych modyfikacji podczas procesu rozruchu formy. Dlatego właśnie tam rząd – poprzez swoją agencję NRC (National Research Council of Canada) – uruchomił program IRAP (Industrial Research Assistance Program), który wspiera działania na rzecz upowszechnienia analiz w działaniach przemysłowych, w tym w budowie form.
Na jednym z przykładów prezentowanych przez IRAP widać, jakie oszczędności można uzyskać dzięki szerokiemu wprowadzeniu analiz (Rys. 12-13).

12
Rys. 12

13
Rys. 13

Ten przykład* pokazuje, jakie oszczędności można uzyskać na jednym narzędziu, a przecież w Kanadzie są ich produkowane dziesiątki tysięcy
W Polsce ostatnio dużo się mówi o innowacyjnej gospodarce, o start-up’ach i współpracy z nauką. Obawiam się, że jak zwykle skończy się na przemowach i wyrwaniu paru milionów przez cwaniaków. Rozumiem, że wiele małych narzędziowni nie ma odpowiedniego potencjału ludzkiego, żeby wprowadzić te nowe-stare metody do budowy narzędzi. Rozbudowane analizy na obiektach wieloelementowych wymagają od konstruktora sporej wiedzy w obsłudze programów MES. Ale przecież nasze politechniki wypuszczają corocznie tysiące młodych inżynierów, którzy są zapoznawani z komputerowymi technikami obliczeniowymi. Trafiając do przemysłu niestety natychmiast o nich zapominają. Z moich obserwacji wynika, że tylko nieliczne narzędziownie korzystają z obliczeń komputerowych, mimo że na krajowym rynku działa kilka-kilkanaście firm oferujących takie usługi. Widocznie przeważająca ilość naszych narzędziowni, które wyrosły z tradycji rzemieślniczych (naprawdę dobrych tradycji i bardzo ważnych) nie czuje takiej potrzeby. W wielu krajach europejskich i USA działają stowarzyszenia producentów narzędzi (np. www.istma-europe.com/istma-europe). Celem tych stowarzyszeń jest nie tylko pobieranie składek. Prowadzą one szkolenia fachowe, mają swoje laboratoria i działy badawcze, i udzielają pomocy fachowej swoim członkom. Swego czasu w Polsce powstało kilka takich stowarzyszeń, ale nie widać ich działalności. Czy środowisko zintegruje się i zacznie nawzajem wspierać? Jest to konieczny ruch, żeby branżę uczynić konkurencyjną na rynku europejskim i zarabiać dobre pieniądze.

Jerzy Dziewulski

Autor dziękuje firmom
WadimPlast i Lamela za udostępnienie wyżej opisanych przykładów do niniejszej publikacji.

 


* przykład zaczerpnięty od Vladimir Franjo, B. Sc., P. Eng. Industrial Technology Advisor,Windsor, Ontario Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript., http://www.irap.nrc.gc.ca

 

artykuł pochodzi z wydania 3 (126) marzec 2018