Odporność na korozję i oddziaływanie chemiczne.
Małą odporność na korozję wykazują zapraski stalowe pracujące w otoczeniu wilgoci lub w połączeniach z PA 6 i PA6.6. Dlatego też zapraski powinny być pokryte powłokami zabezpieczającymi antykorozyjnymi lub powinny być wykonane ze stali nierdzewnej. Niekorzystnie na współpracę zapraska-tworzywo wpływają pozostałości smaru lub chłodziwa po obróbce skrawaniem, które mogą oddziaływać (agresywnie) na niektóre tworzywa (ABS, SAN). Z podobnych względów nie zaleca się stosować zaprasek mosiężnych w wypraskach z PP, ponieważ powodują powstawanie reakcji miedzi z cząsteczkami roztopionego tworzywa, co obniża jego własności wytrzymałościowe.
Zapraski są uzyskiwane metodami:

• obróbki plastycznej (wyginania, spęczania, nagniatania, wykrawania)
• wycinania laserem (brak ostrych zadziorów)
• obróbki skrawaniem
• odlewania

Zalecanymi metodami są obróbka plastyczna i wycinanie laserowe ponieważ zapraski takie nie wymagają dodatkowych obróbek przed wtryskiem. Natomiast w surowych odkuwkach lub odlewach występują duże tolerancje wymiarowe tak, że niezbędne jest stosowanie wykańczającej obróbki skrawaniem dostosowujących części osadcze do wymaganych wymiarów lub stosowanie specjalnych uszczelnień w gniazdach formy wtryskowej.
Dla prawidłowego osadzenia zaprasek wymagana jest dokładność ich wykonania. Miejsca osadzenia i uszczelnienia muszą być wykonane tak, aby występujące luzy nie powodowały przesunięć w gniazdach oraz wpływania roztopionego tworzywa. Zalecane tolerancje na pasowanych płaszczyznach mieszczą się w granicach zalecanych wielkości szczelin odpowietrzających w formie. Dla wyprasek precyzyjnych zaleca się pasowanie zaprasek w otworach ustalających G7/h9.
W wyrobach otrzymywanych metodą Outsert na płytki stosowane są pokrywane blachy stalowe lub nierdzewne, a także blachy ze stopów Cu lub Al oraz, rzadziej, laminatowe. Stosowane grubości mieszczą się w zakresie 0,5-1,5 mm przy tolerancjach grubości ±0,015 - 0,04 mm. Ze względu na rozszerzalność cieplną, która dla płytek metalowych jest około 10 razy mniejsza od tworzywa uzyskuje się bardzo dużą dokładność rozmieszczenia elementów tworzywowych. Szczególnie ważne jest to w wyrobach precyzyjnych, wykonywanych głównie w technice Outsert.
Charakterystyka materiałowa
Wyroby uzyskiwane za pomocą technologii łączenia tworzyw z metalami znajdują szerokie zastosowanie niemal we wszystkich dziedzinach. W poszczególnych technikach wytwarzania wyprasek stosowana jest szeroka gama tworzyw oraz metali i ich stopów.

Tworzywa
– technika Insert, w której ze względu na szeroki zakres zastosowań wykorzystywana jest równie szeroka gama tworzyw. Zastosowanie znajdują tu w zasadzie wszelkie rodzaje tworzyw używanych w technologiach wtryskiwania, a więc termoplasty (często także wzmacniane włóknami), duroplasty i elastomery (termoplastyczne i wulkanizujące). Techniczny charakter wyprasek sprawia, że dominują tu tworzywa techniczne. Szczególne wymagania materiałowe mogą wynikać ze specyfiki produkowanych wyprasek np. niektórych elementach elektrotechnicznych lub motoryzacyjnych gdzie powinny być stosowane specjalne gatunki tworzyw dedykowane wyłącznie do ściśle określonego zastosowania.
– technika Outsert z założenia przeznaczona jest praktycznie w całości do wytwarzania wyrobów precyzyjnych. Ilość stosowanych tworzyw ogranicza się w niej do kilku. Przez wiele lat w technice Outsert stosowany był niemal wyłącznie POM. Dopiero w ostatnich latach, wraz z nowymi zastosowaniami, pojawiły się stopniowo nowe tworzywa (rys. 13).
– techniki hybrydowe. W poszczególnych odmianach wtrysku hybrydowego wymagania materiałowe są dość wysokie, jednak tutaj oprócz wysokojakościowych tworzyw technicznych (głównie ze względu na duże gabaryty niektórych wyrobów i związanych z tym kosztów) stosowane są też tanie tworzywa techniczne, gdzie bazą są tworzywa masowe modyfikowane dodatkowymi składnikami, w celu uzyskiwania określonych własności, zbliżonych do droższych tworzyw technicznych np. szereg gatunków tworzyw na bazie PP.
Zapraski
– technika Insert. Ze względu na stosunkowo małe gabaryty zaprasek, dominują zapraski stalowe, ze stopów miedzi (głównie mosiądz, rzadziej brązy) oraz ze stopów lekkich (głównie Al). W zapraskach stalowych, w celu ochrony przed korozją, często stosowane są pokrycia ochronne (najczęściej cynk, kadm, chrom, nikiel), natomiast w stopach miedzi oraz częściej w stopach lekkich stosowane są powłoki o charakterze dekoracyjnym. Inne metale i stopy stosowane są sporadycznie.
– technika Outsert – głównie pokrywane blachy stalowe (ew. ze stali nierdzewnych) lub ze stopów lekkich, rzadziej ze stopów miedzi lub laminaty
– techniki hybrydowe, podobnie jak w technice Outsert

Zastosowania
Wyroby wykonane technologią wtryskiwania wyprasek z zapraskami metalowymi znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach, a najważniejsze z nich to:

• motoryzacja: elementy karoserii (rys. 14 i 15), elementy deski rozdzielczej i komory silnika
• obudowy, aparatura paliwowa i zapłonowa
• elektrotechnika, elementy elektroizolacyjne i instalacyjne, komutatory silników, elementy
• oświetleniowe
• elektronika, obudowy, włączniki,
• elektronarzędzia i narzędzia ręczne, obudowy
• medycyna, elementy aparatury, uchwyty narzędzi
• sprzęt AGD (kuchenny i grzewczy): uchwyty, obudowy, pokrywy, elementy mechanizmów i silników napędowych (rys.16)
• sprzęt pomiarowy: płyty czołowe, tarcze zegarowe itp.
• sprzęt audio, video: płyty czołowe, pokrywy
• sprzęt telekomunikacyjny: obudowy, płyty wierzchnie itp.

Zapotrzebowanie na wyroby z zapraskami metalowymi jest dość wysokie i wykazuje niewielkie tendencje wzrostowe. Największy rozwój następuje w zakresie technologii hybrydowych, które w dużej mierze zastępują konstrukcje tradycyjnie wykonywane z metali. Na dobrym poziomie utrzymują się tradycyjnie konstrukcje otrzymywane metodami Insert. Natomiast pewną stagnację wykazują technologie typu Outsert. W pewnej mierze wynika to z zastępowania jej technikami hybrydowymi oraz zastępowania elektromechanicznych układów automatyki przez układy elektroniczne (szczególnie w zakresie zastosowań techniki mikroprocesorowej), a także ze stosunkowo wąskiego zakresu zastosowań, ograniczającego się w zasadzie do wyrobów o charakterze precyzyjnym.

Andrzej Zwierzyński


Literatura
1. H. Zawistowski, D. Frenkler: Konstrukcja form do wtrysku tworzyw termoplastycznych. WNT 1985.
2. Outsert-technik mit Hoslaform. C.3.5. Ticona GmbH Kelsterbach 2004 (Niemcy)
3. Hybridtechniken in der Kunststoffverarbeitung, Neue Materialien Fürth GmbH (Niemcy)
4. L. Nakonieczny, R. Wróblewski: Wtrysk hybrydowy w przemyśle motoryzacyjnym PlastNews 5/2008
5. Darstellung der Outsert-Technologie,TB&C Outsert Center GmbH 2008 (Niemcy)
6. A. Jäschke, U. Dajek: Dachrahmen in Hybridbauweise, Druk VDI Verlag GmbH, Düsseldorf 2004
7. Technische Produkte, Brack-Werke AG Breitenbach (Szwajcaria)
8. J. W. Kaczmar, R. Wróblewski, L. Nakonieczny, J. Iwko: Wytwarzanie i właściwości elementów hybrydowych typu metal - tworzywo polimerowe, Polimery 7-8/2008
9. A. Zwierzyński: Metody hybrydowe i nie tylko, PlastNews 06/2010

Czytaj także:

Projektowanie formy wtryskowej w Creo Elements/Pro Foundation XE część 5

Krzyżowy układ napędowy; cz. 1; Pojazd mechatroniczny – badania wirtualne

Laminat techniczny pewny materiał konstrukcyjny i elektroizolacyjny

Koncepcja silników dwusuwowych nowej generacji; cz. 2 Szczegóły techniczne rozwiązań