Zarządzanie procesem produkcyjnym, zarządzanie produkcją
Narzedziownie.pl - portal dla firm produkujących formy wtryskowe, tłoczniki, wykrojniki i inne narzędzia

Drukuj | Prześlij link znajomemu | Wyszukaj w serwisie

Fakturowanie powierzchni narzędzi formujących (form wtryskowych i rozdmuchowych) dla przetwórstwa tworzyw sztucznych. CZ.2



Autor artykułu: mgr inż. Marek Suchecki – SUMARIS (Mold-Tech Standex Int.)

5.Wybór materiału

Fot 3. Fotograwery

Wybór materiału do budowy form, ze względu na przewidziane wykonanie fakturowania powierzchni, nie podlega dziś niemal żadnym ograniczeniom. Poza stalami do ulepszania cieplnego homogenicznej jakości stosowane są stale chromowe, stopy aluminium do obróki plastycznej , cynk, nikiel, stopy natryskowe, miedź itd.

W procesie trawienia z pomocą kwasów określone partie materiału są rozpuszczane i usuwane z powierzchni metalu. Wyniki uzyskane w tym procesie są uzależnione od jakości stali i stopnia jej przygotowania do trawienia.

Obowiązuje zasada: wynik trawienia nie może być lepszy niż pozwala na to jakość i stan obrabianego detalu.

Technika chemicznego grawerowania/ fakturowania zakłada optymalny i bez wad stan . Ewentualne błędy przy obróbce narzędzia, nieregularności materiału będą jeszcze bardziej uwidocznione.

Trawieniu chemicznemu mogą być poddane wszystkie dostępne stale. W procesie tym, w zależności od rodzaju stali , wynikowa faktura może wykazywać nieznaczne różnice w w stopniu połysku, nie ma to jednak praktycznie znaczenia. Typowym materiałem jest stal, najczęściej stop z zawartością niklu i chromu. Stale , gdzie zawartość niklu nie przekracza 5% , a chromu 15%, mogą być z powodzeniem poddawane trawieniu chemicznemu. Oznacza to, że niektóre stale nierdzewne, stosowane do budowy form dla przetwórstwa tworzyw powodujących korozję, mogą być również fakturowane chemicznie.

Stale próżniowe lub elektrożużlowe są najczystszymi dostępnymi dzisiaj na rynku . W ich przypadku usuniecie zanieczyszczeń i wtrąceń jest dużą korzyścią dla procesu fakturowania chemicznego.

Stale o dużej zawartości siarki nadają się również do fakturowania, jednak z ograniczeniem z tytułu przypadkowych wtrąceń o dużej niejednorodności. Mogą one mieć negatywny wpływ na efekt końcowy obrazu faktury.

Błędy w strukturze metalu zostają uwidocznione w procesie trawienia. Ukazują się miejsca o zróżnicowanej głębokości faktury i plamy. Częstymi tego przyczynami są : przegrzanie materiału przy obróbce mechanicznej/ skrawaniem, tępe frezy, niewłaściwe spawanie, niewłaściwa obróbka cieplna, błędy przy elektrodrążeniu, pozostałości po drążeniu, wadliwa stal. Dla znormalizowania pewnych zjawisk stosuje się różne procesy obróbki cieplnej (żarzenia).

W przypadku wątpliwości wykonywane jest trawienie próbne w celu określenia stanu stali.

Struktura materiału. Najważniejszym warunkiem, który potwierdza wynik trawienia, jest to aby struktura materiału była homogeniczna. Każda różnica faktury i twardości w masie metalu prowadzi do powstania różnic w efektach trawienia. Kwas, którego działaniu poddawany jest metal, możemy porównać do lustra, które odzwierciedla stan metalu poddanego obróbce.

METALE, KTÓRE MOGĄ BYĆ PODDANE TRAWIENIU:

- Stal niskostopowa – nadaje się do trawienia, ale jej powierzchnia trudno poddaje się temu procesowi ze względu na dużą ziarnistość struktury np. stal 1.1730
- Stal stopowa – stosowana najczęściej do budowy form nadaje się do obróbki w stanie miękkim, ulepszonym lub hartowanym, z wyjątkiem stali azotowanych. (Różne procesy hartowania mogą mieć wpływ na połysk i jakość wizualną struktury.)
Metale nieżelazne – prawie wszystkie metale nieżelazne nadają się do trawienia. Możliwe do osiągnięcia wyniki trawienia dla konkretnego metalu sprawdza się na drodze trawienia próbnego.
- Miedź – bardzo dobrze poddaje się trawieniu – również możliwe jest głębokie trawienie do max. 0,4mm (np. elektrody do elektrodrążenia)
- Mosiądz – bardzo dobrze nadaje się do trawienia
- Nikiel – możliwy do trawienia w ograniczonym zakresie. Znajduje zastosowanie w procesach galwanicznych.
- Cynk – bardzo dobrze nadaje się do trawienia. W gatunku odlewniczym do form znany jako „Zamak”.
- Aluminium – preferowane jest aluminium w gatunku walcowanym, ponieważ aluminium w gat. odlewniczym ma skłonność do odsłaniania porów (brzydkie piegowate place na powierzchni obrabianego detalu ).

6. Przygotowanie formy do fakturowania

W celu zapewnienia optymalnej jakości faktury należy odpowiednio przygotować elementy form.

- Wszystkie fakturowane powierzchnie, które nie kończą się przy promieniu lub krawędzi formy, powinny być dokładnie oznaczone (zarysowane granice), np. obszary wolne , styku elementów współformujących. Zazwyczaj miejsca łączenia dwóch powierzchni i powierzchnie przy brzegach, na granicy podziału, nie są fakturowane. Pozostawia się wolny margines o szerokości 0,5mm (obniżony lub na oryginalnym poziomie).

- Kąt odchylenia powierzchni formujących w kierunku wychodzenia wyprasek z formy determinuje nam max. głębokość faktury. Przyjęto zasadę : 0,01mm gł. faktury = 1° kąta odchylenia.

- Forma powinna być wykonana z jednakowego, jednorodnego materiału. Jej elementy powinny pochodzić z jednego bloku i

być poddane równocześnie tej samej obróbce cieplnej; wkładki powinny być z identycznego gatunku materiału (o takim samym składzie jak materiał formy).

Podczas mechanicznej obróbki powstają naprężenia w strukturze metalu – każda obróbka wnosi ze sobą pewien czynnik stresu. Chyba największe szkody może spowodować tępa głowica frezerska, która się przegrzewa i też oddziałuje cieplnie na obrabiany materiał. Po wymianie głowicy i po kolejnych etapach obróbki znika wprawdzie przebarwienia powierzchni metalu, jednak miejscowe przegrzanie działa głębiej pod powierzchnię, co uwidocznia nam krótki test trawienia, gdzie miejsca różnic gęstości struktury rozpoznamy przez zmianę zabarwienia.

- Elementy formy przeznaczone do fakturowania powinny być zdemontowane. Odpowiednie ich oznaczenie pomoże wskazać właściwa pozycję przy pasowaniu.

- Część procesu fakturowania przeprowadza się przy złożonych elementach, a inne etapy, gdy elementy formy są zdemontowane. Złożenie części formujących formy powinno być wykonane na sucho i bez środków smarnych Pozostałości tłuszczu w szczelinach rdzeni zakłócają proces trawienia, powodują rozpuszczenie warstwy maski struktury i w efekcie mogą prowadzić do nienaprawialnych wad faktury. Cienkie linie łączenia wkładek /rdzeni również po trawieniu pozostaną widoczne .

- Powierzchnia przeznaczona do fakturowania powinna być wypolerowana równomiernie i bez wad(bez zarysowań i pozostałości po drążeniu) do chropowatości ok. Rt=4-5µm (Ra= 0,4-0,6µm) co odpowiada obróbce papierem ściernym ok. #320 -#400. W przypadku grubszych faktur wystarczy ziarno #240 (Rt~6-8µm / Ra~0,8-1,0µm). Niedokładna wstępna obróbka wykańczająca powierzchni formy i nieodpowiednie polerowanie może powodować powierzchniowe zmiany (wyrywanie drobnych cząsteczek lub ich naderwanie- efekt drobnych nakłuć lub złuszczeń ; wypłukanie bardziej miękkich cząstek ze struktury – efekt pomarańczowej skórki; wypełnianie drobnych punktów i rys mikrowiórami i ziarnami ściernymi ). W momencie oddziaływania kwasów na powierzchnię wszystkie luźne, nie związane mocno z podłożem cząstki i obce wtrącenia zostają wypłukane uwidaczniając jeszcze bardziej porki i rysy. Jeśli warstwa maskująca nadająca strukturę leży na takim miejscu, może nastąpić w trakcie trawienia jej oderwanie; a to prowadzi w efekcie do plam w strukturze wzoru.

7. Wpływ elektrodrążenia

Jakie warunki powinny spełniać powierzchnie erodowane iskrowo z przeznaczeniem do fakturowania?

Podczas elektrodrążenia form ze stali narzędziowych występują wysokie temperatury, co zmienia pierwotną strukturę metalu i jego twardość(rys 2). Może to prowadzić do powstania niepodatnej na chemiczne trawienie warstwy powierzchniowej. Zależnie od szybkości procesu elektrodrążenia grubość takiej warstwy może wynosić nawet 0,2 mm. W ekstremalnych przypadkach (duży prąd, niewłaściwe płukanie) może to doprowadzić do miejscowych przypaleń stali. Usunięcie tak przegrzanych miejsc nie jest możliwe nawet w procesie polerowania.

Rys 2. Rozkład twardości po elektrodrążeniu w warstwie powierzchniowej.



Prawidłowo przygotowana powierzchnia pod fakturowanie musi być oczyszczona z warstwy po erodowaniu . Stan taki osiąga się poprzez polerowanie. Stopień usunięcia tej warstwy (zdolność powierzchni do reakcji z kwasami) sprawdza się przy pomocy specjalnego płynu testującego . W przypadkach, w których nie jest wymagana duża doskonałość powierzchni można zastosować chemiczne usuwanie powierzchni po erodowaniu.

8. Fakturowanie spawanych elementów form

Fot 4. Wady powierzchni w miejscu spawania

W skutek zużycia narzędzi jak również nie rzadko już na etapie produkcji form występuje konieczność użycia technik spawania w celu naprawy ( odbudowa małych ubytków, powierzchni, drobne zmiany konturu itp). Użycie odpowiedniej techniki, dobór materiału spawającego i spełnienie warunków temperaturowych przy spawaniu pozwala na optymalne rozwiązanie problemu, aczkolwiek pewnych fizycznych i termicznych zjawisk nie jesteśmy w stanie ominąć.

Obecna technika pozwala na zastosowanie w przypadku dużych napraw tradycyjnych spawarek WIG, natomiast w obszarze tzw. mikrospawania zaleca się użycie spawarki impulsowo-punktowej WIG lub spawarek laserowych.

Osłona argonowa wokół elektrody wolframowej (zalecana również przy spawaniu laserowym) zapewnia czystość i dobrą kontrolę nakładanej spoiny . Osiągniemy tutaj wolne od zapadnięć, płynne przejścia i, zależnie od termicznych uwarunkowań oraz doboru optymalnego materiału spawającego, jednorodną strukturę spoiny.

Do spawania metali nieżelaznych stosuję się inne materiały dobrane odpowiednio do miedzi, mosiądzu, cynku, niklu czy aluminium.

Powstała w miejscu spawania powierzchnia powinna być neutralna dla trawienia, miejsca łączenia powinny być niewidoczne. Dla zminimalizowania silnych zmian struktury metalu w obszarze brzegowym spawania (szczególnie przy zastosowaniu tradycyjnych technik WIG, TIG, MIG/MAG itp. o relatywnie dużej energii spawania) zaleca się podgrzanie formy do temperatury 250-300°C. Podgrzanie w piecu gazowym lub próżniowym (ok. 3-4 godziny w temperaturze 450-550°C) zapewni optymalne warunki materiału dla późniejszej obróbki – polerowania i fakturowania, bez naprężeń, odkształceń czy powstawania zgorzelin w spawanym detalu. Jeśli podgrzanie do 250-300°C nie jest możliwe, zaleca się następujące kroki :

po uprzednim oczyszczeniu i złagodzeniu miejsca uszkodzenia należy go ogrzać przy pomocy samego łuku elektrycznego lub płomienia
- napawać możliwie wąskie ściegi, zaś dla wierzchniej warstwy użyć możliwie najcieńszego materiału z możliwie małą energią spawania
- po zakończeniu obszar spawania ogrzać przy użyciu palnika gazowego, w celu znormalizowania struktury materiału w obszarze brzegowym.

Stale typu 1.2080 [NC-11] , 1.2083, 1.2316 , 1.2343 [WCL] itp., ze względu na relatywnie dużą zawartość chromu i nie mała zawartość węgla wykazują złą spawalność. Formy są najczęściej wykonywane z nisko lub średniostopowej stali – ulepszane lub w stanie utwardzonym. Stale o podwyższonej zawartości węgla są rzadko stosowane. Do najczęściej stosowanych stali należą: 1.2162, 1.2311, 1.2312, 1.2316, 1.2343, 1.2738, 1.2764, 1.2767, 1.2842. Rzadko występują stale martenowskie z zawartością chromu 14- 17%.

Zaleca się spawanie w osłonie helu lub argonu. Podczas spawania konieczne jest zastosowanie takiego samego materiału z jakiego wykonana jest spawana forma, np. dla formy wykonanej ze stali 1.2311 należy użyć elektrody do tego właśnie typu stali. Spawanie powinno być przeprowadzone powyżej temperatury przemiany martenzytu biorąc jednocześnie pod uwagę temperaturę odpuszczania.

Przykłady:



Dla stali z małą zawartością węgla, a więc z niskim ryzykiem pojawienia się pęknięć, decydującym kryterium jest temperatura odpuszczania, dla stali z dużą zawartością węgla temperatura przemiany martenzytu.

Po zakończeniu spawania formę powoli ochłodzić do temperatury 110°C, a następnie podgrzać do temperatury o 20, 30 °C niższej od temperatury odpuszczania.

Efekty spawania będą dodatkowo polepszone poprzez powtórną obróbkę cieplną( wyżarzanie normalizujące).
Płyn testowy , pokaże, czy miejsca spawane wykazują taką samą reakcję chemiczną jak pozostała część powierzchni formy, a więc czy struktura metalu jest na obu obszarach jednakowa.
Wykorzystane w powyższym tekście informacje pochodzą z własnych opracowań firmy MOLD-TECH® Standex Int. GmbH.

Chętnie służymy Państwu pomocą i radą. Wszelkie zapytanie i problemy możecie Państwo kierować do naszego przedstawicielstwa :

Kliknij tutaj aby wyświetlić 1 część artykułu.



SUAMRIS Systemy Narzędziowe Marek Suchecki
Ul, Puszkina 10, 60-461 Poznań
Tel.: 061/ 8407492
Fax: 061/8407493
E-mail: biuro@sumaris.com.pl

Liczba wyświetleń tego artykułu: 19087

Artykuł pochodzi ze strony: www.Narzedziownie.pl
© 2005 - Galactica Sp.j.