Na czym polega naprawa form wtryskowych?

Formy wtryskowe to oprzyrządowanie niezbędne przy produkcji wyrobów z wszelkiego rodzaju tworzyw sztucznych. Od ich prawidłowego działania zależy płynność całego procesu technologicznego, a także parametry wykonywanych elementów. Każde uszkodzenie formy wtryskowej wymaga więc szybkiej i fachowej naprawy, ponieważ wiąże się z ryzykiem powstawania wybrakowanych produktów oraz zatrzymaniem pracy, co generuje straty finansowe.

Do czego są wykorzystywane formy wtryskowe?

Produkcja wyrobów z tworzyw sztucznych odbywa się najczęściej dzięki wykorzystaniu ich termoplastyczności, a więc zdolności do trwałej zmiany kształtu po osiągnięciu odpowiednio wysokiej temperatury. Po częściowym upłynnieniu polimerowi jest nadawana pożądana geometria za sprawą zastosowania przygotowanej wcześniej formy. Wśród wielu technologii wytwarzania elementów z plastiku dużą popularnością cieszy się wytłaczanie, polegające na przepuszczaniu strumienia tworzywa przez dyszę o określonej geometrii, co pozwala na uzyskiwanie wyrobów o większej długości np. profili lub uszczelek, a także płyt i cienkich folii. Często stosuje się też termoformowanie próżniowe, dające możliwość produkcji elementów z płyt i arkuszy co jest szeroko wykorzystywane zwłaszcza podczas wytwarzania różnych części opakowań np. blistrów bądź wkładek do pudełek. Najbardziej wszechstronną metodą produkcji jest jednak wtryskiwanie, pozwalające na uzyskiwanie wyrobów o złożonej strukturze przestrzennej i różnej wielkości oraz stosowanie wielu rodzajów polimerów o rozmaitych właściwościach

- wyjaśnia przedstawiciel Pat-Forma, zajmującej się produkcją oprzyrządowania do wytwarzania wyrobów z tworzyw sztucznych.

Podstawowym elementem stosowanym podczas procesu wtryskiwania poza urządzeniem pozwalającym na rozgrzanie i sprężenie tworzywa są formy, przeznaczone do nadawania wyrobom odpowiedniego kształtu. Najczęściej składają się one z dwóch części, ruchomej i nieruchomej połączonej na stałe z wtryskarką, które zamykając się, tworzą przestrzeń, do której za pośrednictwem gniazd i sieci kanałów wprowadzane jest rozgrzane tworzywo sztuczne. Geometria i budowa formy wtryskowej jest dość złożona, ponieważ musi ona nie tylko gwarantować uzyskanie założonego kształtu, ale także być zaprojektowana w sposób pozwalający na całkowite wypełnienie jej tworzywem, które rozpłynie się w jej wnętrzu równomiernie. Równie istotne jest także to, by sposób wykonania formy uwzględniał wielkość skurczu występującego podczas ochładzania tworzywa i umożliwiał sprawne odprowadzanie ciepła.

Ze względu na to, że formy muszą radzić sobie z wysoką temperaturą oraz jej znacznymi zmianami w stosunkowo krótkim czasie, zachowywać dużą sztywność oraz gwarantować wymaganą precyzję najczęściej są wykonywane z różnych stopów metali. W większości przypadków są to różne gatunki stali narzędziowej, w tym specjalnie utwardzane, lecz zdarzają się również formy ze stopów aluminium, żeliwa i miedzi np. brązów lub mosiądzu. Ponieważ forma składa się z wielu elementów m.in. stempla i matrycy nadających kształt wytwarzanemu przedmiotowi, a także prowadnic, tulejek wypychających wypraskę po otwarciu formy czy gniazd i kanałów, którymi przepływa tworzywo, często poszczególne części są wykonywane z materiałów o różnej charakterystyce. Przygotowanie formy wiąże się więc z koniecznością bardzo dokładnej obróbki metalu – najczęściej są to procesy obróbki ubytkowej prowadzonej skrawaniem przez frezowanie i wiercenie, a w razie potrzeby szlifowanie i dogładzanie, jak również obróbki erozyjnej w postaci np. elektrodrążenia.

Jakie procesy są niezbędne podczas regeneracji form wtryskowych?

Formy wtryskowe, będące w istocie rodzajem narzędzi obróbkowych, podczas pracy mogą ulegać różnym uszkodzeniom. Dochodzi do nich w wyniku awarii mechanicznych np. zablokowania się mechanizmu czy kolizji elementów, ale także naturalnych procesów związanych ze zużyciem materiału np. przez następujące z czasem ścieranie się powierzchni, powodujące, że detale gotowego wyrobu stają się znacznie mniej dokładne i nie zachowują wymagań co do rozmiarów i jakości. Często przyczyną kłopotów może być zmęczenie użytego stopu metalu powodowane przeciążeniami termicznymi lub mechanicznymi, objawiające się ukruszaniem czy pękaniem fragmentów formy. Do poważnego defektu dochodzi też wówczas, gdy do formy dostanie się ciało obce. W razie pojawienia się podobnych usterek konieczne jest dokonanie naprawy formy wtryskowej, która pozwoli na przywrócenie jej pełnej funkcjonalności. Regeneracja form wtryskowych jest potrzebna również w przypadku, gdy już w trakcie prób produkcyjnych okazuje się, że jej poszczególne części nie zostały wykonane prawidłowo, przez co proces produkcji nie przebiega sprawnie lub otrzymywany produkt odbiega od oczekiwań.

Sposobem regeneracji formy wtryskowej jest uzupełnienie ewentualnych ubytków materiału, z jakiego jest wykonana i przywrócenie całemu elementowi właściwej geometrii. Do naprawy najczęściej wykorzystywane są różne technologie napawania od tradycyjnego spawania TIG po napawanie laserowe. Proces ten polega na rozgrzaniu materiału w miejscu bezpośrednio przylegającym do uszkodzenia, a następnie wprowadzeniu dodatkowego upłynnionego metalu o składzie zgodnym ze stopem, z którego wytworzono dany element. W czasie napawania podobnie jak przy spawaniu dochodzi do połączenia się metalu z podawanego drutu spawalniczego z tym, z którego zrobiono napawaną część oraz wytworzenia jednorodnej i trwałej struktury, o odpowiedniej wytrzymałości, twardości powierzchniowej czy odporności termicznej.

Ponieważ w procesie napawania na powierzchni tworzy się naddatek materiału, część musi zostać odpowiednio obrobiona mechanicznie. W zależności od sytuacji może to wymagać dokonania pomiarów całego elementu i stworzenia jego wersji cyfrowej albo wykorzystania istniejącego już projektu. W ramach obróbki powstała powierzchnia jest zwykle frezowana lub jedynie szlifowana i wygładzana w zależności od skali uszkodzenia i zakresu naprawy. Zdarza się, że regeneracja formy wiąże się nie tyle z jej uszkodzeniem lub zużyciem, ile ze zmianą geometrii wyrobu. W przypadku, gdy w grę wchodzi takie modyfikowanie formy zakres koniecznego napawania i późniejszej obróbki może być większy.

Skuteczna regeneracja form wtryskowych wymaga dużego doświadczenia oraz dysponowania odpowiednim sprzętem gwarantującym zarówno wysoką jakość napawania, jak i późniejszej obróbki mechanicznej. Ważne by w czasie naprawy nie dochodziło do powstawania porów, przepaleń czy innych zmian struktury metalu, które mogą przełożyć się na jego trwałość. Równie istotna jest precyzja obróbki skrawaniem oraz wykańczanie powierzchni. Ze względu na wysokie koszty i czas przygotowania nowej formy, zlecając naprawę, nie warto ryzykować powierzenia jej wykonawcy, który nie specjalizuje się w tego rodzaju usługach. Najlepszym rozwiązaniem będzie skorzystanie z fachowej pomocy firmy, której głównym obszarem działalności jest wytwarzanie i regeneracja form wtryskowych.