Lubom�r Zeman: Operation, maintenance and repair of injection molds, Part 4.

Opravy vst�ikovacích forem

P�i provozu vst�ikovacích forem nutnost jejich oprav nej�ast�ji vyvolávají tyto p�í�iny:

• opot�ebení abrazí �ástí forem v d�sledku p�sobení smykového namáhání p�i toku tavenin tvarovou dutinou a vtokovým rozvodem vst�ikovací formy,

• chemické p�sobení vst�ikovaného termoplastu – PC, PA, PPA…,

• korozní ú�inek n�kterých zpracovávaných materiál� – PVC, PVA, CA, termoplasty se speciálními aditivy,

• Diesel�v efekt – lokální spálení materiálu v míst� bez odvzdušn�ní, p�i nevhodném nebo zanešeném odvzdušn�ní,

• pou�ití nevhodných materiál� v konstrukci formy,

• nedostatky v konstrukcí formy,

• nevhodné zacházení s formou

• nepozornost se�izova�e nebo technologa �i obsluhy.

Výrobní dokumentace pro opravy forem

Representantem opravované formy je 3D model výst�iku a výrobní dokumentace formy.  Pokud výrobní dokumentace - 2D, 3D - není k dispozici nebo nezachycuje reálný stav opracovaných tvar� je mo�no postupovat dv�ma cestami.

První cestou je metoda pokus� a omyl�, kdy se opravuje na základ� zkušeností s celou �adou postupných krok� a� k finálnímu dolícování nebo vytvo�ení po�adovaného tvaru.

Druhá, exaktní metoda vyu�ívá technologii skenování a reversního in�enýrství.

Vlivy na volbu technologie a postupu oprav

P�i úvahách, jaký postup opravy se zvolí, je nutno vzít v úvahu �adu vliv� na nich� bude proces oprav záviset:

• materiál formy – oceli t�íd 11,12,14,15,17,19, slitiny Al, slitiny Cu, vysoce teplotn� vodivé materiály, sintrované materiály pro odvod vzduchu atd.,

• tepelné zpracování – kalení a popušt�ní, laserové kalení, cementování, nitridování, zušlech�ování, v p�írodním stavu bez tepelného zpracování,

• technologie vytvá�ení tenkých vrstev – povlakování – PVD: Fyzikální depozice vrstev a PACVD: Chemická depozice vrstev za asistence plazmatu,

• jakost povrchu – obecný po jisk�ení, podle VDA 3400 Ref. nebo jiného etalonu, lešt�ný -

• technický, vysoký lesk, fotochemicky desénovaný, laserem desénovaný, pískovaný, PVD,

• druh a typ zpracovávané materiálu,

• teplota formy, konstrukce výst�iku,

• koncepce a konstruk�ní provedení vst�ikovací formy,

• kvalita údr�by.

Technologie povlakování

P�i výrob� nových vst�ikovacích forem nebo p�i jejích renovacích a opravách je mo�no také vyu�ít n�které z velké škály povlakovacích technologií, technologií vytvá�ejících na kovových površích tenké vrstvy s po�adovanými vlastnostmi.

Povlakovací technologie jsou vhodné pro �ešení problém� se zadíráním, korozí pohyblivých �ástí forem. Pou�ívají se na tvarové díly forem, u nich� hrozí sní�ení jejich �ivotnosti a nutnost �astých oprav.

Vytvá�ejí vrstvy odolné proti poškrábání a jsou vhodné i pro vytvá�ení vzhledových ploch na výst�icích. Pou�ívají se i pro jejich opravitelnost, lze je p�epovlakovat, na rozdíl nap�íklad od nitridovaných vrstev. Vrstvy jsou inertní k �istícím, konzerva�ním, mazacím i separa�ním prost�edk�m.

PVD technologie

Fyzikální depozice vrstev (PVD) je metoda pro výrobu tvrdých povlak� na bázi kov� prost�ednictvím �áste�n� ionizovaných par kovu a jejich reakcí s n�kterými plyny, �ím� se na základním materiálu vytvá�í tenká vrstva s definovaným slo�ením. Nej�ast�ji pou�ívané metody jsou naprašování a obloukové napa�ování. Všechny PVD procesy probíhají za podmínek vysokého vakua.

PVD procesy se pou�ívají k povlakování široké škály nástroj� a komponent vrstvami karbid�, nitrid� �i karbonitrid� kov�, jako Ti, Cr, Zr �i slitin, jako AlCr, AlTi �i TiSi.

Tyto povlaky mohou být p�ipraveny jako monovrstva, multivrstva �i gradientní vrstva. Nejnov�jší generací povlak� jsou nanostrukturní a superm�í�kové variace vícevrstvých povlak� poskytující zlepšení vlastnosti.

PVD vrstvy lze bez velkých technických problém� recyklovat. Principem je chemické odleptání pou�ité PVD vrstvy bez narušení základního materiálu, na n�m� je PVD vrstva nanesena pomocí silných oxida�ních �inidel.

PACVD technologie

Technologie PACVD je vakuový proces pou�ívaný k nanášení DLC povlak�, rovn� známých jako ADLC. Všechny zdroje materiálu v PACVD procesu jsou v plynném stavu. Proto je tato technologie vhodná pro rovnom�rné povlakování 3D dílc�. Povlaky jsou amorfní a obsahují kolem 70% sp3 vazeb, díky �emu� povlaky dosahují vysoké tvrdosti (10-40 GPa). Technologie PACVD se pou�ívá pro povlakování velmi širokého spektra vodivých a nevodivých materiál�.

DLC povlaky mají vynikající tvrdost, odolnost proti opot�ebení a nízký koeficient t�ení. Jsou ideální pro tribologické systémy nacházející se v motorech, strojích a dalších mechanických sestavách, kde dochází k posuvnému �i valivému pohybu.

Opravy poškození vst�ikovacích forem

Opravy �ástí vst�ikovacích forem lze opravovat nanášením kovu na poškozená místa a vlo�kováním opot�ebovaných nebo porušených �ástí.

Nava�ováním se nanáší kov na poškozená místa a návar se opracuje a díl se dolícuje do sestavy vst�ikovací formy.

Nava�ování chyb�jícího objemu kovu se provádí dodáním p�ídavného materiálu ve form� drát�, pásk�, prášk�. Slo�ení p�ídavných materiál� musí odpovídat slo�ení a tepelnému zpracování základního, opravovaného materiálu dílu formy.

Druhá opravárenská metoda je vlo�kování nebo vým�na díl�. Výroba vlo�ek m��e probíhat klasicky metodami t�ískového obráb�ní s následným tepelným zpracováním a dolícováním do tvar� formy nebo je mo�no pou�ít technologie DMLS-Direct Metal Laser Sintering.

V p�ípad�, �e se kovový prášek laserem nanáší p�ímo na opravovanou tvarovou �ást formy, musí tato být nejvyšším místem opravované �ásti a musí být rovnob�ná se základnou nanášecího stroje.

Technologie sva�ování a nava�ování p�i opravách vst�ikovacích forem

Pomocí sva�ovacích technologií lze opravit prakticky všechny problémy s prasklými tvary, opot�ebovanými plochami a hranami.

P�ed nasazením n�které ze sva�ovacích technologií je nutno v�dy odstranit opot�ebovaný základní materiál. Nej�ast�ji se k tomu pou�ívá broušení. Mimo broušení se místo pro svar m��e t�ískové opracovávat, v�etn� ru�ního sra�ení hran. Opravovat lze i nitridované díly.

Jedním z hlavních problém� p�i opravách vst�ikovacích forem nava�ováním je bu� velký p�enos tepelné energie do místa svaru nebo k�ehnutí v míst� návaru, v�etn� deformací.

P�i nava�ování elektrickým obloukem dosahuje teplota v míst� návaru a� cca 500 °C a teplotní ovlivn�ní zasahuje a� do hloubky cca 15 mm. P�i nava�ování laserem je teplota v bod� návaru cca 30 a� 40 °C a nedosahuje dál ne� do vzdálenosti cca 1,5 mm.

Z hlediska �ivotnosti nava�ovaných hran a d�lících rovin jsou opravy tvarových díl� vyrobených z materiál� o tvrdost pod cca 30 HRC problematické.

Mikropulzní nava�ování– pulzní mikro TIG

Z pohledu oprav a úprav tvarových díl� forem se spolu s laserovým nava�ováním jedná o nejmén� destruktivní zp�sob nava�ování.

K pou�ití je celá škála p�ídavných návarových materiál� s tvrdostí od 36 do 63 HRC. Dráty z p�ídavných materiál� mají pr�m�r od 0,15 do 2,10 mm.

Návar vzniká p�sobením mikropulzního elektrického oblouku na materiál tvarového dílu, který se nataví a do místa natavení se p�idáním p�ídavného materiálu vytvo�í návar. Jedná se o metody s vysokou flexibilitou, mobilitou a rychlostí procesu.

Nava�ování laserem

Výhodou je, �e umo��uje sva�ování i v hlubokých konturách, umo��uje do místa svaru p�ivád�t ochranný plyn, argon.

Sva�ovací laserový princip vyu�ívající velmi tenký teplý paprsek je velmi variabilní a koncentrovaný laserový paprsek p�ivádí po�adovanou energii bez bo�ného vyza�ování p�esn� do daného svarového bodu.

Pro manuální nebo poloautomatické sva�ování se pou�ívají se pulsa�ní Nd-YAG lasery, pro kontinuální zp�soby jsou vhodné lasery diodové nebo CO2 lasery.

Metoda TIG / WIG

Sva�ování elektrickým obloukem se provádí netavící se wolframovou elektrodou v ochranné atmosfé�e inertního plynu-obvykle argon nebo sm�s argonu a dalších plyn�.

Výhody metody jsou mo�nosti dávkování mno�ství svarového kovu, v kombinaci s dobrou regulovatelností elektrického oblouku dává mo�nost provád�t kvalitní spoje a návary Kontrola svarové lázn�, dobrá modelovatelnost svarové housenky=spolehlivý svár s minimální nutností dodate�ného opracování, svar a jeho okolí je bez rozst�iku svarového kovu, svar je pevný s dobrou difuzí, bez závar� a s minimálními deformacemi.

Metoda MIG / MAG

P�i této metod� ho�í elektrický oblouk mezi sva�ovanou sou�ástí a tavícím p�ídavným materiálem.

Sva�ování probíhá pod inertními ochrannými plyny MIG - Al a jeho slitiny, Cu a její slitiny, Ni-argon a sm�sné plyny Ar+He; pro nava�ování ocelí se pou�ívají aktivní ochranné plyny na bázi sm�sí argonu a kysli�níku uhli�itého – MAG.

Sva�ování obalenou elektrodou

Sva�ování elektrickým obloukem s optimalizovaným slo�ením p�ísad v obalu elektrod, �ím� je mo�no docílit po�adovaného chemického slo�ení a mechanických parametr� svarového kovu.

Sva�ování plazmou

Sm�s plyn� se ionizuje v hlavici ho�áku a stává se vodivou. Koncentrovaný elektrický oblouk z plynných sm�sí m��e mít v jádru teplotu a� 15 000 °C. Vhodné pro svary na malých plochách s p�ídavnými dráty o malých pr�m�rech - od 0,3 mm.

Opravy horkých systém� vst�ikovacích forem

V technických podkladech nebo katalozích výrobc� a dodavatel� horkých systém�, p�ípadn� celých pevných �ástí forem s horkým rozvodem obvykle jsou popisy postupu montá�e a demontá�e systém�.

Opravy horkých systém� se ve v�tšin� p�ípad� provád�jí vým�nným systémem, tj. nákupem dané sou�ástky. Nej�ast�jší poruchou horkých systém� je jejich zast�íknutí polymerní taveninou, zkratování topných t�les a p�i demontá�i a �išt�ní systému další porušení  nebo zni�ení n�kterých díl� systému.

Údr�ba a opravy vst�ikovacích forem – �išt�ní hydraulických olej�

P�i nasazení hydraulických pohon� u vst�ikovacích forem se pou�ívá hydraulický olej od vst�ikovacího stroje nebo z nádr�e hydraulického agregátu, ale u forem se na jeho �istotu kladou minimáln� stejné po�adavky a to z d�vodu p�esnosti �ízení jednotlivých hydraulicky pohán�ných díl� forem.

Nejv�tším p�isp�vatelem zne�išt�ní v oleji jsou mechanické ne�istoty a produkty stárnutí, které vytvá�í lepivé úsady v podob� prysky�i�né hmoty, která se v hydraulickém systému vrství a lepí na st�ny a vytvá�í p�eká�ku volného pohybu šoupátek, píst�, p�eká�ku v toku oleje.

Metody a principy �išt�ní

1. Elektrostatické �išt�ní – ELC

Metoda pracuje na principu Coulombova zákona – hydraulický olej protéká mezi páry elektrod s rozdílem potenciál�, mezi elektrodami jsou vlo�eny tvarované vlo�ky na nich� jsou �ástice ne�istot p�sobením elektrostatických sil zachycovány.

Za�ízení pro elektrostatické �išt�ní z oleje zachycuje ka�dý druh a velikost ne�istot, velikosti ji� od molekulárních rozm�r�. �išt�ní probíhá za plného provozu, bez odstávky �išt�ného za�ízení, �istící stroj odebírá olej z nádr�e za�ízení.

2. Filtrace By Pass

Relativn� jednoduchý zp�sob �išt�ní hydraulických olej�, kdy �erpadlo nezávislé na �išt�ném za�ízení, �erpá z jeho nádr�e olej p�es sadu vým�nných fi ltr�. Filtrací lze zachytit ne�istoty od cca 1 μm výše. Výhody tohoto systému jsou prakticky stejné jako u �išt�ní elektrostatického.

�išt�ní hydraulických olej�– dehydrátory

V p�ípad�, �e se do hydraulického systému dostane ne�ádoucí voda jsou nasazovány dehydrátory, které z oleje vodu odstraní. Pou�ívá se i vakuová separace nebo separace v odst�edivkách. Výhodou dehydrátor� je, �e odstraní vodu z hydraulického oleje a zárove� vysuší celý hydraulický systém.

Hodnocení �istoty hydraulických olej�

K hodnocení �istoty hydraulických olej� lze p�istupovat dv�ma zp�soby:

• provozní diagnostika – vakuová membránová filtrace, kdy se metodou MPC stanovuje potenciál k tvorb� úsad, vyhodnocuje se mno�ství nerozpustných ne�istot v oleji; metoda RULLER – stanovení mno�ství antioxidant� v oleji,

• podrobn�jší rozbor v certifikované tribologické laborato�i s protokolem a výsledkem hodnocení.

Odpadní ropné produkty a jejich regenerace

Upot�ebené hydraulické oleje se dále recyklují. Firmy pou�ívající hydraulické a další oleje mají ze zákona o odpadech povinnost p�edcházet vzniku odpad� a omezovat jejich mno�ství.

Recyklace upot�ebených hydraulických olej� je souhrn technologických proces�, které umo�ní návrat oleje do stávající nebo nové aplikace. Recyklace zahrnuje jak regeneraci, tak i ošet�ování oleje.

Vým�na oleje za nový se provádí podle po�tu provozních hodin za�ízení ur�ených jeho výrobcem, kdy se p�edpokládá, �e jakostní parametry oleje, i p�es jeho pravidelnou regeneraci, ji� p�ekro�ili hranici pro bezpe�né provozování daného za�ízení.

T�etí �ást �lánku naleznete zde

Plast Form Service »

Foto, ilustr: ALFA CHROM servis s.r.o.

Tuto problematiku rozebíral Ing. Lubomír Zeman na seminá�i Formy a Plasty Brno 2017, po�ádaném firmou SVOBODA: