В первой из четырех статей мы сфокусируемся на термопластавтомате и системе выталкивания как на источниках проблем.
Дата: 08.01.2018
Если крестовина толкателя в термопластавтомате погнута, то нагрузка на систему выталкивания будет распределяться неравномерно.
Причин, почему ломает толкатель, может быть десятки. И лишь малое их количество касается непосредственно толкателей. В этой статье мы поговорим о термопластавтомате и системе выталкивания как об источниках проблем.
Если в инжекционно-литьевой машине погнута крестовина толкателя (также известная как плита толкателя) или если изношена тонкая направляющая втулка, плита толкателя будет двигаться под некоторым углом, и нагрузка будет неравномерной.
Обычно это становится заметным, потому что дополнительные толкатели не входят в отверстия подвижной плиты или трутся об них. Погнутые стальные крестовины могут быть выпрямлены с помощью гидравлического пресса, а чугунные, скорее всего, треснут.
Если вы столкнулись с проблемой прогиба плиты толкателей, то основная причина, вероятнее всего, не в толщине плиты.
Самый частый фактор, приводящий к неравномерной нагрузке на плиту толкателя, — это немного отличающаяся длина дополнительных толкателей. Толкатели либо слишком длинные, либо разной длины — это основная причина прогиба крестовины. Если у пресс-формы есть хвостовики, вкручиваемые в плиту толкателей, и они разной длины или один из крепежных болтов не затянут, нагрузка на плиту толкателей также будет неравномерной. Несколько поставщиков комплектующих для пресс-форм продают стандартизированные хвостовики. Если у вас хвостовики по индивидуальному дизайну, убедитесь, что они не врезаются в заднюю часть плиты хвостовика, потому что это распространенная причина прогиба плиты хвостовика или ее трещины.
Если пресс-форма оборудована пружинными контртолкателями, но одна или несколько пружин сломаны, плита толкателей деформируется или прогнется. То же самое произойдёт, если пружины разной длины или если предварительный натяг отличался из-за разной глубины развальцовочных отверстий. Я стараюсь не использовать пружинные контртолкатели. Однажды у меня был случай с заклинившей в выдвинутом положении системой пружинных контртолкателей. Мастер с силой ударил по плите толкателей латунной тягой, система разблокировалась и резко захлопнулась об ограничители, хорошо, что не об пальцы. Как-то мне сказал один человек, что любит пружины. «Они уменьшают время установки, потому что не требуется подсоединять толкатели». Полагаю, что в машине он тоже не пристегивается ремнем безопасности.
Другими причинами неравномерной нагрузки на плиту толкателей могут стать расположение толкателей и усилие, требуемое для выталкивания изделия. Это касается случая с одним центровочным гнездом.
При неравномерной нагрузке плита толкателей будет выгибаться, наклоняться или скручиваться. Это запускает цепную реакцию. Если плита толкателей имеет систему направляющих, то направляющие втулки износятся преждевременно.
Это может привести к выгибанию и поломке толкателей. Форма сквозных отверстий во вставках может стать эллиптической или яйцеобразной. Это приведет к тому, что толкатели будут давить на изделия неравномерно. Результатом может стать деформация изделий или их залипание в пресс-форме, а также разная высота толкателей относительно линии разъема.
Вы когда-нибудь задумывались, почему в пресс-формах круглые ограничители между плитой толкателей и плитой смыкания? Они нужны на случай попадания грязи или обломков между двух плит, чтобы некоторые толкатели или все толкатели смогли пройти ниже линии разъема на толщину загрязнения. Головка толкателя, опускающаяся ниже линии разъема, может вызвать залипание изделия при выталкивании. Если головка толкателя находится ниже кулачка, то головка или кулачок могут повредиться при смыкании формы. Ограничители уменьшают площадь контакта между двумя плитами и позволяют некоторому количеству грязи накапливаться, не влияя на положение системы выталкивания.
Иногда ограничители убираются для того, чтобы освободить место под головку знака или для чего-то еще. Тогда может появиться проблема с опорой. Всегда лучше иметь ограничители под или рядом с компонентами, которые могут оказывать давление на плиту толкателей, такими как ползуны или толкатели. Также хорошо, если ограничители находятся около отверстий под толкатели. Если положение отвода настроено неверно, колонки толкателей могут тянуть и деформировать плохо закрепленную плиту толкателей.
Корпус толкателя обычно открыт с двух концов пресс-формы, один из концов часто находится наверху, когда пресс-форма установлена на ТПА. При литье маленьких изделий с поднутрениями не редкостью бывают случаи, когда изделия отскакивают от гнезда при выталкивании и оказываются внутри корпуса толкателя. Из-за этого плита толкателя может выгибаться во время последующих циклов. Это легко можно исправить, поставив заглушки на корпус. Заглушки дают и другие преимущества. Они являются хорошей мерой предосторожности от несчастных случаев при использовании плит толкателя с пружинами — гораздо более эффективной, чем покрытие краев плит оранжевой краской, которое требует Федеральное агентство по охране труда и здоровья. Заглушки помогают предотвратить повреждение пресс-формы персоналом, пытающимся выдвинуть плиту толкателей с помощью лома, когда головка толкателя находится под кулачком. В отличие от экрана, ограничители, которые обычно расположены между прижимной плитой и плитой толкателей, могут быть добавлены между плитой хвостовика и опорной плитой. Это создаст щель в 3/16 дюйма, благодаря которой грязь, обломки и посторонние мелкие предметы не приведут к прогибу или задиру плиты толкателей. Я предлагаю этот вариант, потому что большинство процессоров выдвигает толкатель вперед так, что он упирается в опорную плиту, даже если ход инжекции с запасом, вместо того, чтобы остановить его на небольшом расстоянии.
Всегда используйте в пресс-форме шаблоны систем выталкивания, рекомендованные Ассоциацией индустрии пластмасс (PLASTICS) и подходящие к вашей форме. Если у вас нет этих шаблонов, достаньте копию рекомендаций по сборочным размерам сменных пресс-форм AN-109. Наладчик будет решать какую схему выталкивания использовать. Надеюсь, он выберет схему, которая не повредит пресс-форму. Гидравлические цилиндры толкателей на маленьких ТПА имеют усилие выталкивания от 1 до 5 тонн. У больших ТПА оно может доходить до 80 тонн. Это сила, с которой необходимо считаться! Если в большой пресс-форме дополнительные толкатели не находятся на достаточном расстоянии друг от друга, плита будет выгибаться в середине — по направлению к опорной плите.
И наоборот, если дополнительные толкатели расположены слишком далеко, некоторые головки толкателей будут толкать литник и изделия в средней части пресс-формы и плита будет прогибаться, на этот раз от опорной плиты. Поэтому убедитесь, что толкатели распределены равномерно, чтобы усилие было одинаковым во всех местах плиты толкателей.
Дополнительные болты, скрепляющие плиту хвостовика и плиту толкателей, обеспечивают повышенную прочность и предотвращают скручивание или прогиб этих двух плит. Однако гораздо больший и важный эффект они оказывают именно на плиту хвостовика. Дополнительные болты около возвратных колонок, ползунов и любых групп толкателей защищают не слишком прочную плиту хвостовика от отделения от плиты толкателя при отводе блока.
Согласно формуле расчета прогиба прямоугольной плиты в конкретных условиях, сопротивление плиты прогибу пропорционально ее толщине в третьей степени. По той же формуле длина без поддержки также пропорциональна третьей степени. Вот почему так важно, чтобы толкатели были распределены равномерно.
Эта формула расчета прогиба важна при литье изделий с большой площадью проекции или при определении толщины опорной плиты или толщины плиты матрицы в горячеканальной пресс-форме. Но в отношении плиты толкателей стандартная толщина в 1 или 1,125 дюйма практически всегда бывает достаточной. Если вы столкнулись с проблемой прогиба плиты, скорее всего, причина не в толщине плиты, а в неравномерной нагрузке.
Я встречал один или два раза плиту толкателей толщиной в 1,375 дюйма на большой пресс-форме, однако это лишь потому, что она была просто превращена в решето отверстиями под опорные колонны и прочие компоненты пресс-формы.
Плита толкателей должна ходить параллельно центральной оси пресс-формы и получать равномерно распределенную нагрузку.
Однажды я даже решился на термообработку плиты толкателей, сделанную из стали S-7, и расположил ее на направляющих с линейными шарикоподшипниками. Изделие было электрическим разъемом из жидкокристаллического полимера. Но причина была не в возможном прогибе плиты. Основная проблема была в том, что допуски по высоте головки толкателей были от +0,0000 до -0,0005 дюйма. Если головка хоть чуть-чуть погрузится в более мягкую поверхность плиты толкателей, или если плита толкателей хоть немного не отцентрована, изделия будут с браком.
Хоть это и не относится к теме статьи, я бы хотел отдельно отметить, что головки толкателей должны быть на 0,0005-0,0015 дюйма ниже поверхности изделий, которые они выталкивают. Это не даст изделию подвиснуть на головке и не потребует дополнительных движений толкателя. Кроме того, это уменьшит следы от выталкивания на самом изделии. С другой стороны, если головки толкателей слегка вдавлены в изделия, могут возникнуть проблемы эстетического характера, связанные с турбулентным движением расплава, особенно на тонкостенных изделиях. Такое может случиться при литье изделий с рельефом, формируемым гравировкой в стали.
Термическое расширение — это основная причина отклонения толкателей от оси, особенно на больших пресс-формах, работающих при повышенных температурах. То, что плита толкателей свободно двигается вперед и назад не значит, что она не заблокируется в процессе эксплуатации. Пуансон и опорная плита редко имеют температуру окружающей среды. А температура плиты толкателей почти всегда равна температуре окружающей среды. Если плита пуансона начнет расширяться (или сжиматься) а плита толкателей нет, некоторые из толкателей перестанут быть параллельными, обычно крайние. Все зависит от разницы температур и расстояния между крайними толкателями.
Проблему термического расширения можно легко решить двумя способами: во-первых, увеличить контур охлаждения (водяной или масляный) на плите толкателей. Во-вторых, если плита толкателей двигается по направляющим, разместить направляющие на опорной плите, а не прижимной. Я предпочитаю устанавливать направляющие на опорной плите в любой пресс-форме.
Если вы когда-либо задавались вопросом, нужна ли система выталкивания на направляющих, то спросите себя, тяжелые ли плиты и превышает ли количество циклов 100 000 в год? Если хотя бы на один из вопросов вы ответили да, то направляющие обязательно нужны. В противном случае толкатели износятся раньше времени и в результате будут давать облой. Даже если на оба вопроса вы ответили нет, направляющие не будут лишними, поскольку снижают износ и предотвращают повреждения толкателей. Ассоциация индустрии пластмасс опубликовала Классификацию пресс-форм для литья под давлением термопластичных материалов. В ней указано, что пресс-формы 101 и 401 типа должны использовать систему выталкивания на направляющих, также она рекомендуется для пресс-форм типа 102 и 402. Интересно, что Майк Ноггл и Чак Брюер мл. совместно с Джеком Келли и Джимом Аткинсом составили эту классификацию пресс-форм и передали ее в торгово-промышленную ассоциацию в 1978 году.
Очень большие пресс-формы должны иметь 6 или 8 контртолкателей против обычных 4. Дополнительные контртолкатели обеспечивают плавный отвод плиты толкателей. А если плита толкателей не прикреплена к крестовине ТПА, то они снижают давление на поверхность плиты матрицы.
Такая же ситуация с небольшими пресс-формами из предварительно закаленной или более мягкой марки стали. Некоторые быстросъемные вставки поставляются только с двумя контртолкателями, заметно меньшего размера, чем требуется для пресс-формы, использующейся в течение долгого времени.
Подводя итог: во избежание повреждения толкателей плита толкателей должна двигаться параллельно центральной оси пресс-формы, а плиты должны получать равномерно распределенную нагрузку.
