METODA INJEKCIONOG (BRIZGANJA) PRESOVANJA

1. UVOD

Projektovanje i izrada alata za tehnologiju injekcionog brizganja se u svetu zasniva nakorišćenju trodimenzionih softverskih alata koji su postali sastavni deo procesaprojektovanja i proizvodnje. Najčešće je u pitanju upotreba 3D CAD sistema koji rezultuje kompleksnim formama koje ne bi bilo moguće formirati korišćenjem dvodimenzionih grafičkih alata. 3D CAD sistem na osnovu projekta komponente, daje projekat odgovarajućeg alata za tehnologiju injekcionog brizganja što omogućava realizatorima alata brz, jednostavan i pouzdan postupak realizacije alata najsloženijih formi.

1.1. Postupci prerade plastike i vrste materijala

Plastične mase odnosno polimeri najvećim djelom dobijaju iz produkata nafte kao što je prikazano na (slici 1).Petrohemijski postupak dobijanja polimera

Slika 1. Tok Slika.1 Petrohemijskog postupka proizvodnje polimernih materijala

Od sirovina se konačni proizvodi od plastičnih masa dobivaju postupcima oblikovanja i preoblikovanja.

Najčešći su postupci oblikovanja proizvoda od polimernih materijala:

T- termoplastiD- duromeri

Termoplasti su polimeri koji se mogu više puta zagrijavati i pretapati, preoblikovati, a da pri tom ne gubi svoje osnovne mehaničke osobine.Duromeri su polimeri koji se ne mogu ponovo zagrijavati i pretapati.

1

Naziv postupka prerade PrimjenaInjekciono presovanje T i DPresovanje DDuvanje DRotaciono livenje T i DEkstrudiranje TVišekomponentno injekc. pres. TZavršna obrada T i D

Zastupljenost postupaka prerade

Slika 2. Zastupljenost postupaka prerade polimernih materijala

Presovanje

Postupak presovanja koristi se uglavnom za izradu proizvoda od duroplasta. Odmjerava se količina polimera, u obliku granulata ili prethodno oblikovanog komada, ubacuje u zagrijani donji dio kalupa. Nakon punjenja se na gornji dio kalupa djeluje dovoljnim pritiskom kako bi se ispunile sve šupljine kalupa polimerom. Formirani se izradak, a po otvaranju kalupa izbacuje izbacivačem.

Slika 3. Postupak presovanja polimera

Injekciono presovanje - brizganja

2

eksrudiranje

injekciono presovanje

duvanje

presovanje

ostalo

Granulat se zbija u zoni grijača te se rastopljen polimer, potiskivan pužnicom, utiskuje u čelični kalup. Uslijed hlađenja u kalupu polimer očvrsne, poprimajući oblik kalupa, kalup se otvara i izradak izbacuje djelovanjem pogodnog istiskivača. Troškovi nabavke i instalacije mašine za injekciono presovanje visoki su te se ovaj postupak koristi u proizvodnji većih serija izradaka.

Slika 4. Šematski prikaz injekcionog presovanje

Ekstrudiranje

Ekstrudiranje je kontinuirani proces namijenjen izradi jednodimenzionalnih (cijevi, namjensih profila) i dvodimenzionalnih (trake, ploče) profila. Ekstrudiranje je proces koji obuhvata:1. priprema granulata i njego mješanje2. pripreme tekućeg polimera njegovo mješanje,3. protiskivanja tekućeg polimera kroz alat i 4. po izlazu iz alata ekstrudat (profil) se skrućuje, odcjeca na zadatu dužinu.

Slika 5. Šematski prikaz ekstrudiranja polimjera

3

2. ALATI ZA INJEKCIONO PREŠANJE – BRIZGANJE

2.1 Zadaci i zahtjevi od alata: tehnološki : u jednom radnom ciklusu kompletno oblikovati jedan ili više proizvoda te

preuzeti tečnu masu, razdijeliti je, popuniti šupljine, ohladiti ( zagrijavati kod duroplasta i elastomera), prevesti je u čvrsto stanje i izbaciti proizvod.

konstrukcijski: treba preuzeti sile bez deformacija, osigurati potrebna kretanja alata pri otvaranju, zatvaranju i izbacivanju proizvoda te osigurati tačno vođenje dijelova alata.

funkcionalni: sistem oblikovanja i odzračivanja, temperiranje (hladenje ili grijanje),izbacivački sistem, vođenje i centriranje, prihvat na presi, prihvat opterećenja i prijenos potrebnog kretanja.

2.2 Podjela alata za brizganjeKriterijum podjele Vrste alataBroj gnijezda u alatu sa jednim gnjezdom sa više gnjezdaVrsta ulivnog sistema sa skrućenim ulivnikom s ne skrućenim ulivnikomBroj razdjelnih ploča s 2 razdjelne ploče s tri razdjelne ploče etažni alatNačin vađenja proizvoda zbacivač klizać čeljust vijak

2.3 Šematski prikaz alata za brizganje diska sa jednim gnjezdom

Slika 5. Alat za injekciono brizganje

4

1. Centrirni prsten – omogućava pravilno postavljanje i centriranje alata u odnosu na osu mlaznice mašine.

2. Nepomična ili uljevna stezna ploča – služi za stezanje alata na nepomičnu stranu mašine, obično je veća radi lakšeg stezanja.

3. Ulivni kanal – sprovodi masu u razvodne kanale i kalupnu šupljinu, čvrsto pritisnuta.4. Ploča s matričnim umetkom – u njoj se izrađuju gnijezda ili upresovani umetci,

ugraduje ulivni kanal, izraduju razvodni kanali i kanali za hladenje.5. Matrica – segmentni umetak – vrsto spojen u matričnu ploču (poz. 5), a može biti

izraden u samoj ploči.6. Žig – segmentni umetak – čvrsto upresovan u ploču žigova (poz.7), a može biti

izraden u samoj ploći.7. Ploča s žigovima služi za smještaj žigova, prolaz izbacivala (poz. 8), protupritisnog

izbacivača (poz.15).8. Izbacivač – služi za odvajanje i izbacivanje proizvoda iz gnijezda. Svako gnijezdo

treba imati svoj izbacivač.9. Jezgra – oblikuje dio proizvoda10. Temeljna ploča – služi za prihvat ploče sa žigovima. O njezinoj debljini ovisi krutost

alata.11. /12. Ploče izbacivackog sistema – ploča (poz.11) povezuje izbacivače,

a ploča (poz.12) prenosi sile za izbacivanje s potiskivača (poz.19)13. Odstojnici – visina odstojnika odreduje dužinu hoda izbacivča.14. Pomična ili izbacivacka stezna ploča – služi za stezanje alata na pomičnu stranu stroja15. Protupritisni izbacivač – preuzima opterecenje.16. ./17. Vodilica i vodeća čaura – služe za tačno vođenje alata.18. . Centrirni prsten – za tačno centriranje pomične strane.19. . Potiskivač ili potisni trn – prenosi silu za pokretanje izbacivačkog sistema. Njegova

dužina treba osigurati hod izbačivača.20. Povratna opruga – služi za povrat izbacivačkog sistema.21. Spojni vijci.22. Proizvod (otpresak).23. Kanali za hladenje (temperiranje) – trebaju biti što bliže kalupu.

Na slici 6. je prikazana faza izbacivanja proizvoda iz alata sa četiri gnjezda.

5

2.3 Mašina za injekcijono brizganje

Brizgalica se sastoji od nepomične ili ulivne strane i pomične ili izbacivačke strane.

Slika 7. Glavni sklopovi i djelovi brizgalice

2.4 Procesi pri injekcionom prešanju – brizganju

Plastificirana masa

Masu treba što brže ubrizgati u kalup da pritisak i temperatura budu svuda isti.Time se postiže ujednačena struktura materijala i ravnomjerno stezanje po cijeloj zapremini proizvoda bez napetosti i izvitoperenja.U stvarnosti nije tako. Otpor strujanja u ulivnom kanalu smanjuje pritisak za vrijeme ubrizgavanja. Nejednoliko hlađenje mase u dodiru sa stijenkom kalupa (kavitacija) uzrokuje neravnomjernu strukturu. Povoljnim izborom utjecajnih veličina (režimi rada) moguće je dobiti proizvod s optimalnim svojstvima.

Orjentacija molekula

6

Molekularni lanci plastificirane mase prije ubrizgavanja su amorfni, dakle bez orjentacije, što znači da su svojstva mase nisu ista na svakom mjestu i u svakom smjeru (sl.8). Čestice i vlaknasta struktura mase pri strujanju kroz ulivnik se zakreću i istežu u smjeru strujanja (sl.9). Ako čestice mase na rubnom području dođu u dodir s relativno hladnijom stijenkom kalupa, snizuje im se temperatura i postaju žilavije. Njihova je brzina strujanja manja u odnosu na brzinu cestica u unutrašnjosti kalupa.

Slika 8. Amorfna strukturaČestice u unutrašnjosti su duže tekuće i brže u odnosu na rubne, što smanjuje njihovo istezanje i smicanje u procesu ubrizgavanja, dopunjavanja i hladenja. Kavitacija u unutrašnjosti troši manje toplote pa je temperatura tih čestica viša. Duže im je vrijeme skrućivanja i znatno manje napetosti (relaksacija). Orjentacija tih molekula je manja od onih na rubnom podrucju. Hlađenje u hladnom kalupu zadržava prethodno orjentirano stanje mase sa zakrenutim i istegnutim česticama . Naknadno nastojanje mase da se vrati u početno amorfno stanje može uzrokovati skupljanje i deformaciju proizvoda te uticati na njegovu upotrebnu vrijednost.

Slika 9. Orjetacija molekulske strukture.

2.5 Primjeri uporeba injekcionog brizganja polimera

a) Prikaz alata za izradu plastičnih čakica slika 10.

7

b) Primjer alata za izradu poklopaca glave vijka

Osnovni elementi alata

Svaki alat se sastoji od dvije cjeline koje se vezuju za odgovarajuće jedinice mašine za livenje pod pritiskom

-nepokretnog dijela koji se vezuje za nepokretni dio mašine i u vezi je sa jedinicom mašine za ubrizgavanje i

-pokretnog dijela koji je u vezi sa jedinicom za zatvaranje i otvaranje alata.

Ove dvije cjeline alata dodiruju se kod zatvorenog alata po ravni otvaranja (odnosno podeonoj ravni).

Slika 1.b) CAD Model proizvoda

8

Sl.2.b)Sklop nepokretnog dijela alata za injekciono presovanje

Sl.3.b) Exploded view nepokretnog dijela alata za injekciono presovanje

9

Sl.4.b)Sklop pokretnog dijela alata za injekciono presovanje

10

Sl.5.c)Exploded view pokretnog dijela alata za injekciono presovanje

11