PROCESY STABILIZACJI WŁASNOW WYROBÓW W WTRYSKIWANYCH

Transkrypt

1 PROCESY STABILIZACJI WŁASNOW ASNOŚCI WYROBÓW W WTRYSKIWANYCH PLASTECH Henryk Zawistowski Konferencja Techniczna :PLAST INVENT 01 Ossa, - paŝdziernik 01r. Problem: Pozorna zgodność wymiarów z dokumentacją wyrobów w chwili odbioru, Samorzutne uszkodzenia wyrobów w trakcie uŝytkowania. wynikają z cech budowy tworzyw 1 Tworzywa są materiałem polimerowym, którego własności technologiczne i uŝytkowe nie mają Ŝadnych cech wspólnych z obróbką i stosowaniem metali cząsteczkowy model obudowy telefonu upakowanie stopień degradacji (niszczenia) METALE: - stała struktura pod obróbki i uŝytkowania. (zmiana struktury następuje w wyniku dodatkowej obróbki cieplnej wykonanego wyrobu i jest kontrolowana) - niezmienne własności niezaleŝnie od temperatury uŝytkowania orientacja krystalizacja struktura wyrobu wynika z budowy atomowej 3 STRUKTURA WYROBU PROJEKT PRODUKCJA UśYTKOWANIE kierunek ORIENTACJI NABYTE stopień KRYSTALICZNOŚCI stopień UPAKOWANIA DEGRADACJA łańcuchów w kaŝdym miejscu inne i zmienne pod uŝytkowania: MECHANICZNE, SKURCZ oraz WADY TECHNOLOGICZNE geometria wyrobu tworzywo wymiary i tolerancje PROJEKTOWANE zjawiska zachodzące w formie NABYTE wpływ otoczenia warunki uŝytkowania W WARUNKACH UśYTKOWANIA 7 1

2 Zmiany własności wyrobów wtryskiwanych: Własności uŝytkowe wyrobów wtryskiwanych: Własności projektowane Własności uzyskane pod procesu ZałoŜone pole tolerancji? Własności uŝytkowe Zmiany własności pod uŝytkowania Własności projektowane Własności nabyte +80ºC -ºC wilgotność +80ºC 8 9 NABYTE STABILIZACJA TERMICZNA WYPRASEK W WARUNKACH UśYTKOWANIA zróŝnicowany skurcz, inny w kaŝdym miejscu wypraski, dokładność wymiarowa stan napręŝeń własnych wypaczenia pęknięcia wady uŝytkowe wymiary zmieniające się w ie uŝytkowania rozszerzalność cieplna (-10 > niŝ metale) skurcz wtórny chłonność wilgoci - pęcznienie -wygrzewanie -kondycjonowanie własności mechaniczne I deformacje zaleŝne są od kierunku orientacji, 10 charakter obciąŝeń 11 WYMIARY I TOLERANCJE KONSTRUKCYJNE I PRODUKCYJNE WYPRASEK FORMA dokładność wymiarowa PRODUKCJA WTRYSKIWANIE FORMA 1h Wymiar formy Wymiar produkcyjny wypraski Tolerancja produkcyjna TT Skurcz przetwórczy (1 h) Skurcz wtórny ( h) Tolerancja wykonania formy Rozszerzalność cieplna formy UśYTKOWANIE Tolerancja konstrukcyjna TK Chłonność wilgoci, rozszerzalność cieplna wypraski 1 Wymiar uŝytkowy wypraski 13 wymiar

3 wymiar wypraski S 0 1 SW 3 kształtowania Pomiar kontrolny zgodność z dokumentacją 1 h okres zgodności odbiór ok. 7 dni PA chłonność wilgoci (pęcznienie) zmiana wymiaru pod uŝytkowania TOLERANCJA WYMIARU chłonność wilgoci rozszerzalność cieplna skurcz wtórny Wytwórca wyrobów odpowiada wyłącznie za wymiary produkcyjne L T i T T. Wszystkie normy dokładności wymiarowej dotyczą wymiarów i tolerancji produkcyjnych. Wymiary uŝytkowe (konstrukcyjne) są zmienne w ie i róŝnią się od wymiarów produkcyjnych. 1 1 PYTANIE Kto odpowiada za jakość końcową wyrobu? PRODUCENT, który nie zna warunków uŝytkowania? czy KONSTRUKTOR, nie znający zmian zachodzących w wyrobie po odbiorze? wymiar wypraski S 0 1 wymiar po kondycjonowaniu SW 3 Pomiar kontrolny zgodność z dokumentacją odbiór TOLERANCJA WYMIARU PA - wahania wilgotności - rozszerzalność cieplna kształtowania 1 h wymiar po stabilizacji termicznej rozwiązanie W okresie poprodukcyjnym stosować: dla zmniejszenia wpływu zróŝnicowania skurczu wtórnego i minimalizacji napręŝeń własnych PROCES STABILIZACJI TERMICZNEJ dla przyspieszenia wchłaniania wilgoci wyrobów z PA KONDYCJONOWANIE efekty stabilizacji termicznej wyprasek Zmniejszenie napręŝeń własnych ryzyka tworzenia rys napręŝeniowych. Ujednorodnienie stopnia krystalizacji minimalizacja skurczu wtórnego polepszenie własności

4 OBRAZ WAD WEWNĘTRZNYCH W ŚWIETLE SPOLARYZOWANYM WYKRESY NAPRĘśEŃ WŁASNYCH W WYPRASCE WTRYSKOWEJ węzeł cieplny δt + + δp = δv spiętrzenia napręŝeń linia łączenia Σδ=? S- GRUBOŚĆ ŚCIANKI A) B) C) D) NAPRĘśENIA SPOWODOWANE SKURCZEM (TERMICZNE) NAPRĘśENIA SPOWODOWANE UPAKOWANIEM TWORZYWA (CIŚNIENIOWE) NAPRĘśENIA SPOWODOWANE PRZECHŁODZENIEM CZOŁA STRUMIENIA STAN NAPRĘśEŃ WYPADKOWYCH NIEOKREŚLONY OSTATECZNY STAN NAPRĘśEN JEST STANEM NIEOKREŚLONYM. JEDYNYM WSKAśNIKIEM ICH WYSTĘPOWANIA SĄ PĘKNIĘCIA (RYSY NAPRĘśENIOWE) LUB WYPACZENIA. 1 zaburzenie przepływu POWIERZCHNIOWE RYSY NAPRĘśENIOWE WYPRASKI PBT POWSTAWANIE RYS NAPRĘśENIOWYCH I PĘKNIĘĆ WYRASKI Powierzchnia zewnę zewnętrzna rysy napręŝeniowe 0µm PA 0 pęknięcie 3 FRAGMENT ŁOśYSKA ŚLIZGOWEGO Z PA zalecana stabilizacja termiczna SKURCZ PRZETWÓ PRZETWÓRCZY I WTÓ WTÓRNY W ZALEś ZALEśNOŚ NOŚCI OD TEMPERATURY FORMY WTÓRNY TF = 0ºC - amorficzna warstwa 1. powierzchniowa PIERWOTNY TF = 90ºC (PA + WŁÓKNO SZKLANE) warstwa rdzeniowa o wykształconych 3. sferolitach struktura amorficzna SKURCZ - drobno-krystaliczna. warstwa podpowierzchniowa 3. WZDŁUś - zła odporność na ścieranie, kruchość W POPRZEK 0 C WZDŁUś W POPRZEK 10 C

5 PROCES STABILIZACJI TERMICZNEJ WYPRASEK L [mm] Ostateczny wymiar wypraski: forma gorąca = wysoka krystaliczność L 1 z formy gorącej L forma zimna = niska krystaliczność z formy zimnej WYGRZEWANIE POWOLNE SCHŁADZANIE L 1 L (1 h) 00 ZALECENIE: porządany jak największy skurcz przetwórczy optimum log(t) 8 Tworzywo PS SB SAN ABS PMMA PC PC/ABS PE PP PA PA. PA11,1 POM PES PPS PSU LCP PEK Temperatura wygrzewania ºC lub zbędne na ogół zbędne zbędne zbędne (100) - 1 zbędne brak danych Czas wygrzewania min. 1 - do Parametry wygrzewania stabilizacyjnego NIEUSUWALNE: - duŝa i nieprzewidywalna rozszerzalność cieplna, - skutki orientacji deformacje, anizotropia własności kondycjonowanie Naturalna absorpcja wilgoci z otoczenia na przykładzie róŝnych tworzyw Tworzywo Chłonność wilgoci (%) Klimat normalny temp. W wodzie otoczenia 3ºC, wilgotność temperatura 3ºC względna otoczenia 0% Chłonno onność wilgoci róŝnych tworzyw PE 0,0 0,0 PP absorpcja wilgoci [%] NATURALNA ABSORPCJA WILGOCI Z OTOCZENIA NA PRZYKŁADZIE RÓśNYCH TWORZYW CAB PA PS SB SAN ABS CA/CAB PMMA PA PA. PA 11 PA1 0, 0,3 0,3 0, 1,, 0,3,7 3,,,9 0,8 1, 0,7 1,1 0, 0,7 1, 1,7 1,,0 8, 1 7, 10 1,8,3,,8 ABS PMMA PA amorf. POM, 3,0 0, 0,3,0 7,0 0, 0,9 PC PET+GF PBT 0, 0, 0, 1,0 0, PBT+GF 0, [h] 3 PC 9 0,3 0, 3

6 Kondycjonowanie metody kondycjonowania Maksymalne zmiany wymiarów i przyrost masy wyprasek z PA w środowisku wodnym i klimacie naturalnym Proces kondycjonowania ma na celu przyśpieszenie zmian wymiarowych związanych z pęcznieniem wyrobu oraz stabilizację własności uŝytkowych wyrobów. Metody kondycjonowania: składowanie na powietrzu ( -8 tygodni) składowanie w workach z wodą (kilka dni) przetrzymywanie w kąpieli wodnej (0-90 C, 0 godz.) przetrzymywanie w komorze klimatyzacyjnej ( 0 C/9 % wilg) przetrzymywanie w atmosferze pary nasyconej (110 C) 3 METODY KONDYCJONOWANIA 38 Uwagi technologiczne Kondycjonowanie w temperaturze powyŝej 80 C moŝe powodować przebarwienia powierzchni, osady, wydzielanie monomeru, odkształcenia wyprasek. składowanie na powietrzu (-8 tygodni) Składowanie w workach z wodą (kilka dni) Kondycjonowanie w temperaturze powyŝej 9 C moŝe dodatkowo powodować utlenianie materiału. przetrzymywanie w kąpieli wodnej (0-90 C, -0 godz.) przetrzymywanie w komorze klimatyzacyjnej (0 C/9% wilg) Kondycjonowanie w wodzie nie moŝe być stosowane przy wyrobach z PA z dodatkiem włókna szklanego, moŝe powodować rdzewienie zaprasek. przetrzymywanie w atmosferze pary nasyconej(110 C) W wyrobach z PA dla motoryzacji kondycjonowanie staje się obligatoryjne zalecane warunki dla wyprasek o grubości ścianek do mm (0 C/7% wilg. wzgl./8h) 0 1 Procedura postępowania dla obsługujących komory do kondycjonowania 1. Części przesypać do skrzynek z otworami.. OdwaŜyć 10 szt.- cięŝar zapisać w zestawienie (komputer). 3. Po wstawieniu skrzynek do szafy zachować odstęp około cm pomiędzy ścianami szafy i pomiędzy sztaplami. obserwować komorę aŝ do osiągnięcia parametrów: 0ºC, 90% wilgotności wzgl. (około godz.). Po osiągnięciu zalecanych parametrów zamieścić informacje na komorze o godzinie otwarcia (minimum kondycjonowania 8 godz.)

7 . Czas 8 godzin odliczany jest od pełnej godz. (np. 7.0 liczymy od godz. 8.00) Wpływ wilgoci na własnow asności mechaniczne PA 7. Pobrać 10 szt. i odwaŝyć - uzyskany wynik waŝenia zapisać do zestawienia (komputer) 8. Po automatycznym przeliczeniu przyrost cięŝaru oznacza ilość wchłoniętej wody ponad 1,10 %. Jest to warunek uzyskania wytrzymałości umoŝliwiającej montaŝ elementów o grubości ścianki do mm w podzespołach. Właściwości Moduł E (MPa) Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) WydłuŜenie (%) Udarność (kj/m ) PA po wtrysku po kondycjonowaniu PA. po wtrysku po kondycjonowaniu , KAMIEŃ SZKŁO METAL DZIĘKUJĘ TWORZYWO SZTUCZNE Tworzywa łącz czą własności wielu materiałów DREWNO 9 1 7