Przetwórstwo tworzyw sztucznych formowanie wtryskowe 1

Transkrypt

1 Ćwiczenie: Przetwórstwo tworzyw sztucznych formowanie wtryskowe 1 dr inż. Andrzej PLICHTA / mgr inż. Kamil KOTWICA Formowanie wtryskowe jest stosowane głównie w przetwórstwie tworzyw termoplastycznych i w odniesieniu do nich zostanie ona omówiona. Proces ten polega na ogrzewaniu danego tworzywa do temperatury, w której następuje jego uplastycznienie, oraz na poddaniu uplastycznionego tworzywa działaniu ciśnienia wywołującego szybki przepływ (wtrysk) tworzywa do przestrzeni formującej. Ogrzewanie tworzywa następuje zazwyczaj w przestrzeni cylindrycznej znajdującej się w metalowym cylindrze ogrzewanym z zewnątrz, zamkniętym od tylnej strony ślimakiem (w przypadku starszych konstrukcji tłokiem), a z przedniej strony zakończony dyszą wtryskową. Przestrzeń formująca znajduje się w urządzeniu zwanym formą. Ponieważ wtryskiwaniu termoplastów nie towarzyszy (nieodwracalne) utwardzanie, tak jak w przypadku tworzyw termoutwardzalnych, dlatego nadlewy i nie zabrudzone braki można po rozdrobnieniu ponownie wtryskiwać. Należy jednak pamiętać, że wtórny przerób tworzyw (ze względu na częściową degradację tworzywa) stosuje się z reguły do wyrobów, którym nie stawia się zbyt dużych wymagań pod względem technicznym. Formowanie wtryskowe jest jedyną metodą, która umożliwia wytwarzanie wyprasek (gotowych wyrobów) o masie od mniej niż 1mg do ponad 10kg, w cyklach roboczych od kilku sekund do wielu minut, z minimalnym nakładem pracy na obróbkę końcową Budowa wtryskarki 1 - Forma, 2 - Cylinder, 3 - Ślimak, 4. -Grzejniki, 5, 6- elementy przekładni wprawiającej ślimak w ruch obrotowy, 7 wyłączniki krańcowe, regulujące wielkość skoku ślimaka, 8 lej zasypowy, 9 samozamykająca dysza wtryskowa, 10 hydrauliczny cylinder z tłokiem wywierającym siłę wtryskającą tworzywo, 11 manometr umożliwiający określenie ciśnienia zewnętrznego wtrysku, 12 ramię dźwigni kolanowej układu zamykania formy 1 Instrukcja opracowana na podstawie: Skryptu Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej z roku 1985 pod tytułem Technologia Tworzyw Sztucznych. Przetwórstwo, autorstwa J. Krzemińskiego Poradnika Wydawnictwa Naukowo-Technicznego z roku 2000 pod tytułem Tworzywa sztuczne, praca zbiorowa Poradnik Wydawnictwa Poradników i Książek Technicznych Plastech z roku 2015 pod tytułem Przetwórstwo tworzyw sztucznych. Ustawianie procesu wtryskiwania tworzyw termoplastycznych, autorstwa H. Zawistowskiego oraz S. Zięby

2 Przebieg procesu wtryskiwania Pod względem pracy samego urządzenia (mechanicznym) można wyróżnić 8 faz cyklu pracy wtryskarki: 1) zamknięcie formy, 2) dojazd cylindra, 3) wtrysk, 4) docisk i chłodzenie, 5) uplastycznianie, 6) odjazd cylindra, 7) otwarcie formy i wypchanie kształtki 8) przerwa 1. zamknięcie formy forma napęd 2. dojazd cylindra 3. wtrysk wypełnienie sprężyste dojazd 4. docisk i chłodzenie 5. uplastycznianie 6. odjazd cylinndra uzupełnienie skurczu objętościowego chłodzenie odjazd 7. otwarcie formy i wypchanie wypraski czas 8. przerwa Rys.2 Podstawowe fazy cyklu wtrysku 2

3 Analizując proces faz wtrysku pod względem technologicznym, można prześledzić zmiany stanu tworzywa w cylindrze wtryskarki i przebieg zjawisk zachodzących w formie. Są one decydujące dla geometrii oraz właściwości wypraski. Można podzielić je na: faza wtrysku (szybkiego wypełnienia) gniazdo formy zostaje wypełnione w 95 do 98 % objętości tworzywem pod ciśnieniem pozwalającym na pokonanie oporów płynięcia masy oraz zrealizować założonej prędkości wtryskiwania. Materiał jest wtryskiwany do formy za pomocą ruchu tłokowego ślimaka. Aby zapobiec cofaniu się strumienia stopu podczas wtryskiwania na przednią część ślimaka nakłada się elementy hamujące (Rys 3). Element ten zamyka się pod wpływem ciśnienia wywołanego wtryskiwaniem tworzywa. Tuleja w położeniu zamkniętym Rys. 3 Zawór zwrotny w postaci tulei Tuleja w położeniu otwartym faza sprężania w wyniku gwałtownego wzrostu ciśnienia w momencie całkowitego wypełnienia następuje dokładne odwzorowanie kształtu gniazda. Równocześnie następuje sprężyste upakowanie materiału. Wzrost ciśnienia w formie jest tak szybki, że występuje ryzyko rozwarcia lub odkształcenia formy. Faza ta zaczyna się w momencie określonym przez ustawienie tzw. punktu przełączenia rzeczywistego ciśnienia wtrysku na nastawione ciśnienie docisku (Rys. 6), faza docisku podczas chłodzenia tworzywa zachodzi bardzo duży skurcz objętościowy, który w fazie docisku musi zostać skompensowany stopionym materiałem (masą) z cylindra wtryskarki. Faza ta kończy się z chwilą zastygnięcia lub zamknięcia drogi przepływu najczęściej przewężki (punkt zakrzepnięcia). Nadal jednak trwa chłodzenie stopu straty skurczowe niezastygniętego rdzenia są kompensowane przez rozprężanie upakowanego w gnieździe, ściśniętego tworzywa, faza chłodzenia trwa przez cały czas oddziaływania ciśnienia docisku, a kończy się po osiągnięciu przez wypraskę temperatury usuwania. W niektórych przypadkach wypraski usunięte z formy są ochładzane dodatkowo w wodzie, w tunelu chłodzącym, oraz na przenośnikach taśmowych (np. zakrętki), 3

4 faza uplastyczniania (dozowania) włączanie obrotów ślimaka powoduje pobranie granulatu z leja zasypowego, ogrzanie i stopienie go, a równocześnie przemieszczanie przed czoło ślimaka stopionego tworzywa. Energia potrzebna do stopienia tworzywa pochodzi w 60% z wytwarzanego tarcia, a jedynie w 40% jest dostarczana przez ogrzewanie zewnętrzne. Można wydzielić trzy strefy w cylindrze wtryskarki: zasilania - pobierania tworzywa z zasobnika, sprężania - w którym zachodzi roztopienie masy oraz dozowania - transportu uplastycznionej masy na czoło ślimaka, powodując jego stopniowe przesuwanie ku tyłowi cylindra (Rys. 4). strefa dozowania strefa sprężania strefa zasilania Rys. 4. Przebieg zmian stanu tworzywa w kolejnych strefach standardowego ślimaka Ruch ten jest kontrolowany przez wytwarzanie tzw. ciśnienia spiętrzenia, które przeciwstawia się tworzącemu się ciśnieniu gromadzącego się tworzywa. Zatrzymanie obrotów ślimaka następuje w momencie osiągnięcia nastawionej drogi dozowania. W przypadku zastosowania otwartej dyszy, dekompresja (dodatkowe, lekkie wycofanie się ślimaka) niweluje możliwość wydostania się masy na zewnątrz tworzywa. W przypadku mas o mniejszej lepkości stosowane są dysze zamknięte, które otwierane są w wyniku docisku cylindra do formy (Rys. 5). Rys. 5 Samozamykająca się dysza wtryskarki 4

5 Parametry procesu wtryskiwania Opanowanie procesu wtryskowego formowania nowego wyrobu zawsze sprawia dużo kłopotu, przede wszystkim ze względu na dużą ilość parametrów procesu, współzależnych od siebie i mających decydujący wpływ na jakość wyrobu wtryskowego. Nowoczesne wtryskarki pozwalają na kontrolę szeregu parametrów nastawnych wtryskarki między innymi takich jak : - temperatury: zasypu, poszczególnych stref cylindra, dyszy oraz formy - ciśnienia oleju przy wtrysku oraz docisku - prędkość wtrysku - czas docisku - przeciwciśnienia - prędkość obrotów ślimaka - droga dozowania -wielkość poduszki resztkowej Parametry nastawcze mają bezpośrednie lecz złożone przełożenie na parametry procesu wtrysku. Na potrzeby niniejszego ćwiczenia laboratoryjnego omówione zostaną cztery parametry procesu wtrysku, które w sposób znaczący decydują o jakości już gotowego wyrobu: Temperatura wtrysku Temperatura wtrysku jest to temperatura uplastycznionego tworzywa, znajdującego się na czole ślimaka. Osiągnięta dla niej płynność (lepkość) tworzywa musi umożliwiać wypełnienie gniazda formy zadaną prędkością. Temperatura ta wynika z oddziaływania wszystkich parametrów procesu uplastyczniania - temperatur zasypu oraz poszczególnych stref cylindra, obrotów ślimaka czy drogi dozowania. Samo tworzywo ogrzewane jest w cylindrze wtryskarki dzięki dostarczaniu kontrolowanej ilości ciepła z grzejników cylindra oraz niepodlegającemu kontroli ciepłu powstającemu w wyniku oporów tarcia tworzywa podczas obrotów ślimaka. Udział ciepła tarcia w zależności od stosowanego tworzywa może stanowić od 15% (PA) do nawet 80% (PVC) ciepła całkowitego. Ilość ciepła niezbędnego do ogrzania danego tworzywa zależy od jego pojemności cieplnej. Tworzywa częściowo krystaliczne wymagają dostarczenia prawie dwukrotnie większej ilości ciepła niż tworzywa amorficzne. Przy doborze temperatury wtrysku należy pamiętać o właściwościach stosowanego tworzywa: 5

6 - odporność cieplna - stopione tworzywa mają bardzo ograniczony czas odporności termicznej (niektóre rzędu kilku minut), a ponad to ich cząsteczki łatwo ulegają zniszczeniu w wyniku oddziaływań mechanicznych (dużych sił ścinających) lub chemicznych (utleniania). Szybkiemu rozkładowi ulegają PVC, POM, PMMA; w obecności tlenu PA degraduje już powyżej 100 C, natomiast PC może przebywać w cylindrze kilkanaście godzin przy nieznacznym obniżeniu temperatury do ok. 160 C - przewodność cieplna - zarówno w stanie stałym, jak i płynnym tworzywa są złymi przewodnikami ciepła. Wpływa to na warunki ogrzewania i czas przebywania tworzywa w cylindrze. - temperatura przechodzenia w stan płynny i temperatura krzepnięcia - wyznaczają dopuszczalny zakres temperatur przetwórstwa. Dla tworzyw częściowo krystalicznych jego dolną granicę ściśle określa temperatura topnienia krystalitów. - zmienność lepkości - lepkość tworzyw amorficznych w zakresie temperatur przetwórstwa zmienia się od 5% do 20% co 1 C, natomiast tworzywa częściowo krystalicznych 1% - 5% co 1 C. Stąd przy wtryskiwaniu tworzyw amorficznych dopuszczalne wahania (tolerancje) temperatury ostatniej strefy i dyszy powinny mieścić się w zakresie ± 2 C a przy wtryskiwaniu tworzyw częściowo krystalicznych ±6 C - właściwości dodatków do tworzyw - należy pamiętać, że stosowane tworzywa sztuczne zawierają nie tylko polimer. W ich przetwórstwie należy również uwzględnić odporność termiczną addytywów takich jak barwniki czy środków utrudniających palność Na dobór temperatury wtrysku ma również znaczący wpływ forma, do której tworzywo będzie wtryskiwane. Prawidłowo zaprojektowana forma zapewnia odpowiednie stosunki dróg płynięcia do grubości ścianek wyrobu czy odpowiednią długość kanałów doprowadzających. Stosowane przewężki w formie skutkują zmniejszeniem lepkości masy wypełniającej gniazdo ze względu na podwyższenie szybkości płynięcia i ścinania tworzywa. Za wysoka temperatura wtrysku powoduje przede wszystkim zwiększenie obciążenia termicznego samego tworzywa oraz dodatków, a co za tym idzie przyspieszenie procesu rozkładu. Gotowy wyrób może odznaczać się pogorszonymi właściwościami mechanicznymi oraz zmianami barwy. Zbyt wysoka temperatura wtrysku wymusza również wydłużenie czasu chłodzenia, przekładającego się na ekonomię całego procesu przetwórstwa. Za niska temperatura wtrysku powoduje natomiast brak jednorodności masy, zwiększenie naprężeń własnych w wyprasce, konieczność stosowania wyższych ciśnień czy powstawanie widocznych wady powierzchniowych produktu takich jak zmarszczenie tworzywa, widoczne linie łączenia. 6

7 Ciśnienie wtrysku Ciśnienie wtrysku jest to powstające w fazie wtrysku hydraulicznego ciśnienie właściwe masy w przestrzeni przed czołem ślimaka. Jest zmienną wielkością wynikową, zależną od nastawionego wydatku oleju w siłowniku zapewniającego pokonanie oporów płynięcia tworzywa występujących w trakcie wypełniania formy z zadaną prędkością. Opory te zależą od: geometrii drogi przepływu, nastawionej prędkości przepływu (wydatku) lub czasu wtrysku, lepkości tworzywa, temperatury tworzywa oraz zastosowanej formy. Zbyt niskie ciśnienie wtrysku jest powodem takich wad, jak: niedolewy. wklęśnięcia powierzchniowe, otwory wewnątrz wyrobów. Natomiast zbyt wysokie ciśnienie powoduje: powstanie naprężeń wewnątrz kształtki, utrudnienie usunięcia kształtki z formy, uchylenie formy i powstawanie gratu (wypływek), a w skrajnych przypadkach trwałe odkształcenie formy. Rozpatrując przebieg zmian ciśnienia tworzywa w procesie wtryskiwania go do formy, można je podzielić na trzy fazy: Faza 1. Podczas przepływu przez kanały następuje ciągły spadek ciśnienia. Największe starty (do 60%) występują przy przepływie przez: łącznik z dyszą wtryskarki, sam otwór dyszy oraz przez przewężki kanałów wlewowych. Faza 2. Podczas objętościowego wypełnienia gniazda na czole płynięcia panuje ciśnienie atmosferyczne (jeśli gniazdo ma szczeliny odpowietrzające). Pod takim niskim ciśnieniem cienkie żebra i przegrody formy są wypełniane tylko częściowo - chwilowe zawahanie ruchu powoduje miejscowe przechłodzenie czoła strumienia masy. Całkowite wypełnienie tych fragmentów następuje dopiero po wzroście ciśnienia, jednakże w wyniku wtórnego przepływu częściowo już zastygniętego materiału powstają ukryte linie łączenia (tzw. efekty grzebienia) Faza 3. Natychmiast po wypełnieniu gniazda ciśnienie wzrasta skokowo. Następuje dopełnienie gniazda i całkowite odwzorowanie jego kształtu oraz sprężenie tworzywa. Wykres (Rys. 6) przedstawia zależność ciśnienia panującego w formie od ciśnienia wtrysku dla różnych temperatur tworzywa. Analizując dane można zauważyć, że wraz ze wzrostem temperatury rośnie ciśnienie wewnątrz formy przy tym samym ciśnieniu wtrysku. Jest to zrozumiałe, jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że przy wzroście temperatury wtryskiwania straty ciśnienia przy przepływie tworzywa przez dyszę i kanały wtryskowe są niższe. 7

8 980 Ciśnienie wtrysku [bar] C 232 C 218 C 204 C 196 Ciśnienie wewnątrz formy [bar] Rys. 6. Zależność ciśnienia wewnątrz formy od ciśnienia zewnętrznego dla procesów wtrysku realizowanych dla różnych temperatur tworzywa Docisk i ciśnienie docisku Punkt przełączenia - jest to moment, w którym dochodzi do przełączenia między ciśnieniem wtrysku na ciśnieniem docisku. Określany jest on doświadczalnie. Ze względu na bezwładność układu hydraulicznego do przełączenia dochodzi w momencie wypełnienia w 95% - 98% formy. W przypadku za późnego przełączenia między ciśnieniem wtrysku a ciśnieniem docisku może dojść do: powstania wypływki (gratu), uchyłu formy, wysokich naprężeń własnych wypraski, przepływu wstecznego, uszkodzenia formy i jej układu zamykającego bądź kolumn wtryskarek. Natomiast zbyt wczesne przełączenie powoduje: niecałkowite dopełnienie formy, wahanie ciężaru wypraski, ślady płynięcia, źle zgrzane i widoczne linie łączenia, większy skurcz, zapadnięcia. Podczas trwania fazy docisku następuje powolne podawanie płynnego tworzywa do wypełnionego już gniazda formy w celu uzupełnienia zachodzących tam ubytków skurczowych. Bez tego powstaną w wyprasce zapadnięcia i jamy skurczowe. Dla tworzyw amorficznych skurcz podczas zestalania wynosi do kilku procent, a częściowo krystalicznych 15%-20% wtryśniętej objętości. Ciśnienie docisku - ciśnienie właściwe tworzywa przed czołem ślimaka, które w fazie docisku jest już niezależnym parametrem nastawnym o przebiegu programowym w funkcji czasu. Wstępnie przyjmuje się, że powinno wynosić 40% - 60% maksymalnego ciśnienia wtrysku. Przy ustawieniu ciśnienia docisku należy jednak uważać, aby nie było niższe niż 8

9 ciśnienie masy w punkcie przełączenia (w przeciwnym razie może nastąpić rozprężenie masy, cofnięcie ślimaka i wsteczny przepływ tworzywa z gniazda, a wyniku tego rozwarstwienie wypraski). Niewłaściwe dobrane ciśnienie docisku powoduje analogiczne problemy co do niewłaściwego czasu przełączenia na to ciśnienie. Zbyt niskie ciśnienie docisku powoduje: zapadnięcia, jamy, większy skurcz, większy rozrzut wymiarów, zaburzenie struktury, przepływ wstecznego. Za wysokie ciśnienie docisku powoduje zaś: wysokie naprężenia własne, trudności z otwieraniem formy, trudności z usuwaniem wypraski, mikro rysy naprężeniowe w warstwie powierzchniowej. Na (Rys. 7) przedstawiono poglądowy przebieg zmian ciśnienia w przestrzeni formującej w czasie, gdy tworzywo jest wtryskiwane do formy. Pierwsza dawka tworzywa w przestrzeni formującej nie wywołuje wzrostu ciśnienia. Jest to tak zwany okres martwy. W tym czasie tworzywo nie wywiera jeszcze w sposób istotny nacisku na wewnętrzne ścianki formy. Wzrost ciśnienia następuje w okresie wypełniania formy. W końcowym momencie tego okresu wypełniają się ostatnie wolne przestrzenie. Teraz każde niewielkie przesunięcie ślimaka wtryskarki powoduje duży wzrost ciśnienia, ze względu na małą ściśliwość tworzywa w stanie uplastycznionym. Jet to okres wzrostu ciśnienia. Po tym okresie następuje spadek ciśnienia okres dopełniania. Spadek ten może mieć różną wartość i jest wynikiem dwóch przeciwstawnych zjawisk: ubytku objętości tworzywa wywołanym studzeniem warstwy tworzywa stykającego się bezpośrednio z powierzchnią formy i stałym uzupełnianiem ubytku nowym tworzywem, wtłaczanym pod ciśnieniem jeszcze przez pewien czas z cylindra do przestrzeni formującej środkiem przekroju przez warstwy jeszcze nie zestalone, bardziej oddalone od ścianek formy. Dalszy spadek ciśnienia w przestrzeni formującej to okres rozładowania. Okres ten rozpoczyna się z chwilą, gdy ślimak zmniejsza nacisk na tworzywo w cylindrze. Wówczas tworzywo sprężone w formie ma tendencje do wypływania. Wystarczy niewielki ruch tworzywa w kierunku wypływu, aby ciśnienie spadło. W takim przypadku, spadek ciśnienia trwa tak długo, aż tworzywo się zestali w kanale wtryskowym lub kanałach dopływowych. Zakrzepnięcie następuje w miejscu, gdzie przekrój kanału jest najmniejszy, czyli w przewężce. W kolejnym okresie następuje dalsze zmniejszenie się objętości (skurcz) tworzywa zamkniętego w przestrzeni formującej w wyniku chłodzenia. W momencie otwierania formy, w przestrzeni formującej istnieje jeszcze pewne ciśnienie, tak zwane ciśnienie szczątkowe, które gwarantuje dokładne odtworzenie kształtki. 9

10 Ciśnienie Chłodzenie Punkt przełączenia Zakrzepnięcie przewężki Faza wtrysku Sprężanie Faza docisku Czas Rys. 7. Przebieg zmian ciśnienia wewnątrz formy w czasie procesu wtryskiwania Różnice w przebiegu ciśnienia wewnątrz formy, począwszy od włączenia ciśnienia docisku i równocześnie fazy chłodzenia, między tworzywami amorficznymi a częściowo krystalicznymi przedstawiono poniżej. Ciśnienie TWORZYWA CZĘŚCIOWO KRYSTALICZNE TWORZYWA AMORFICZNE Zakrzepnięcie przewężki Punkt przełączenia Czas Rys. 7 Przebieg zmian ciśnienia w formie przy wtryskiwaniu tworzywa częściowo krystalicznego i amorficznego Jak już wspomniano tworzywa amorficzne cechują się niewielkim skurczem dlatego szczególe dla tej grupy związków groźne jest "przeładowanie" formy. Ciśnienie resztkowe masy "zamrożone" w wyprasce powoduje jej pękanie w skutek oddziaływania powstałych naprężeń rozrywających. Może to nastąpić natychmiast po wyjęciu wypraski z formy lub w trakcie użytkowania. Jednym ze sposobów przeciwdziałania temu problemowi jest stosowanie przewężek o małej średnicy. Tworzywa częściowo krystaliczne, o dużym skurczu objętościowym wymagają podawania znacznej ilości stopu przez cały czas trwania niezmiennego ciśnienia docisku. W przypadku tych tworzyw stosuje się w formach przewężki o dużych przekrojach. 10

11 Temperatura formy Temperatura formy - nie tylko wspomniana powyżej geometria ale również temperatura powierzchni formy ma wpływ na jej prawidłowe wypełnienie. Ponad to decyduje ona również o szybkości chłodzenia tworzywa oraz o wielkości i umiejscowieniu zróżnicowanego skurczu w wyprasce. Chłodzenie formy powinno zapewniać: - równomierność odbioru ciepła w każdym miejscu wypraski - w narożach i zgrubieniach, od strony stempla i matrycy, - zachowanie stałego powtarzalnego czasu cyklu pracy wtryskarki Na poniższym wykresie przedstawiono wpływy temperatury formy na ciśnienie panujące wewnątrz formy. Wszystkie trzy zarejestrowane zależności przedstawiono dla stałych parametrów wtryskiwania. Jak można zaobserwować. temperatura formy nie wpływa istotnie na czas napełniania formy i na wzrost ciśnienia wewnętrznego, natomiast wpływa w sposób znaczący na ciśnienie zasklepiające. Ciśnienie to wraz ze wzrostem temperatury formy wyraźnie obniża się. Ciśnienie Punkt przełączenia Zakrzepnięcie 30 C przewężki 55 C 46 C Rys 8. Przykładowa zmiana przebiegu ciśnienia wewnątrz formy i ciśnienia zasklepiającego wywoływana różnicami temperatur formy Czas Wyższa temperatura formy powoduje również: - zwiększenie krystalizacji i polepszenie właściwości użytkowych, - znaczące zmniejszenie naprężeń własnych wypraski, a tym samym zmniejszenie ryzyka pękania wyrobu podczas użytkowania, -zmniejszenie stopnia orientacji, -zmniejszenie zapadnięć, -podwyższenie dokładności odwzorowania gniazda, -zmniejszenie oporów płynięcia i strat ciśnienia -znaczące wydłużenie czasu chłodzenia 11

12 Wtryskarka firmy ARBURG ALLROUNDER 170S Wtryskarka ALLROUNDER 170S firmy ARBRG przedstawiona powyżej jest jednym z najnowocześniejszych urządzeniem zarówno do zastosowania na małą skalę przemysłową jak i spełniającym wszelkie wymagania pracy laboratoryjnej. Jej parametr techniczne takie jak ciśnienie wtrysku do 2500 bar czy praca do 350 C w pełni umożliwiają wykorzystywanie zarówno dostępnych rynkowo jak i nowych polimerów czy dodatków do nich. Tryb automatyczny, półautomatyczny oraz w pełni manualny połączone z wbudowanymi czujnikami temperatur oraz ciśnienia pozwalają w pełni poznać problematykę procesu przetwórstwa metodą. Wykonując poniższe ćwiczenie laboratoryjne należ pamiętać o zachowaniu szczególnej ostrożności ze względu na pracę zarówno z wysokimi temperaturami jak i ciśnieniami. Niezbędnym środkiem ochrony osobistej są okulary ochronne! 12

13 Instrukcja wykonania ćwiczenia Przed przystąpieniem do pracy z wtryskarką, należy otworzyć zawór doprowadzający wodę chłodzącą olej do poziomu 4 na przepływomierzu urządzenia. Następnie należy kolejno wykonać: 1) przełączyć wyłącznik główny, znajduje się na szafie sterowniczej, do pozycji I. Po włączeniu wyłącznika głównego sprawdzane są układ sterujący oraz różne urządzenia wtryskarki. Po zakończeniu sprawdzania, które trwa około dwóch minut, w wierszu komunikatów pojawia się komunikat: Nacisnąć<przycisk uruchamiania układu sterującego>, (odblokować wyłącznik awaryjny), 2) nacisnąć przycisk uruchamiania układu sterującego (1), 3) Nacisnąć ten przycisk w pierwszym panelu sterowania, aby włączyć silnik pompy. Wtryskarka zacznie nagrzewać olej. Do czasu osiągnięcia temperatury oleju przynajmniej 40 C zablokowane będą wszystkie ruchy w trybie automatycznym. Wyłącznik S184 Zbyt niska temperatura w układzie hydraulicznym nie jest zaznaczony, 4) Włączyć grzanie, naciskając ten przycisk w pierwszym panelu sterowania. Wszystkie ruchy ślimaka plastyfikującego są zablokowane, aż strefy grzewcze osiągną przynajmniej temperaturę zezwolenia. Po włączeniu urządzenia, można przystąpić do programowania procesu wtrysku. Wraz z prowadzącym ćwiczenie, zespół dobierze w odpowiedniej kolejności, niezbędne fazy cyklu pracy. W tym celu należy zapoznać się z tabelą symboli (Tabela 1) oraz z zalecanymi w literaturze parametrami przetwórstwa polietylenu oraz polipropylenu. Po zaprogramowaniu urządzenia należy zapełnić zasobnik jednym z wymienionych polimerów, a następnie zwolnić zasuwę zamykającą zasobnik. 13

14 Tabela 1. Symbole sekwencji procesów przetwórstwa tworzyw sztucznych metodą wtrysku. otwarcie formy zamknięcie formy dojazd cylindra odjazd cylindra wsunięcie wypychaczy wysunięcie wypychaczy wtrysk dekompresja uplastycznianie docisk chłodzenie początek cyklu przetwórstwa koniec cyklu przetwórstwa 14

15 W pierwszym etapie wykonania ćwiczenia laboratoryjnego przeprowadzone zostaną badania wpływu dwóch parametrów procesu wtrysku. Wtryskarka będzie działała w trybie półautomatycznym próbnym, w którym urządzenie będzie wykonywała tylko jeden cykl pracy. W tym celu należ: 1) nacisnąć ten przycisk, zmiany pracy między sterowaniem ręcznym a automatycznym. Zgaszona dioda sygnalizacyjna oznacza przejście w tryb ręczny ustawienie, 2) nacisnąć przycisk trybu pracy ustawienie, umożliwiającym bezpośrednie wprowadzanie danych z panelu sterowania. Świecąca się dioda zasygnuje włączenie trybu. Następnie wprowadzić zmianę parametrów procesu przetwórstwa, 3) nacisnąć przycisk pracy w pojedynczym, bieżącym cyklu. Świecąca się dioda zasygnalizuje zatrzymanie się na końcu bieżącego cyklu, 4) zatwierdzić zmiany przez naciśnięcie przycisku startu rozpoczynającego nową sekwencję produkcyjną. Świecąca się dioda sygnalizuje trwający cykl pracy wtryskarki Opis otrzymanych wyprasek należy zamieścić w sprawozdaniu ze szczególnym uwzględnieniem ewentualnych wad produkcyjnych. W drugiej części ćwiczenia przedstawiona będzie praca automatyczna wtryskarki. Po wprowadzeniu optymalnych parametrów przetwórstwa, urządzenie będzie przestawione w tryb automatyczny. W tym celu należ nacisnąć przyciski: pracy w pojedynczym cyklu oraz trybu pracy ustawienie, upewniając się że w obu przepadkach zgasły diody kontrolne. Następnie nacisnąć przycisk zmiany trybu pracy na automatyczny i po zapaleniu diody kontrolnej na tym przycisku, zatwierdzić zmiany naciskając przycisk start rozpoczęcia nowej sekwencji produkcyjnej. Otrzymane 20 wyprasek należ scharakteryzować pod względem wagi jak i wymiarów, a uzyskane wyniki poddać obróbce statystycznej, obliczając wartości średnie i odchylenie standardowe dla wymiarów gotowych produktów. 15

16 WZÓR sprawozdania z ćwiczenia: Przetwórstwo tworzyw sztucznych formowanie wtryskowe Skład: Grupa: Data: Wyniki: Tworzywo (rodzaj polimeru, nazwa handlowa tworzywa):... Zaprogramowany cykl procesu: (przerysować schemat z urządzenia) 1. Pierwotne ustawienia parametrów (parametr wartość [jednostka]): -.. [jedn.] dla wszystkich parametrów Waga wypraski - g Opis (wady) wypraski:. 2. Zmieniany(/e) parametr(y) procesu: (powtarzać przy każdej zmianie parametru(/ów) procesu) -.. [jedn.] dla zmienianych parametrów Waga wypraski - g Opis (wady) wypraski:. 3. Wnioski dotyczące zmiany cyklu i parametrów procesu 16