Forma wtryskowa do

tworzyw sztucznych

Optymalizacja właściwości i zastosowań stali

Inżynieria Materiałowa

Forma wtryskowa

Forma wtryskowa jest złożonym

narzędziem,

które

musi

równocześnie

podołać

wielu

różnym

wymaganiom

występującym

procesie

wtryskiwania tworzyw.

Budowa formy wtryskowej

Formy składają się z dwóch

połówek:



ruchomej – związana jest z

ruchomym stołem wtryskarki,



nieruchomej – zwanej także

wtryskową, która związana jest z
nieruchomym stołem frezarki.

Budowa formy wtryskowej



gniazdo/a formujące,



układ wlewowy,



układ chłodzenia,



układ wypychania wypraski i

wlewka,



elementy

prowadzące

ustalające połówki formy,



napędy płyt i segmentów (jeśli

występują),



obudowa.

Działanie formy



zamknięcie połówek formy przy

pomocy

elementów

prowadzących i ustalających,



wypełnienie formy ciekłym

tworzywem a następnie jego
chłodzenie,



otwarcie formy z równoczesnym

usunięciem wypraski za pomocą
wypychaczy.

Funkcje formy wtryskowej



umożliwienie wypełnienia płynnym

tworzywem gniazd formujących i
uformowanie

wyrobu,

który

odzwierciedla

kształt

gniazd

formujących,



efektywne

równomierne

odprowadzanie ciepła od gorącego
płynnego tworzywa,



umożliwienie usuwania wyprasek w

szybki i powtarzalny sposób.

Warunki pracy form wtryskowych



agresywne środowisko wulkanizatu



cykliczność procesu wtryskiwania



prowadzone zmienne pod względem czasu



warunki procesu, tj. wysoka temperatura i
ciśnienie



obciążenie

zewnętrzne,

obciążenia

udarowe związane z siłą zamknięcia formy
oraz docisku dyszy



tarcie

np.

między

współpracującymi

połówkami form



zjawiska kontaktowe

Technologie wytwarzania form

wtryskowych

Prawidłowe wykonanie idące w parze ze spełnieniem

wymagających

tolerancji

jest

niezbędne

otrzymania produktu o najwyższej jakości, który nie
będzie sprawiał kłopotów w trakcie montażu,
pracował zgodnie z założeniami konstruktora i
spełniał wymagania mu stawiane. W związku z
powyższym produkcja form wtryskowych jest
procesem

czasochłonnym.

Przygotowanie

wytwarzania wymaga wnikliwej analizy danego
przypadku. W tym celu obecnie wykorzystuje się w
dużym stopniu oprogramowanie wspomagające. Są
to przede wszystkim systemy CAD / CAM. Pozwalają
one znacznie zmniejszyć czas potrzebny na podjęcie
decyzji, co do metody wykonania danych detali.

Technologie wytwarzania form

wtryskowych



Obróbka skrawaniem



Elektrodrążenie - formy różnią się stopniem
skomplikowania. Niekiedy konwencjonalne
skrawanie okazuje się niewystarczające,
gdy frez nie jest w stanie odzwierciedlić
danego kształtu z wymaganą dokładnością
lub jest to zbyt trudne. Metoda ta
umożliwia

wycinanie

różnorodnych

kształtów przy jej zachowaniu.

Obróbka skrawaniem

Stosuje się zaawansowane obrabiarki

sterowane numerycznie o dużej
dokładności.

Służą

one

przeprowadzania

operacji

frezowania, wiercenia, szlifowania.
Niekiedy przeprowadza się operacje
polerowania.

Jest

metoda

względnie

szybka

jednak

jej

ograniczeniem jest niemożliwość
odwzorowania dowolnego kształtu.

Elektrodrążenie



metoda ubytkowa wykorzystująca prąd elektryczny,
w wyniku czego wyłącznie może być stosowana do
materiałów przewodzących,



między elektrodami czyli np. miedzianym drutem, a
przedmiotem obrabianym dochodzi do wyładowań.
W wysokiej temperaturze i polu elektrycznym
atomy metalu odrywają się od tego drugiego,



precyzyjny sposób cięcia, do którego używa się
drutu o grubości 0,1-0,3mm,



produkcja : wykrojniki, formy wtryskowe, narzędzia
do obróbki skrawaniem,



wysoka precyzja wykonania,



duża gładkość powierzchni możliwa do uzyskania
przy nawet bardzo skomplikowanych kształtach,



bardzo czasochłonny proces.

Cechy materiałów używanych na

formy wtryskowe



stabilność wymiarowa,



podatność na obróbkę (kształtująca, cieplna,
cieplno-chemiczna),



spawalność,



wysoka polerowalność,



odporność na agresywne środowisko wulkanizatu,



odporność na zużycie (ścieranie),



duży zakres twardości,



wysoka przewodność cieplna,



temperatura odpuszczania stali powinna być
większa o 50 st. C od temperatury jej pracy ( ma to
związek ze zmianą struktury i pogorszeniem
właściwości).

Stale na formy wtryskowe

Stale nisko- i średniostopowe w

postaci

ulepszonej

lub

utwardzonej cieplnie.

1. Stal 40CrMnMo9



dobra skrawalność



odporność na ścieranie



mała skłonność do paczenia się i zmiany wymiarów podczas
hartowania



odporność na odpuszczanie



odpowiednia do teksturowania



bardzo dobra polerowalność



odpowiednia do chromowania i azotowania w celu uzyskania
wysokiej jakości powierzchni wyrobów



duża podatność na obróbkę maszynową



Twardość:

w stanie zmiękczonym - 240 HB
w stanie ulepszonym - 54 HRC



Hartowanie - temp. 840 - 870 ° C - olej / powietrze / kąpiel solna



Odpuszczanie - temp. 450 – 600 ° C

2. Stal 40CrMnMoS8-6



nie wymaga późniejszej obróbki cieplnej, unika się ryzyka
powstawania wad hartowniczych



dodatek siarki zdecydowanie ułatwia i przyspiesza obróbkę
skrawaniem, a także gorzej poleruje się niż gatunek stali
1.2311



doskonała obrabialność



dobra odporność na wgniecenia



jednakowa twardość we wszystkich kierunkach



Twardość:

w stanie zmiękczonym - 235 HB
w stanie ulepszonym - 51 HRC



Hartowanie - temp. 830 - 870 ° C - olej / kąpiel solna



Odpuszczanie - temp. 480 - 600 ° C

3. Stal X45NiCrMo4



odporna na wysokie naciski i silne uderzenia



posiada dużą hartowność i ciągliwość dzięki zawartości niklu



najwyższa stabilność wymiarowa



dobra zdolność do lustrzanej polerowalności



dobra obrabialność skrawaniem



możliwość obróbki elektroiskrowej



nadaje się do fakturowania powierzchni



Twardość:

w stanie zmiękczonym - 260 HB
w stanie ulepszonym - 56 HRC



Hartowanie - temp. 840 - 870 ° C - olej / powietrze / kąpiel
solna



Odpuszczanie - temp. 220 - 350 ° C

Wybrane właściwości stali

Podsumowanie



Moduł Younga – większa sztywność, mniejsza
podatność na odkształcenia, jednakowy wyrób



Rozszerzalność cieplna – im mniejsza tym lepiej,
forma trzyma lepiej wymiar, nie odkształca się pod
wpływem temperatury



Przewodność cieplna – materiał musi dobrze
odprowadzać ciepło, chłodzenie formy będzie bardziej
efektywne, materiał w mniejszym stopniu będzie
ulegał przegrzaniu,



Twardość – większa odporność powierzchni



Wytrzymałość na rozciąganie – wyższe ciśnienie pracy



Możliwość nawęglania lub azotowania – zwiększenie
żywotności formy, większa odporność na ścieranie