1. Budowa wtryskarki

Współczesne wtryskarki są skomplikowanymi, wielofunkcyjnymi maszynami do przetwórstwa tworzyw sztucznych. Ogólna budowa wszystkich ich typów (rys.1) jest podobna, ponieważ składają się one z pełniących tę sama rolę zespołów funkcyjnych (rys. 2). W zależności od rodzaju przetwarzanego tworzywa, sposobu pracy, rodzaju formy itp., są dostosowywane do wymogów poszczególnych wariantów technologii w sposób konstrukcyjny bądź przez zastosowanie specjalnego wyposażenia technicznego. Wielkość wtryskarki, jej możliwości wytwórcze charakteryzuje siła zamykania, objętość wtrysku i wymiary przestrzeni, w której mocowana jest forma wtryskowa Zespoły funkcyjne wtryskarki Zespół uplastyczniania i wtryskiwania. W zależności od potrzeb produkcyjnych jest on wymienny; zwany jest agregatem wtryskowym. Rodzaj budowy tego zespołu określa również nazwę całej wtryskarki.
Schemat konstrukcyjny wtryskarki ślimakowej z podstawowymi zespołami: 1- siłownik napędu stołu, 2- kolumny prowadzące stół, 3- nakrętki do nastawiania wysokości formy, 4- stół tylny nieruchomy przestawny, 5- zespół kolumnowo- dźwigniowy, 6- stół ruchomy, 7- zderzak wtryskarki, 8- stół przedni nieruchomy, 9- cylinder wtryskowy, 10- dysza wtryskarki, 11- ślimak, 12- grzejnik, 13- chłodzenie strefy zasypowej cylindra, 14- lej zasypowy, 15- silnik napędu ruchu obrotowego ślimaka, 16- siłownik przesuwu ślimaka, 17- prowadnice agregatu wtryskowego, 18- zbiornik oleju układu hydraulicznego, 19- siłownik przesuwu cylindra, 20- dławik, 21- regulator ciśnienia oleju układu hydraulicznego.
Zespoły funkcyjne wtryskarki.
Typy wtryskarek ze względu na układ uplastycznienia: a) Wtryskarki tłokowe Tworzywo w wtryskarkach tłokowych jest przeciskane między grubym cylindrem a wewnętrznym rozdzielaczem, zwanym torpedą, było ogrzewane i uplastyczniane. Powodowało to duże straty ciśnienia, brak wymieszania, a tym samym i homogenizacji tworzywa, bardzo niedokładne dozowanie, brak możliwości przetwarzania tworzyw czułych termicznie, trudności z ogrzewaniem masy tworzywa większej niż 500 g/cykl, dlatego maszyny te zostały wycofane z produkcji przemysłowej. Rozwiązanie to jest nadal stosowane tylko w małych wtryskarkach laboratoryjnych. b) Wtryskarki ze wstępnym uplastycznieniem W przypadku tych wtryskarek stosuje się wstępne uplastycznienie przez ślimak umieszczony w dodatkowym cylindrze połączonym z cylindrem wtryskowym. Przed czołem tłoka znajduje się tworzywo już uplastycznione. Wtryskarki tego typu stosuje się gdy konieczne jest bardzo wysokie ciśnienie i szybkość wtryskiwania. Są one jednak znacznie droższe od standardowych wtryskarek obecnie produkowanych. c) Wtryskarki ślimakowe Obecnie przy pojemności wtryskiwania powyżej 20 cm3 stosowane są wyłącznie zespoły ślimakowe, w których obracający się ślimak uplastycznia tworzywo, a wtryskiwanie odbywa się pod wpływem jego przesuwu powodowanego przez siłownik hydrauliczny. Przebieg uplastyczniania tworzywa jest podobny do występującego przy wytłaczaniu, z tą różnicą, że ślimak obracając się gromadzi tworzywo przed swoim czołem, a równocześnie pod wpływem ciśnienia tego tworzywa przesuwa się do tyłu. Osiągnięcie określonego miejsca drogi wycofania oznacza, że została uplastyczniona odpowiednia porcja tworzywa i następuje wyłączenie obrotów ślimaka. Dopuszczalna droga wycofania ślimaka wynosi 4D (D- średnica ślimaka). W zależności od potrzeb stosuje się ślimaki uplastyczniające o różnej geometrii wykonana z różnych materiałów. Większość ślimaków zakończona jest końcówką tworzącą zawór zwrotny zabezpieczający przed cofaniem tworzywa wzdłuż zwojów w czasie fazy wtryskiwania i docisku. Tworzywa o niskiej odporności termicznej jak np. PVC, nie powinny zalegać w przedniej części cylindra - w tych przypadkach stosuje się końcówki stożkowe pasujące do stożka, którym zakończony jest otwór cylindra wtryskowego.
Wtryskarka do wtrysku dwukomponentowego.
Dysze wtryskowe Zależnie od lepkości i odporności tworzywa na ścieranie stosowane są różnego rodzaju dysze wkręcane w końcówkę cylindra. - dysze otwarte zapewniające najlepszy przepływ, lecz równocześnie nie zabezpieczające przed niekontrolowanym wyciskiem tworzywa, - dysze zamykane tłoczkowe zabezpieczające przed wyciekami tworzywa z cylindra, lecz powodujące zaleganie tworzywa i duże straty ciśnienia, - dysze zamykane igłą działającą na zasadzie zaworu bezpieczeństwa; szczególnie zalecane do wtryskiwania tworzyw, takich jak PA,POM, w przypadku których gazy powstające przy rozkładzie źle przetwarzanego tworzywa mogą nawet spowodować wypadek, - dysze zamykane igłą sterowaną siłownikiem hydraulicznym, niezbędne przy wtryskiwaniu np. tworzyw spienianych.
Dysze wtryskarki: a) otwarta, b), c) tłoczkowa otwierana przez nacisk formy, d) igłowa zamykana sprężyną, e) igłowa sterowana siłownikiem
Zespoły zamykania i otwierania formy Forma wtryskowa mocowana jest do płyt mocujących wtryskarki. Jedna z tych płyt, nieruchoma jest przymocowana do korpusu wtryskarki, druga zaś, ruchoma, przesuwana jest po kolumnach prowadzących lub - we wtryskarkach bezkolumnowych - po prowadnicach umieszczonych na korpusie. Funkcje ruchu i wywarcia niezbędnej siły zamykania realizowane są przez następujące systemy napędowe: Napęd kolumnowo - dźwigniowy, w przypadku którego stół ruchomy jest przesuwany przez system. Kolanowo - dźwigniowy, najczęściej 5-punktowy (przegubowy), uruchamiany pojedynczym siłownikiem hydraulicznym. System ten charakteryzuje duża szybkość ruchu oraz niewielki wydatek oleju (energii). Jednakże do wywarcia pełnej siły zamykania konieczne jest pełne rozprostowanie dzwigni z jednoczesnym pełnym zamknięciem formy. Napęd bezpośrednio hydrauliczny, w przypadku którego płyta ruchoma jest przesuwana przez wielostopniowy zespół siłowników hydraulicznych. Do realizacji szybkiego przesuwu służą siłowniki o małej średnicy tłoczyska i długim skoku, natomiast duże siły zamykania uzyskuje się za pomocą siłowników o dużej średnicy. W bardzo dużych wtryskarkach o sile zamykania powyżej 10 000 kN stosuje się blokadę pośrednią, a cylinder siłownika drugiego stopnia wykonany jest w stole wtryskarki. Napęd hybrydowy wykorzystujący elementy obu systemów: - do realizacji szybkiego przesuwu płyty ruchomej stosuje się zespół kolumnowo-dźwigniowy lub śrubę napędową, - bezpieczną silę zamknięcia uzyskuje się przez zastosowanie jednego centralnego lub czterech - po jednym na każdą kolumnę - siłowników o krótkim skoku, zwanych poduszkami hydraulicznymi. Napęd przez śrubę pociągową przesuwaną przez obrót nakrętki kulkowej obracanej elektrycznym silnikiem sposób bezpośredni lub pośredni przez pas zębaty.
Budowa zespołów zamykania: a, b) kolanowo-dzwigniowe 5-punktowe, c) dwustopniowy bezpośredni, d) dwustopniowy z blokadą pośrednią: 1- siłownik hydrauliczny, 2- stół nieruchomy, 3- stół ruchomy, 4- płyta nastawna, 5-kolumny prowadzące, 6- nakrętki regulacyjne, 7- siłownik szybkiego ruchu, 8- siłownik zwierania formy, 9- siłowniki blokujące.
Układ zamykania o napędzie hydraulicznym wtryskarki o budowie modułowej.