Proiect De Diploma Foltut Ruben Iedm Id I [309040]
[anonimizat] – [anonimizat].dr. ing. MIHĂILĂ ȘTEFAN
ABSOLVENT: [anonimizat]
2020
[anonimizat] – [anonimizat] A REPERULUI ȘURUB SUPORT TETIERĂ. STUDIU DE CAZ. CALCULE ECONOMICE.
CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC
Conf.dr. ing. MIHĂILĂ ȘTEFAN
ABSOLVENT: [anonimizat]
2020
[anonimizat], [anonimizat], [anonimizat]., [anonimizat].
Odată cu dezvoltarea folosirii în gamă largă a materialelor plastice, s-a dezvoltat și industria de producție a materialelor plastice împreună cu industria de proiectare și construcție matrițe. Ritmul de creștere a [anonimizat] a fost mai mare cu o medie de 11%, [anonimizat], au înregistrat scăderi.
Cel mai important factor determinant în creșterea explozivă a [anonimizat], care permit obținerea avantajelor precum: [anonimizat], culoarea, volumul sau grosimea acestora cu un cost energetic redus.
[anonimizat], [anonimizat].
Procedeele de prelucrare a materialelor plastice sunt: injectare, extrudare, termoformare, suflare, calandrare, asamblare si matrițare stratificate și compozite. [anonimizat].
[anonimizat] a [anonimizat], ținând cont și de performanțele tehnice ale utilajelor.
CAPITOLUL 1. PREZENTAREA GENERALA A MATERIALELOR PLASTICE
Materialele plastice au fost inițial văzute ca produse înlocuitoare pentru materialele tradiționale (lemnul și metalul), însă acum au devenit la fel de imposibil de înlocuit precum materialele clasice în sine. Aceasta realizare se datorează versatilității lor unice și a capacității de a-și adapta proprietățile.
Materialele plastice sunt alcătuite din polimeri și alte materiale care li se adaugă pentru a obține caracteristicile dorite. [anonimizat], însă în prezent majoritatea materialelor plastice sunt fabricate artificial și pot fi împărțite în două categorii:
materiale plastice obținute din substanțe naturale – celuloid, acetat de celuloză, fibră vulcanizată etc.
materiale plastice obținute din substanțe artificiale – polietilenă, polistiren, poliamidă.
Definirea materialelor plastice utilizate la injectare
Materialul termoplastic este un compus de materiale chimice organice constituit din macromolecule formate din atomi de carbon (C) de care sunt legați atomi ale altor elemente chimice precum hidrogen, azot, oxigen, fluor, sulf, clor etc.
Aceste materiale se obțin prin reacții chimice din produsele naturale după astfel:
1. origine vegetală
lemn – celuloză – celuloid
bumbac – celuloză – acetat de celuloză
arbore de cauciuc – latex – cauciuc
semințe de ricin – poliamidă
trestie de zahar – alcool – policlorură de vinil (PVC)
2. origine animală
lapte
grăsimi
brânzirea laptelui
3. origine minerală
carbon – PVC, PS
petrol – PE, PP, PS, PVC, etc.
gaze naturale – PVC
calcar – PVC, etc.
Obținerea materialelor termoplastice
Există trei mari procedee prin care se obțin materialele termoplastice și anume [4], [14]:
Polimerizare
Policondensare
Poliadiție
Reacția chimică de polimerizare – se realizează în condiții speciale de presiune și temperatură, moleculele aceluiași monomer fiind legate una de cealaltă rezultând un polimer macromolecular.
Principalele materiale plastice care se pot obține prin reacția chimică de polimerizare sunt:
Polietilenă de joasă densitate – Pejd / PELD
Polietilenă de înaltă densitate – Pied / PEHD
Polipropilenă – PP
Policlorură de vinil – PVC
Polistiren – PS
Acrilo-butadien-stiren – ABS
Polimetacrilatul de metil – PMMA
Polioxidul de metilen – POM
Politeta-fluor-etilen – PTFE
Reacția chimică de policondensare – se realizează în condiții speciale de presiune și temperatură, capetele moleculelor a doi monomeri diferiți reacționând între ele legându-se unul de celălalt și rezultând un polimer macromolecular.
Prin această reacție se obțin următoarele materiale:
Polietilen tereftalat – PET
Polibutilen tereftalat – PBT
Poliamidă – PA
Policarbonat – PC
Polisulfură – PSU
Reacția chimică de poliadiție – se realizează în condiții speciale de presiune și temperatură, capetele moleculelor a unui monomer și a unui polimer reacționând între ele legându-se unul de celălalt formând un polimer macromolecular.
Se obțin următoarele materiale:
Poliuretan – PUR
Poliamidă – PA
Elemente principale din structura internă a materialelor termoplastice
Elementul cel mai mic din structura internă este atomul format dintr-un nucleu și electroni, iar molecula este un ansamblu de mai mulți atomi care își pun în comun unul sau mai mulți electroni.
Molecula de bază din structura internă a materialelor plastice se numește monomer și este formată din mai mulți atomi de carbon (C) (care formează scheletul moleculei), de hidrogen (H), de oxigen (O), de clor (Cl), de siliciu (Si) si alții.
Macromolecula obținută prin înlănțuire de monomeri se numește polimer și are o formă fibroasă datorită lanțurilor de polimeri care se împletesc unele cu altele rezultând astfel molecule gigante.
Atunci când polimerul este obținut din exact același tip de monomer acesta se numește homopolimer, iar atunci când polimerul este obținut din doi monomeri diferiți acesta se numește copolimer.
Proprietăți ale homopolimerilor:
rigiditate ridicată
rezistență la șoc redusă
indice de curgere redus
Elemente de caracterizare ale materialelor termoplastice
Materialele plastice sunt constituite dintr-o țesătură de fire formate dintr-o înlănțuire de macromolecule gigantice ca un ghemotoc de fire netoarse de lână. Aceste fire nu au toate aceeași formă ele putând avea în funcție de tipul materialului plastic următoarele forme:
Lungimea macromoleculelor diferă de la un material plastic la altul putând fi:
lanțuri lungi
lanțuri medii
lanțuri scurte
Pentru a caracteriza lungimea macromoleculelor ce formează un polimer s-a definit gradul de polimerizare (Gp). Gradul de polimerizare reprezintă numărul de monomeri care se repetă succesiv într-o singură moleculă și formează o macromoleculă termoplastică.
Astfel putem avea:
Gp=150000 și 300000– lanțuri scurte
Gp=300000 și 500000– lanțuri medii
Gp=500000 și mai mari – lanțuri lungi
În sinteză, un material termoplastic este un amestec de lanțuri de macromolecule de lungimi diferite și pentru fiecare lungime un număr diferit de macromolecule rezultând astfel o distribuție conform celei prezentate în fig.2.
Lungimea lanțurilor de polimeri influențează direct fluiditatea la cald și caracteristicile mecanice ale polimerului așa cum reiese din tabelul de mai jos:
Tabelul 1.1. Variația fluidității și a caracteristicilor mecanice ale polimerilor
O primă estimare a lungimii macromoleculelor ne poate fi dată de indicele de fluiditate (de curgere) al materialului (If). Prin indicele de curgere al materialului (If) se înțelege cantitatea de material plastic care curge timp de 10 minute în condiții standardizate de temperatură presiune etc., conform normelor internaționale ISO R 1133. Se măsoară în grame pe 10 min (g/10 min).
Cu cât lanțurile sunt mai lungi adică Gp=mare, cu atât rezistența la curgere a materialului este mai mare și deci indicele de curgere este mai mic (If scade).
Cu cât indicele de curgere este mai mare (If=crește) cu atât drumul de curgere sau gradul de umplere al matriței este mai mare așa cum se observă în tabelul de mai jos în care s-a reprezentat variația lungimii de curgere într-o matriță specială standardizată în formă de spirală funcție de presiunea de injectare și indicele de curgere (If) pentru diferite sorturi de PP.
Acest lucru prezentat în fig.3. de mai jos se mai numește și gradul de prelucrare al materialului, termen des întâlnit la prelucrătorii de mase plastice.
Structurile intermoleculare ale materialelor termoplastice
Materialele termoplastice din punct de vedere intermolecular se împart în 2 mari categorii:
materialele cu structură amorfă
materialele cu structură semi-cristalină
Sub efectul încălzirii materialelor termoplastice, macromoleculele acestora se separă una de cealaltă rezultând o structură amorfă și dezordonată și apoi în timpul solidificării acestora apare fenomenul de fuziune a macromoleculelor care poate avea loc în două feluri astfel:
macromoleculele rămân în starea în care sunt fără a se aranja în nici o ordine particulară, până la solidificarea completă a materialului plastic, în acest caz spunem că materialul plastic are o structură amorfă.
dacă o parte din macromolecule se aranjează într-o anumită ordine unele în raport cu altele până la solidificarea completă a materialului plastic , în acest caz spunem că materialul plastic are o structură semi-cristalină.
Proporția dintre volumul zonelor cristaline și cel al zonelor amorfe determină gradul de cristalinitate al materialului termoplastic.
(1.1)
Volumul de material cristalin depinde de condițiile de injectare și anume:
viteza de solidificare a polimerului
orientarea macromoleculelor în structura piesei injectate
parametrii mașinii de injectat
Tabelul 1.2. Gradul de cristalinitate pentru principalele materiale semi-cristaline
Tabelul 1.3. Tabel comparativ cu principalele tipuri de mase plastice
Tabelul 1.4. Principalele diferențe între materialele amorfe și semi-cristaline
CAPITOLUL 2. PROCESUL TEHNOLOGIC DE REALIZARE A REPERULUI. Studiu de caz.
În vederea detalierii procesului tehnologic de injecție, studiul de caz a fost făcut pe reperul Șurub suport tetieră, prezentat în figura de mai jos, care face parte din ansamblul de prindere / reglare a tetierelor din diverse tipuri de automobile.
Desenul de execuție 2D al reperului Șurub suport tetieră, este prezentat în anexa A1.
Echipamentul folosit pentru producția acestui reper este o mașină de injecție DEMAG SYSTEC 3500/720 – 1450, an de fabricație 2010. Echipamentul este o mașină de injecție orizontală cu o forță de închidere maxima 3500 kN (350 tone). Diametrul cilindrului de injecție este de 60 mm, iar presiunea maximă specifică este 1905 bar, cu un volum maxim de injecție 763 cm3. Cursa maximă de dozare este de 270 mm.
2.1. Alegerea materialului piesei
Ținând cont de rolul funcțional al piesei se pot deduce proprietățile pe care trebuie să le posede piesa. În cazul de față acestea sunt:
o duritate ridicată a materialului piesei;
rezistență chimică;
suprafață plăcută și rezistentă la uzură și pătare.
Ținând seama de aceste considerente materialul plastic pentru reperul Șurub suport tetieră – este polipropilenă, notat prescurtat PP. Denumirea comercială a materialului este Hostacom X9057.
Polipropilena este des utilizată pentru producție în industria de automobile concurând cu ABS. Motivul alegerii acestui material a ținut seama și de criteriul economic, PP fiind ieftină și poate deveni translucidă când nu este colorată.
2.2. Caracteristicile materialului plastic
Polipropilena Hostacom X9057 este un copolimer PP fără umplutură, cu curgere medie, rigiditate ridicată și rezistență bună la impact.
Principalele proprietăți ale acestui material sunt [24]:
rata fluxului de topire (230ș C/2,16 kg) – 11 g/10 min
Densitatea (23ș C) – 0,91 g/cm3
Modul de flexiune (23ș C) – 1400 MPa
Forța de impact (23ș C) – 8 kJ/m2
Forța de impact (0ș C) – 5 kJ/m2
Temperatura de deviere sub sarcină (0.45 MPa, netemperată) – 90ș C
Materialul are rezistență bună la abraziune; stabilitate bună a culorilor; debit bun; rezistență bună la impact; rigiditate bună; finisaj bun de suprafață; densitate scăzută; miros puțin spre deloc, Emisie de vapori scăzută, rezistent la zgârieturi; rezistent la UV.
2.3. Criterii de proiectare a formei și dimensiunilor piesei
Există o serie de reguli generale ce se impun a fi respectate în legătură cu forma pieselor injectate și anume [4], [5]:
dimensiunile și masa piesei injectate trebuie să fie cât mai mici
piesa trebuie să aibă o formă cât mai simplă
se vor evita proeminențele și muchiile ascuțite
se va ține cont de contracția piesei.
Pentru realizarea acestor deziderate se vor lua în considerare aspecte legate de:
Punctul de injectare
La alegerea punctului de injectare se vor avea în vedere următorii factori:
deoarece punctul de injectare lasă o urmă pe suprafața piesei la desprinderea de rețea se recomandă ca el să fie amplasat într-un loc mai puțin vizibil;
rezistența mecanică este diminuată în locul punctului de injectare și se cere plasarea lui în zonele mai puțin solicitate;
curgerea materialului impune plasarea punctului de injectare astfel încât umplerea cuiburilor să se facă în toate zonele;
natura funcțională impune ca punctul de injectare să fie amplasat preferențial pe axele de simetrie ale pieselor.
Planul de separație
Așezarea în matriță a cuiburilor și implicit a piesei trebuie să permită o scoatere simplă prin alegerea planului de separație, în cazul de față matrița este prevăzută cu un plan de separație.
Planurile de separație sunt deschise în general în mod forțat cu ajutorul unor elemente mecanice, înaintea planului de separație principal adică planul de deschidere al matriței pentru eliminarea piesei injectate.
Pentru deschiderea matriței s-a ales soluția constructivă prin blocare cu arc prezentată detaliat în paragraful referitor la funcționarea matriței.
2.4. Defecte posibile la injectare
Cele mai frecvente defecte ale pieselor injectate care pot să apară în practică sunt [5], [8], [10]:
contracții, deformări, retasuri
Contracția unor piese injectate depinde de natura materialului, de condițiile de prelucrare de forma piesei injectate, de tipul matriței. Contracția crește atunci când crește temperatura matriței, când scad presiunea de injectare, presiunea ulterioară, când scade secțiunea digului de injectare.
Piesa injectată este supusă la două tipuri de contracții: o contracție longitudinală și o contracție transversală. Datorită dezechilibrului dintre cele două contracții se creează o tensiune internă în piesă, determinând deformarea acesteia.
Deformările mai sunt influențate și de condițiile de răcire din matriță precum și de condițiile de injectare în matriță.
Pentru a se limita deformațiile ce apar la o piesă injectată locul injectării se alege astfel încât fronturile de curgere să ajungă pe cât posibil simultan la extremitățile cuibului.
Injecții incomplete se datorează solidificării materialului plastifiat înainte ca acesta să umple integral matrița.
Printre cauzele injecției incomplete se pot enumera:
pâlnia de alimentare este blocată
capacitatea de plastifiere a mașinii este prea mică pentru volumul piesei injectate
presiunea de injecție este prea scăzută
temperatura cilindrului, duzei și matriței este prea ridicată
canalele au diametrul prea îngust
punctul de sigilare este incorect amplasat.
bavuri
Apar din numeroase cauze, precum:
cavitatea și miezurile nu sunt etanșe și corect centrate
are loc o aerisire incompletă a matriței
închiderea defectuoasă a matriței
materialul este prea cald
În cazul injectării reperului Șurub suport tetieră este de mare importanță evitarea bavurilor ce s-ar putea să deterioreze rolul funcțional al ansamblului final.
sudura incompletă
Semnele de curgere își au cauza în temperatura și presiunea insuficientă la locul de sudură. Linia de sudură poate favoriza ruperea pieselor. Evitarea sudurii incomplete se face prin aerisirea matriței la locul de sudură, prin lubrifierea polimerului și printr-o încălzire parțială sau totală a matriței.
Se datorează degradării polimerilor în timpul injectării și poate avea mai multe cauze:
temperatura cilindrului și duzei este prea mică
canalele de umplere au secțiune prea mică
rezistența mecanică a polimerului este mică
materialul este umed.
2.5. Tehnologia reperului
Procesul de injecție în urma căruia se obține reperul Șurub suport tetieră necesită parcurgerea următoarelor etape [6], [7], [14], [19]:
Închiderea matriței
Închiderea matriței cu înaltă forță
Faza de avansare unitate de injectare
Faza de injectare dinamică în matriță
Faza de menținere
Faza de răcire
Faza de dozare
Faza de decomprimare
Faza de retragere a unității de injectare
Faza de deszăvorâre
Faza de deschidere
Faza de aruncare centrală și/sau aruncarea de pe miezuri (demulare)
Faza de retragere a aruncării centrale și /sau de pe miezuri (retragerea demulării)
Faza de pauză între cicluri
Suplimentar fazelor procesului de injecție, o etapă importantă este pregătirea materiei prime. Materia primă poate fi sub formă de pulbere sau granule. Granulația materiei prime are o mare importanță, deoarece influențează direct calitatea piesei obținute, de uniformitatea granulației depinzând omogenitatea topiturii, vâscozitatea și timpul de plastifiere.
Este necesar ca materia primă să nu conțină apă deoarece aceasta generează puncte de rezistență mecanică slabă. PP fiind un material trigroscopic este necesar ca înaintea injectării acesta să fie uscat la 80ș C timp de 2 ore. Pentru uscare se utilizează un uscător.
2.5.1. Închiderea matriței
Reprezintă prima fază a ciclului de injectare și care demarează numai dacă matrița este complet deschisă și aruncarea centrală și de pe miezuri este retrasă în poziția inițială. Faza de închidere este faza în care platoul mobil al mașinii de injectat sub acțiunea sistemului de închidere se apropie de platoul fix și astfel semi-matrița mobilă montată pe platoul mobil se apropie de semi-matrița fixă montată pe platoul fix pînă cînd cele două ajung în contact și se realizează astfel închiderea matriței.
Reglajul parametrilor fazei de închidere se face astfel încât să se obțină un timp cât mai mic al fazei de închidere pentru a se diminua timpul total de ciclu, dar avându-se în vedere protejarea și creșterea duratei de viață a matriței și a mașinii de injectat.
Principalii parametri de reglaj tehnologici care se necesită a fi reglați pentru faza de închidere matriță sunt:
a) Presiunea de închidere matriță (pî)
Este presiunea hidraulică din sistemul de închidere al mașinii de injectat. La modele mai vechi de mașini de injectat se reglează manual între 60,…,100 bari în funcție de mărimea matriței și de uzura mașinii, însă la noile modele de mașini reglajul se face automat de către mașină.
b) Presiune de securitate matriță (ps)
Presiunea de închidere nu lucrează pe toată faza de închidere, ci ultima parte a cursei de închidere în care unele părți ale matriței ajung în contact se face cu o presiune mult mai mică pentru protecția matriței numită presiune de securitate.
Presiunea de securitate matriță are rolul de a opri mișcarea de închidere a matriței în cazul în care:
O piesă injectată în ciclul anterior nu a fost evacuată din matriță și se închide peste aceasta
O rețea de injectare a rămas agățată în cuibul matriței și se închide peste aceasta
O componentă metalică a matriței (bac ,ciupercă ,pastilă ,inserție ,miez ,…) nu a intrat în poziția ei normală în matriță și se închide peste aceasta
Alte corpuri străine ajung în planul de separație al matriței sau chiar în cuibul matriței
c) Cursa de securitate matriță
Este ultima cursă de închidere înainte de închiderea cu înaltă forță (zăvorîre) pe parcursul căreia mașina de injectat închide cu presiunea de securitate (ps).
Rolul cursei de securitate este de a regla valoarea la care presiunea de închidere trebuie să comute la presiunea de securitate matriță pentru protecția acesteia.
d) Timpul de securitate matriță
Este un timp de siguranță în care trebuie să se desfășoare închiderea matriței pe toată lungimea cursei de securitate matriță , pentru că altfel la depășirea timpului de securitate matriță are loc oprirea ciclului și deschiderea în caz de incident a matriței.
Rolul timpului de securitate matriță este de a marca timpul cât lucrează închiderea cu presiunea de securitate matriță din momentul în care începe închiderea cu cursa de securitate matriță.
e) Vitezele de închidere matriță
Sunt vitezele de deplasare ale platoului mobil spre platoul fix pentru a se realiza închiderea matriței într-un timp cât mai scurt posibil, dar care să nu provoace deteriorări ale matriței, ciocnirea elementelor care ajung în contact ale matriței sau șocuri și trepidații ale elementelor de închidere ale mașinii de injectat.
Modelele mai vechi ale mașinilor de injectat erau prevăzute cu o singură viteză de închidere. Modelele mai noi de mașini de injectat pot avea (2,3,5, sau mai multe) viteze de închidere diferite pe curse de închidere diferite. Cele mai des întâlnite au 3 viteze de închidere pe 3 curse de închidere independente.
Reglarea vitezelor de închidere matriță în cazul mașinilor cu 3 viteze diferite de închidere pe 3 curse independente de închidere se face astfel:
Prima viteză de închidere=lentă (v1)
Este viteza de demarare a închiderii matriței și pentru a evita apariția șocurilor și a loviturilor din sistemul de închidere al mașinii de injectat datorită punerii în mișcare a unei greutăți mari de material cum ar fi platoul mobil și semi-matrița mobilă. Se reglează de obicei la o valoare mică (10%,…,25%) din viteza maximă de închidere a mașinii de injectat.
A doua viteză de închidere=rapidă (v2)
Este viteza de închidere a matriței pe cursa cea mai mare de închidere și se reglează la o valoare cât mai mare posibil pentru a diminua cît mai mult timpul de închidere a matriței , dar fără a se provoca șocuri sau trepidații ale sistemului de închidere a mașinii la comutarea de la prima viteză lentă (v1) la viteza rapidă (v2),sau de la viteza rapidă (v2) la viteza lentă (v3). Se reglează de obicei la o valoare mare (45%,…,100%) din viteza maximă de închidere a mașinii de injectat.
A treia viteză de închidere=lentă (v3)
Este ultima viteză de închidere a matriței care funcționează până în momentul trecerii la faza de zăvorâre și se reglează din momentul în care elementele componente ale matriței ajung în contact fie de pe parte fixă , fie de pe partea mobilă (coloane și bucșe de ghidare, bolțuri înclinate și bacuri, miezuri și pastile ,readucătoare ,… ) pentru a se evita ciocnirea acestora cu viteză mare și posibila deteriorare a lor. Se reglează de obicei la o valoare mică (5%,…,15%) din viteza maximă de închidere a mașinii de injectat.
f) Cursele de închidere ale matriței
Sunt cursele corespunzătoare vitezelor de închidere prezentate mai sus și care stabilesc momentele din timpul închiderii matriței în care se comută de la o viteză de închidere la următoarea. Modelele mai noi de mașini de injectat pot avea (2,3,5, sau mai multe) curse de închidere diferite corespunzător fiecărei viteze de închidere .Cele mai des întâlnite au 3 viteze de închidere pe 3 curse de închidere independente.
Reglarea curselor de închidere matriță în cazul mașinilor cu 3 viteze diferite de închidere pe 3 curse independente de închidere se face astfel:
Prima cursă de închidere
Este corespunzătoare primei viteze de închidere (v1) și se reglează între(20,…,80)mm în funcție de mărimea matriței sau de mărimea cursei de deschidere a matriței.
A doua cursă de închidere
Este corespunzătoare celei de a doua viteze de închidere (v2) și reglarea ei este foarte importantă pentru că poate determina ciocnirea unor elemente componente ale matriței fie de pe parte fixă , fie de pe partea mobilă care ajung în contact și se poate determina deteriorarea acestora. De aceea pentru reglarea acesteia se recomandă diminuarea vitezei rapide (v2) și punerea vitezei (v3) la valoarea zero ,ceea ce va determina oprirea închiderii matriței în momentul comutării de la valoarea vitezei (v2) la viteza (v3)=0 și astfel se poate vedea poziția exactă a elementelor de pe semi-matrița mobilă față de cele de pe semi-matriță fixă și astfel determina valoarea exactă a cursei a doua de închidere. Trebuie avut în vedere faptul că la comutarea de la o viteză mare de închidere (v2) la o viteză lentă (v3) datorită inerției unei mase mari aflate în mișcare se poate ca valoarea reală a celei de-a doua curse de închidere să crească față de valoarea reglată și astfel unele elemente componente ale mătriței să se ciocnească, de aceea se recomandă lăsarea unui spațiu suficient de (20,…,80)mm de la valoarea de comutare la viteza lentă până la contactul dintre unele elemente componente ale matriței.
A treia cursă de închidere
Este corespunzătoare celei de a treia viteze de închidere (v3) și este calculată din momentul în care are loc comutarea de la viteza (v2) la viteza (v3) până la sfârșitul cursei de închidere.
g) punctul de sfârșit de fază de închidere
Este punctul în care se atenționează mașina de injecție că faza de închidere matriță cu presiune mică de securitate a luat sfârșit și are loc comutarea la faza de zăvorâre sau închiderea cu înaltă forță sau înaltă presiune. Reglarea acestui punct este deosebit de importantă pentru că reglarea incorectă poate duce la presarea matriței. La mașinile de injecție vechi acest punct se reglează cu ajutorul unei came astfel încât distanța dintre cele două semi-matrițe să fie de max.:2-3 mm .La mașinile de injecție noi datorită importanței acestui punct reglajul acestuia fie se face automat în momentul reglării înălțimii matriței cu ajutorul unor limitatori și senzori, fie se face manual la valori foarte mici 0.5-0.3 mm, fie după contactul dintre cele două semi-matrițe.
Principalii parametri de control care se necesită a fi reglați pentru faza de închidere matriță sunt:
a) Timpul de închidere total
Este timpul real înregistrat de mașina de injecție pentru efectuarea fazei de închidere. Acest timp este important de verificat pentru a se urmări constanta în timp a acestuia la fiecare ciclu și mărimea acestuia pentru că afectează timpul total de ciclu. Este indicat să fie de o valoare cât mai mică posibil.
b) Timpul de securitate real
Este timpul real înregistrat de mașina de injecție pentru efectuarea cursei de securitate matriță. Este importantă cunoașterea valorii acestuia pentru a se putea regla timpul de securitate. Dacă valoarea timpului real este mai mare decât cea reglată atunci mașina de injecție va opri desfășurarea fazei de închidere și se va opri cu alarmă pentru depășirea timpului de securitate reglat.
Pentru reperul Șurub suport tetieră, timpul de închidere matriță este reglat la 3,194 sec.
2.5.2. Închiderea matriței cu înaltă forță
Este faza în care are loc închiderea matriței cu înaltă forță sau înaltă presiune absolut necesară pe parcursul desfășurării celorlalte faze ale ciclului pentru a împiedica deschiderea matriței mai ales în timpul fazei de injectare și menținere permițând astfel ca materialul plastic să intre în planul de separație al matriței și deci să apară bavuri pe piesele injectate.
Principalul parametru de reglaj tehnologic și de control este forța de închidere
Singurul parametru de reglaj al acestei faze este forța de zăvorâre (închidere) și care este unul dintre parametrii cei mai importanți pentru că o dacă se reglează o valoare prea mică acest lucru poate duce la deschiderea matriței, iar dacă se reglează o valoare prea mare se poate determina presarea matriței, încovoierea platourilor mașinii de injecție sau un consum hidraulic și energetic mult prea mare și nejustificat. De asemenea acest parametru este parametrul principal în funcție de care se alege mașina de injecție pentru un anumit tip de reper sau pentru o anumită matriță și se recomandă ca valoarea forței de zăvorâre necesară pentru injectarea unui reper să reprezinte maxim 80% din forța de zăvorâre maximă a mașinii de injectat.
Singurul parametru de control al acestei faze este forța de zăvorâre (închidere) reală care este citită de mașina de injecție la fiecare ciclu de injectare și care trebuie să fie într-un domeniu de ± 10 % din valoarea forței de zăvorâre reglată.
Producția reperului din studiul de caz se face cu închiderea matriței la o forță de 2000 kN.
2.5.3. Faza de avansare unitate de injectare
Este faza în care unitatea de injectare se deplasează spre platoul fix al mașinii pentru a aduce într-un contact cât mai ferm duza mașinii cu duza matriței pentru ca să se poată transfera în cursul fazei de injectare topitura de material plastic din cilindrul unității de injectare în cuibul matriței. Presiunea de apăsare a duzei mașinii pe duza matriței trebuie să fie suficient de mare pentru ca în timpul fazelor de injectare și menținere presiunea materialului din cuibul matriței să nu împingă unitatea de injectare și să îndepărteze duza mașinii de duza matriței permițând astfel scurgeri de material plastic între cele două duze.
Principalii parametri de reglaj tehnologici sunt:
Presiunea de apăsare a unității de injectare
Este presiunea hidraulică din cilindrii de deplasare a unității de injectare care asigură presiunea de contact dintre duza mașinii și duza matriței până în momentul începerii fazei de retragere unitate de injectare sau deschidere matriță.
Se recomandă reglarea unei presiuni de apăsare între 60% -90% din presiunea maximă de apăsare a mașinii, deoarece o presiune de apăsare prea mică poate duce la infiltrarea de material plastic între duza mașinii și duza matriței, ceea ce poate duce la formarea așa numitei ciuperci la duză care împiedică extragere culeei din duza matriței. O presiune de apăsare prea mare poate duce la deformarea duzei mașinii sau spargerea duzei matriței.
Viteza de avansare a unității de injectare
Este viteza de deplasare a unității de injectare spre platoul fix al mașinii de injecție. În cazul în care mașina este prevăzută și cu viteză de frânare se recomandă ca viteza de deplasare să fie cât mai mare, mai ales pentru curse de deplasare mari pentru reducerea timpului de avansare și astfel a timpului total de ciclu. În cazul în care mașina de injecție nu este prevăzută cu viteză de frânare, se recomandă viteze de avansare cât mai mici și curse de avansare cât mai mici.
Viteza de frânare a unității de injectare
Este un parametru de reglaj apărut la mașinile de injecție mai noi pentru protejarea duzelor mașinilor de injectat și a duzelor matrițelor care din cauza unor viteze de contact prea mari s-ar putea deforma, uza prematur în timp sau chiar sparge și distruge astfel matrița. Este recomandabil reglarea unei viteze de frânare cât mai mică pe o cursă de frânare cât mai mică pentru un contact între duza mașinii și duza matriței cât mai fin.
Cursa de frânare a unității de injectare
Este ultima cursă efectuată de unitatea de injectare înaintea contactului cu duza matriței și care are loc cu o viteză redusă numită viteză de frânare. Este recomandabil să se regleze o valoare a cursei de frânare cât mai redusă pentru reducerea timpului de avansare, dar trebuie ținut cont de inerția unității de injectare, să nu apară șocuri în sistem sau să nu se lovească duza matriței.
Punctul de contact al unității de injectare
Este punctul de la sfârșitul cursei de avansare unitate de injectare în care s-a realizat contactul ferm între duza mașinii de injectat și duza matriței și astfel din acest moment se poate comuta la faza de injectare. Acest parametru este important pentru că dacă punctul de contact este reglat prea mic și unitatea de injectare nu poate să-l atingă atunci mașina de injecție se oprește pentru că nu poate să comute la faza de injectare, iar dacă punctul de contact este reglat prea devreme se poate să înceapă injectarea materialului plastic înainte de contactul fidel dintre duza mașinii și duza matriței. De aceea acest punct se reglează fie cu ajutorul unei came în cazul mașinilor mai vechi, fie pe modul de reglaj prin introducerea manual sau prin validarea poziției punctului de contact după ce pe reglaj s-a realizat contactul ferm dintre duza mașinii și duza matriței.
Principalul parametru de control este timpul de avansare al unității de injectare.
Acesta este timpul real cronometrat de mașina de injecție în care are loc faza de avansare unitate de injectare. Este recomandat ca valoarea acestuia să fie cât mai mică pentru că el influențează timpul total de ciclu și deci costul reperului injectat.
Echipamentul folosit în producția reperului Șurub suport tetieră, are unitatea de injecție fixă.
2.5.4. Faza de injectare dinamică în matriță
Este una dintre cele mai importante faze ale ciclului de injectare pentru că parametrii de reglaj și de control al acestei faze influențează în mod direct calitatea piesei injectate și o foarte mare parte din defectele pieselor injectate pot fi eliminate prin reglarea corectă a parametrilor acestei faze.
În această fază melcul mașinii de injectat se comportă ca un piston și împinge în anumite condiții controlate de temperatură, presiune, viteză și cursă topitura de material plastic acumulată în fața acestuia în cuibul matriței.
Parametri de reglaj sunt:
Presiunea limită de injectare (presiune de injectare)
Este presiunea hidraulică din cilindrii de injectare care determină deplasarea melcului ca un piston în faza de injectare și care asigură presiunea necesară umplerii cuibului matriței.
Reglarea optimă a acestei presiuni este foarte important pentru că în cazul reglării unei presiuni prea mici piesa injectată poate fi cu contracții sau chiar cu lipsă, iar dacă este prea mare se poate produce supra-umplerea cuibului matriței și chiar deteriorarea matriței la un reglaj incorect sau la dereglarea mașinii sau când rețeaua sau o bucată din ea sau din piesă rămâne în cuibul matriței.
Pentru determinarea presiunii de comutare sau a presiunii hidraulice maxime de injectare din timpul fazei de injectare se poate utiliza ca și valori inițiale pentru demarajul primelor injectări și pentru determinarea valorilor reale valorile din tabelul de mai jos care reprezintă presiunile hidraulice din cilindrul hidraulic de injectare pentru mașini de injectat cu factori de amplificare de 10.
Tabelul 2.1. Presiunile hidraulice din cilindrul hidraulic de injectare
Se recomandă reglarea presiunii limită de injectare mai mare cu 10-20 bari decât presiunea de comutare așa cum se observa din graficul presiunilor de mai jos:
În graficele de mai sus este reprezentată corespondența presiunilor din cele mai importante puncte ale procesului de injectare și compactizare. Și în acest caz raportul dintre presiunea specifică a topiturii de material plastifiat din fața melcului și presiunea hidraulică din cilindrul hidraulic de injectare s-a considerat 10 ca pentru majoritatea mașinilor de injectat standard.
Vitezele de injectare
Reprezintă vitezele de avansare a melcului în timpul fazei de injectare și care împreună cu presiunea hidraulică de injectare determină viteza de deplasare a topiturii de material plastic din cuibul matriței și umplerea volumică a acestuia.
Ele se pot exprima in: mm/sec ,cm3/sec, paliere sau în % din viteza maximă de injectare a mașinii de injectat.
În funcție de tipul și vâscozitatea materialului plastic injectat, de complexitatea piesei injectate și de nivelul impus de calitate al piesei injectate se pot regla de la una până la zece (10) viteze de injectare corespunzătoare unui palier de injectare. Alegerea vitezelor de injectare se face astfel încât să se asigure o curgere cât mai laminară a fronturilor de curgere în cuibul matriței și un bilanț termic cât mai echilibrat și anume căldura cedată de topitura de material plastic la contactul cu pereții matriței să fie egală cu căldura acumulată de topitura de material plastic datorită forfecărilor și frecărilor la curgerea în cuibul matriței. Rezultatul bilanțului termic se poate vedea și făcând diferența dintre temperatura topiturii la intrarea în cuibul matriței (Tintr) și temperatura topiturii la sfârșitul umplerii cuibului matriței (Tsfr) , astfel viteza optimă de injectare este atunci când:
Tintr – T sfr = (5…10 )°C (2.1)
Pentru materialele semi-cristaline (PA; PBT; PP; PE) datorită faptului că au viteze mari de răcire și fluiditate mărită se recomandă viteze mari de injectare, iar pentru materialele amorfe (PS; ABS; PC; PUR) datorită faptului că au fluiditate scăzută și sensibilitate mare la degradare termică se recomandă viteze lente de injectare.
Viteze de injectare prea mari pot determina defecte de suprafață în zona digurilor (efectul de jet liber) , formarea de turbulențe și zone mate, arsuri datorate efectului Diesel la capătul drumului de curgere, bavuri în zonele cu închideri din apropierea digurilor și reglarea unei forțe de închidere mult mai mare.
Viteze de injectare prea mici pot determina umplerea incompletă a cuibului datorită răcirii fronturilor de curgere, orientarea necorespunzătoare a materialului plastic, apariția de linii de sudură slabe calitativ, deformații ulterioare ale pieselor datorită unui echilibraj necorespunzător al presiunii interioare din cuibul matriței.
Adaptarea vitezelor de injectare și a curselor de injectare corespunzătoare se face conform următoarelor principii:
1) o viteză RAPIDĂ pentru umplerea culeei și a rețelei de alimentare
2) o viteză LENTĂ pentru parcurgerea digurilor de injectare
3) o viteză RAPIDĂ pentru umplerea zonelor cuibului matriței cu pereți subțiri
4) o viteză LENTĂ pentru umplerea zonelor cuibului matriței cu pereți groși și mai ales în zonele de trecere de la pereți subțiri la pereți groși
5) o viteză LENTĂ pentru sfârșitul umplerii cuibului matriței pentru optimizarea comutării la faza de mențineri.
Cursele de injectare
Reprezintă cursele de avansare ale melcului în timpul fazei de injectare și care corespund cu anumite zone bine stabilite necesare pentru umplerea cuibului matriței.
Ele se pot exprima in: mm, cm3, paliere sau în % din cursa maximă de injectare a mașinii de injectat.
Alegerea curselor de injectare se face astfel încât pentru fiecare viteză de injectare stabilită anterior să îi fie atribuită o cursă de injectare. Determinarea curselor de injectare se face în funcție de:
1) dimensiunile și geometria culeei, a rețelei de alimentare și a digurilor matriței
2) variația grosimilor de perete și geometria piesei injectate
3) lungimea și complexitatea drumului de curgere
4) condițiile de calitate impuse piesei injectate
Datorită faptului că alegerea curselor și a vitezelor de injectare determină apariția unor efecte cum ar fi: efectul de jet liber, efectul de ezitare, efectul Diesel etc., care au o importanță deosebit de mare în calitatea piesei injectate, determinarea curselor și a vitezelor de injectare cu o precizie cât mai mare este un deziderat esențial în optimizarea fazei de injectare.
Punctul de comutare
Se poate defini ca și poziția melcului în momentul comutării de le faza de injectare dinamică (faza de injectare) la faza de injectare statică sau faza de menținere (faza de presiune ulterioară). Din acest moment se trece de la controlul vitezei de injectare parametru specific fazei de injectare la parametrul presiune de menținere specific fazei de menținere.
Punctul de comutare poate fi ales în patru moduri:
Comutare după timp de injectare
Comutare după cursa melcului
Comutare după presiunea hidraulică de comutare
Comutare după presiunea interioară din cuibul matriței
Punctul de comutare este parametrul cel mai important al fazei de injectare dinamică.
La demarajul reglajului se recomandă reglarea unui punct de comutare cât mai anticipat pentru a nu se risca supra-umplerea și deteriorarea matriței după care se reduce treptat din punctul de comutare până se ajunge la valoarea recomandată pentru umplerea volumică a cuibului matriței și anume 90%…95% din umplerea volumică a cuibului matriței pentru piese cu pereții grosi (grosimi mai mari de 3 mm) și 95%…98% pentru piese cu pereții subțiri.(fig.6.8.):
În cazul în care punctul de comutare este prea anticipat poate să apară următoarele probleme:
Piese incomplete
Piese cu contracții și subturi de suprafață
Piese cu linii slabe de sudură
Piese cu dimensiuni pre mici
Piese cu greutăți prea mici și caracteristici mecanice slabe
În cazul în care punctul de comutare este prea întârziat poate să apară următoarele probleme:
Supra-umplerea cuibului matriței și posibil deteriorarea acesteia
Lipsa atingerii punctului de comutare și întreruperea ciclului de injectare
Necesitatea reglării unei forțe de zăvorâre mult pre mare
Obținerea de piese cu dimensiuni prea mari
Apariția de tensiuni interne pre mari care pot duce la fisurarea piesei în mediul ambiant
Aruncarea mult mai dificilă a piesei injectate din matriță
Principalii parametri de control sunt:
Timpul de injectare
Este efectiv timpul real înregistrat de mașina de injecție pentru efectuarea fazei de injectare din momentul în care începe avansarea melcului și până în momentul comutării la faza de menținere. Acesta poate fi în același timp atât parametru de reglaj în cazul în care se alege comutarea la menținere după timpul de injectare, cât și parametru de control pentru toate celelalte cazuri de reglare a punctului de comutare.
Timpul de injectare este invers proporțional cu vitezele de injectare și anume cu cât vitezele de injectare sânt mai mari cu atât timpul de injectare este mai mic și direct proporțional cu cursa de dozare respectiv cu cursele de injectare.
Este recomandat ca timpul de injectare să aibă o valoare cât mai mică posibil fără a se afecta condițiile de calitate ale piesei injectate și o valoare cât mai constantă de la un ciclu la altul ceea ce indică următoarele concluzii:
Un reglaj de o bună calitate
Lipsa uzurilor din sistemul hidraulic și mecanic al mașinii
Precizie ridicată ale sistemelor de comandă și control ale mașinii de injectat
Este asigurată constanța calității pieselor injectate de la un ciclu la altul
Presiunea hidraulică de comutare
Este presiunea reală din cilindrul hidraulic de injectare înregistrată de mașina de injecție în momentul comutării de la faza de injectare la faza de menținere. De cele mai multe ori această presiune are valoarea cea mai mare și reprezintă acel vârf de presiune de injectare din graficul de variație a presiunii de injectare pe parcursul fazei de injectare, așa cum se poate observa din figura 2.4. de mai jos.
Este foarte important determinarea foarte precisă a acestei presiuni pentru că în funcție de această valoare se determină și se reglează presiunea limită de injectare și presiunea de comutare în cazul reglării punctului de comutare după presiune. Și în acest caz este recomandat ca valoarea presiunii de comutare să fie cât constantă de la un ciclu la altul și în plus ne dă indicații foarte prețioase cu privire la reglarea punctului de comutare și anume:
Dacă presiunea de comutare are o valoare prea mare apropiată sau mai mare decât valoarea limită de injectare recomandată la injectarea materialului prelucrat atunci înseamnă că punctul de comutare a fost reglat prea târziu sau cu o viteză de injectare prea mare ceea ce poate duce la fenomenul de supra-umplerea cuibului matriței
Dacă presiunea de comutare are o valoare prea mică, mult sub valoarea limită de injectare recomandată la injectarea materialului prelucrat atunci înseamnă că punctul de comutare a fost reglat prea devreme și putem avea problemele expuse la alegerea punctului de comutare prea devreme.
Faza de injectare dinamică în matriță pentru reperul Șurub suport tetieră, are setate următoarele:
Vitezele de injecție de injecție 35 mm/s; 225 mm/s; 12 mm/s
Pozițiile de injecție 67 mm; 60 mm; 40 mm
Punctul de comutare este de 16.5 mm
2.5.5. Faza de menținere
Este una dintre cele mai importante faze ale ciclului de injectare pentru că parametrii de reglaj și de control al acestei faze influențează în mod direct calitatea piesei injectate și o foarte mare parte din defectele pieselor injectate pot fi eliminate prin reglarea corectă a parametrilor acestei faze.
Și în această fază melcul mașinii de injectat se comportă ca un piston și aplică asupra topiturii de material plastic rămasă în fața acestuia în urma fazei de injectare o presiune care se exercită și asupra materialului plastic din cuibul matriței pentru a se compensa contracția volumică a acestuia în timpul răcirii datorate contactului cu pereții matriței.
Presiunea exercitată de melcul mașinii de injecție poate fi:
1) constantă în timp
2) descrescătoare liniar în timp
3) constantă pe mai multe paliere de presiune și timp
Durata optimă a fazei de menținere se alege astfel încât temperatura în digurile matriței a ajuns la valoarea temperaturii de înghețare (temperatura de ne-curgere) specifică materialului plastic prelucrat pe toată grosimea acestora.
Cei mai importanți parametri de reglaj sunt:
Presiunea de menținere
Este presiunea hidraulică din cilindrii de injectare care se exercită asupra melcului care se comportă ca un piston în faza de menținere și care asigură presiunea aplicată topiturii de material plastic injectată în cuibul matriței în faza anterioară și care determină compensarea contracțiilor volumice și o bună compactizare a materialului plastic în cuibul matriței. Se recomandă reglarea presiunii de menținere în general la o valoare cuprinsă între:
30%-60% din valoarea presiunii de comutare necesare umplerii volumice a cuibului matriței pentru materiale semi-cristaline
50%-80% din valoarea presiunii de comutare necesare umplerii volumice a cuibului matriței pentru materiale amorfe
Pot exista și cazuri în care se injectează piese cu grosimi foarte mari de pereți din materiale amorfe în cazul în care presiunile de menținere pot depăși presiunile de comutare.
Reglarea optimă a acestei presiuni este foarte importantă pentru că :
1. în cazul reglării unei presiuni prea mici pot apare următoarele probleme:
(a) subturi pe suprafețele pieselor injectate
(b) contracții și bule interne și externe
(c) dimensiuni prea mici ale pieselor injectate
(d) variații ale greutăților pieselor injectate
(e) contracții volumice prea mari
2. în cazul reglării unei presiuni de menținere prea mari pot apare următoarele probleme:
(a) necesitatea reglării unei forțe de zăvorâre mult mai mari
(b) supra-compactizarea cuibului matriței și apariția de bavuri
(c) acumularea de tensiuni interne prea mari ce pot determina fisurarea în exploatare a piesei injectate
(d) dimensiuni prea mari ale pieselor injectate
(e) apariția de dificultăți la aruncarea sau demularea piesei din matriță
(f) apariția de urme ale aruncătoarelor pe piesele injectate
Reglarea presiunii de menținere se poate face și în trepte în funcție de :
(a) Complexitatea piesei injectate
(b) Variațiile grosimilor de pereți
(c) Tipul de material plastic injectat
b) Timpul de menținere
Exprimată în secunde este durata efectivă a fazei de menținere începând din momentul în care melcul ajunge în punctul de comutare și se sfârșește în momentul în care temperatura în digurile matriței a ajuns la valoarea temperaturii de înghețare (temperatura de ne-curgere) specifică materialului plastic prelucrat pe toată grosimea acestora.
Timpul de menținere se reglează de o manieră astfel încât să asigure stabilitatea dimensională și compactizarea uniformă a pieselor injectate , ceea ce înseamnă că piesa injectată trebuie să aibă greutatea maximă și constantă pentru fiecare după fiecare ciclu. De aceea pentru determinarea timpului de menținere optim se reglează o presiune de menținere și se crește continuu timpul de menținere și se măsoară greutatea pieselor injectate pentru fiecare timp de menținere reglat și se obține un grafic (fig. 2.5.)
Reglarea optimă a timpului de menținere este foarte important pentru că:
în cazul reglării unui timp de menținere prea mic pot apare următoarele probleme:
(a) supturi pe suprafețele pieselor injectate
(b) contracții și bule interne și externe
(c) dimensiuni prea mici ale pieselor injectate
(d) variații ale greutăților pieselor injectate
(e) contracții volumice prea mari
(f) reîntoarcerea topiturii de material în cilindrul de plastifiere
(g) variații mari ale pernei de material
în cazul reglării unui timp de menținere prea mare pot apare următoarele probleme:
(a) creșterea nejustificată a timpului de ciclu
(b) consum ridicat și nejustificat de energie
Principalii parametri de control al acestei faze sunt:
Perna de material
Exprimată în [mm] reprezintă volumul de material rămas în fața melcului la sfârșitul fazei de menținere. Este foarte important ca valoarea acesteia să fie mai mare ca zero pentru ca să se asigure o compactizare optimă a piesei injectate.
Este recomandat ca perna de material să aibă o valoare cuprinsă între (5%…10%)xD în care D= diametrul melcului mașinii de injecție și o valoare cât mai constantă de la un ciclu la altul ceea ce indică următoarele concluzii:
(a) Un reglaj optim de o bună calitate
(b) Lipsa uzurilor din sistemul hidraulic și mecanic al mașinii
(c) Este asigurată constanța calității pieselor injectate de la un ciclu la altul
Valoarea optimă a pernei de material este foarte importantă pentru că:
în cazul existenței unei valori prea mici (sau valoarea zero) pot apare următoarele probleme:
(a) supturi pe suprafețele pieselor injectate
(b) contracții și bule interne și externe
(c) dimensiuni prea mici ale pieselor injectate
(d) variații ale greutăților pieselor injectate
(e) contracții volumice prea mari
în cazul existenței unei perne de material prea mari pot apare următoarele probleme:
(a) creșterea pronunțată a uzurii clapetei anti-retur
(b) stagnare prea îndelungată a unei porțiuni din topitura de material plastifiat ceea ce poate duce la zone cu degradare de material
Graficul curselor melcului și perna de material sunt prezentate în fig. 2.6.
Producția reperului Șurub suport tetieră, are reglate pentru faza de menținere un timp de 5 sec și presiunea la 30 bar.
2.5.6. Faza de răcire
Faza de răcire este faza în care are loc solidificarea completă a topiturii de material plastic introdus în cuibul matriței astfel încât să se permită demularea piesei din cuibul matriței fără a se provoca:
instabilitatea dimensională
modificarea formei și a geometriei piesei injectate (datorate deformațiilor ulterioare din mediul ambiant)
creșterea supturilor și a post-contracțiilor
Principalii parametri de reglaj sunt:
Timpul de răcire [sec]
Este timpul reglat în secunde necesar solidificării finale a piesei în cuibul matriței pentru a se putea efectua în bune condiții demularea piesei din matriță. Timpul de răcire depinde de următorii factori:
Complexitatea piesei injectate
Grosimile de pereți ale piesei injectate
Temperatura topiturii de material plastic prelucrat
Temperatura matriței
Timpi de răcire prea mari pot determina:
Creșterea inutilă a timpului de ciclu
Dificultăți la demularea piesei injectate din cuibul matriței care pot apare sub forma unor deformații, urme ale aruncătoarelor, urme de reținere a piesei în matriță etc.
Timpi de răcire prea mici pot determina:
Creșterea deformațiilor la demulare
Creșterea contracțiilor și a supturilor
Accentuarea urmelor aruncătoarelor
Accentuarea post-contracțiilor și a post-deformațiilor ulterioare
Principalii factori care influențează timpul de răcire sunt grosimea de perete a piesei injectate și temperatura matriței.
Temperatura matriței [C°]
Temperatura matriței este parametrul de reglaj care servește la păstrarea fluidității topiturii de material plastic care ajunge în contact cu pereții matriței pentru optimizarea umplerii cuibului matriței și în același timp asigură răcirea uniformă a piesei injectate din cuibul matriței.
Alegerea optimă a temperaturii matriței se face în funcție de compromisul dintre calitatea piesei injectate și costurile de producție astfel:
temperaturi ridicate ale matrițelor pot asigura :
bună calitate a suprafețelor piesei injectate
tensiuni reziduale minime
variație redusă a gradului de cristalinitate
încovoiere termică redusă
uniformizarea temperaturii cuibului matrițelor
temperaturi joase ale matrițelor pot determina:
diminuarea timpului de răcire și deci a timpului de ciclu și ca urmare micșorarea costurilor de producție și creșterea productivității
scăderea calității piesei injectate
Reglarea unei temperaturi a matriței prea mari poate determina:
Creșterea timpului de răcire și deci a timpului de ciclu
Dimensiuni de piese injectate prea mici
Mari contracții ulterioare și post-deformații
Slabă orientare moleculară și mici tensiuni interne
Grad prea mare de cristalinitate
Reglarea unei temperaturi a matriței prea mici poate determina:
Dificultăți la umplerea piesei injectate din materiale amorfe
Necesitatea de a regla presiuni de injectare , viteze de injectare , presiuni de menținere și temperaturi ale topiturii mult mai mari decât cele optime
Apariția de suprafețe mate, linii de sudură și de curgere foarte vizibile
Creșterea tensiunilor interne care pot determina fisurarea pieselor injectate
Apariția deformațiilor ca urmare a efectului de disc
Pentru tipul de material folosit in producția reperului Șurub suport tetieră, PP, temperatura matriței trebuie sa fie reglată în intervalul 20-70 [C°].
Principalii parametri de control sunt:
Verificarea timpului de răcire real
Este foarte importantă verificarea timpului de răcire real pentru ca acesta să fie mai mare sau cel puțin egal cu timpul de dozare real mai ales în cazul reglării mașinii de injecție cu retragerea unității de injectare după faza de dozare și decomprimare. în acest caz dacă timpul de dozare real este mai mare, mai ales în cazul unor piese mari ce necesită curse de dozare mari și deci timpi de dozare mari, timpul de răcire se reglează cu 1-2 secunde mai mare decât timpul de dozare real.
Timpul de răcire setat pentru reperul Șurub suport tetieră este de 10 sec.
2.5.7. Faza de dozare
Este faza în care are loc procesul de plastifiere prin care materialul plastic sub formă de granule din pâlnia mașinii de injectat este acumulat în fața melcului sub forma unei topituri omogene și uniforme de material plastic. În această fază melcul efectuează o mișcare de rotație și conform principiilor descrise în procesul de plastifiere realizează cursa de dozare acumulând volumul de topitură de material necesar umplerii și compactizării cuibului matriței.
Principalii parametri de reglaj sunt:
Viteza de dozare [rot/min]
Este cel mai important parametru de reglaj al fazei de dozare pentru că este responsabil de calitatea procesului de plastifiere și este definit ca și viteza de rotație a melcului mașinii de injectat măsurată în rotații/minut.
Reglarea unei viteze de dozare prea mici poate determina :
Creșterea prea mare a timpului de dozare și deci și a timpului de ciclu (timpul de dozare poate ajunge să fie mai mare ca timpul de răcire)
Apariția de piese cu bule de gaze , material netopit și timp de dozare neregulat
Reglarea unei viteze de dozare prea mari poate determina :
Deteriorări termice și mecanice ale topiturii de material plastifiat datorate auto-încălzirii
Variații mari ale temperaturii volumului de topitură de material plastic pe întreaga lungime a cursei de dozare
Uzura prematură a melcului și a clapetei anti-retur
Contra-presiunea de dozare [bar]
Se definește ca fiind presiunea hidraulică din cilindrul de injectare care se opune presiunii de material plastifiat acumulată în fața melcului care împinge melcul și astfel se obține o mișcare controlată de deplasare a melcului pentru efectuarea cursei de dozare. În acest fel se asigură o bună omogenizare și compactizare a topiturii de material plastifiat și în plus un amestec mult mai uniform și mai omogen dintre materialul plastic și colorantul utilizat pentru colorarea topiturii.
Reglarea unei contra-presiuni pre mari poate determina:
Creșterea nejustificată a timpului de dozare
Deteriorarea termică și mecanică a topiturii de material plastifiat datorată auto-încălzirii prin frecare
Uzura prematură a melcului și a clapetei anti-retur
Reglarea unei contra-presiuni pre mici poate determina:
Timp de dozare neregulat
Topitură neomogenă termică și cu conținut de material plastic netopit
Apariția de piese injectate cu bule de gaze, cu lipsă, cu contracții sau cu variații mari ale pernei de material
Cursa de dozare [mm]
Este parametrul care determină volumul de material plastifiat acumulat în fața melcului necesar umplerii și compactizării cuibului matriței. Acesta poate fi definit ca fiind cursa de deplasare a melcului în faza de dozare rezultată prin împingerea dată de materialul plastifiat acumulat în fața acestuia.
Reglarea unei curse de dozare prea mici poate determina:
Pernă de material prea mică sau chiar zero
Piese cu contracții sau chiar cu lipsă
Piese insuficient de bine compactizare și cu slabe caracteristici mecanice și de rezistență
Temperaturile cilindrului de plastifiere [C°]
Este parametrul care asigură aportul de căldură necesar procesului de plastifiere care pe lângă căldura majoritară creată de frecarea din timpul fazei de dozare determină căldura totală necesară topirii materialului plastic.
Reglajul și mai ales controlul temperaturii de pe cilindrul de plastifiere este foarte important mai ales pentru materialele termosensibile pentru că influențează foarte mult calitatea topiturii, de aceea ele depind de:
Tipul materialului utilizat
Profilul melcului
Cursa de dozare
Forma și geometria piesei injectate
Reglarea unor temperaturi prea mari pe cilindrul de plastifiere pot determina:
Degradări termice importante
Variații de culoare sau de nuanță de culoare
Creșterea contracțiilor și instabilitate dimensională
Mărirea nejustificată a timpului de răcire
Scăderea caracteristicilor mecanice și de calitate ale pieselor injectate
Reglarea unor temperaturi prea mici pe cilindrul de plastifiere pot determina :
Apariția de topitură neomogenă
Necesitatea reglării unor presiuni și viteze de injectare mult mai mari
Apariția de linii de sudură și de curgere foarte vizibile și slabe calitativ
Creșterea tensiunilor interne în piesele injectate
Timpul de întârziere la dozare [sec]
Este timpul scurs din momentul în care se sfârșește faza de menținere și momentul în care se dă comandă pentru începerea fazei de dozare. Acest timp se necesită a fi reglat atunci când avem timpi de răcire foarte mari , mult mai mari ca și timpii de dozare reali ceea ce poate duce la stagnarea materialului plastic acumulat în fața melcului în faza de dozare. Acest lucru poate determina deteriorarea calității topiturii acumulate în fața melcului datorită degradării termice și a oxidărilor care apar pe cilindrul de plastifiere.
Este recomandată reglarea timpului de întârziere la dozare astfel încât în momentul în care se termină faza de dozare exact în același moment să se termine timpul de răcire și să înceapă deschiderea matriței.
Principalii parametri de control sunt:
Timpul de dozare [sec]
Este timpul real efectuat de mașină pentru realizarea completă a cursei de dozare reglată. Acesta este înregistrat din momentul începerii mișcării de dozare până în momentul sfârșitului fazei de dozare. Cu cât valoarea acestuia este mai constantă de la un ciclu la altul cu atât reglajul parametrilor fazei de dozare este mai optim și reglajul mașinii mai bun.
Este recomandat ca timpul real de dozare să fie mai mic sau cel puțin egal cu timpul de răcire pentru a se obține un timp de ciclu cât mai constant.
Urmărirea timpului real de dozare de la un ciclu la altul este foarte important pentru că variațiile mari a acestuia ne poate da indicii referitoare la buna desfășurare a procesului de plastifiere și anume:
Timp de dozare mult prea mare sau în creștere poate însemna :
Lipsă de material plastic în pâlnia mașinii de injectat, ceea ce înseamnă că melcul se rotește în gol fără material plastic
Apariția fenomenului de patinare a melcului datorită lipirii de material pe spira melcului în zona de alimentare sau temperatură prea mică pe zona de alimentare sau agenți de ungere sau de colorare pe bază de uleiuri au ajuns în cantități prea mari pe zona de alimentare
Apariția fenomenului de blocare a găurii de alimentare de sub pîlnia mașinii de injectat datorită unei temperaturi prea mari pe zona de alimentare sau răcirea zonei de alimentare nu funcționează sau este înfundată sau parametrii de dozare sânt reglați incorect: viteze de dozare prea mari și contra-presiuni de dozare prea mari
Existența unor uzuri importante la melc, cilindrul de plastifiere sau clapeta anti-retur
Timp de dozare mult prea mic sau în scădere poate însemna:
Reglaj incorect al temperaturilor pe cilindrul de plastifiere care pot fi mult prea mici decât cele optime
Reglarea unor viteze de dozare prea mari și a unei contra-presiuni de dozare prea mică caz în care melcul se comportă ca un șurub care este deșurubat dintr-o piuliță.
Cursa reală de dozare [mm]
Este cursa reală înregistrată de mașina de injecție la sfârșitul fazei de dozare și care de cele mai multe ori este mai mare decât cursa reglată de dozare datorită:
Inerției melcului aflat în mișcare de rotație
Impreciziei și uzurilor unor componente ale mașinii de injecție
Reglajului necorespunzător al parametrilor fazei de dozare
Variațiile mari ale cursei reale de dozare pot afecta serios calitatea piesei injectate putând duce la:
Variație mare a pernei de material
Supra-umplerea sau supra-compactizarea cuibului matiței
Creșterea tensiunilor interne ale piesei injectate
Apariția de piese injectate cu bavuri sau care nu pot fi aruncate din cuibul matriței
Pentru a se obține o cursă de dozare reală cât mai constantă și cât mai egală cu cursa de dozare reglată se recomandă mai ales pentru piesele de precizie foarte mare reglarea vitezei de dozare și a contra-presiunii de dozare după paliere și anume pe ultimii 10% mm ai cursei de dozare se reglează o viteză de dozare mult mai mică pentru a se asigura frânarea mișcării de rotație a melcului și astfel oprirea mult mai precisă a acestuia.
Reglajele aplicate pentru reperul Șurub suport tetieră pentru faza de dozare sunt:
cursa de dozare la 65 mm;
viteza de dozare 75 rpm;
contra presiune 15 bar.
2.5.8. Faza de decomprimare
Este faza în care melcul mașinii de injectat execută o mișcare liniară de retragere fără rotire pentru a asigura reducerea presiunii (decomprimarea) materialului acumulat în fața melcului în faza de dozare. Acest lucru este foarte important pentru că dacă decomprimarea materialului acumulat în fața melcului nu este bine realizată, în cazul lucrului cu duze deschise există riscul ca după retragerea unității de injectare să curgă din topitura de material în fața duzei și astfel să avem pierderi importante de material.
Reglarea fazei de decomprimare se poate face astfel:
La sfârșitul fazei de dozare (în cele mai multe cazuri) când se lucrează cu duze deschise și cu retragerea unității de injectare
Înainte de începerea fazei de dozare când s lucrează cu matrițe cu duze calde sau cu canale și blocuri calde
Și înaintea și după faza de dozare când se combină cele două procedee prezentate mai sus
Principalii parametri de reglaj sunt:
Cursa de decomprimare [mm]
Reprezintă cursa de retragere a melcului pe parcursul fazei de decomprimare pentru a se asigura depresurizarea presiunii topiturii acumulate în fața melcului în faza de dozare.
Reglarea optimă a cursei de decomprimare se face în funcție de cursa de dozare și de contra-presiunea de dozare.
Se recomandă reglarea unei curse de decomprimare cuprinsă între: 4%–10% din cursa de dozare. Cu cât contra-presiunea de dozare este mai mică și cursa de decomprimare este mai mică aproximativ: 4%-5% din cursa de dozare, și invers cu cât se lucrează cu contra-presiuni mai mari se vor regla curse de decomprimare mai mari aproximativ: 8%-10% din cursa de dozare.
Reglarea unei curse de decomprimare prea mari poate determina:
Aspirarea unei cantități de aer în topitura de material acumulată în fața melcului la dozare ceea ce poate duce la oxidarea acestuia
Injectarea de incluziuni de aer ce pot apare pe suprafețele pieselor injectate în jurul digurilor
Reglarea unei curse de decomprimare prea mici poate determina:
Curgerea unei cantități de topitură în fața duzei sau din duza și din canalele calde ale matriței ceea ce duce la pierderi importante de topitură de material acumulat în fața melcului
Viteza de decomprimare [mm/sec sau %]
Se poate defini ca fiind viteza de deplasare liniară a melcului efectuată în timpul fazei de decomprimare. Ea poate fi comparată cu viteza de injectare cu deosebirea că melcul execută o mișcare de retragere și nu de avansare ca în cazul injectării.
Reglarea optimă a vitezei de decomprimare se face astfel încât ea să asigure efectuarea cât mai corectă și mai exactă a cursei de decomprimare. La reglarea vitezei de decomprimare trebuie ținut cont și de inerția melcului aflat în mișcare liniară de retragere, de aceea o viteză prea mare de decomprimare poate duce la depășirea cursei de decomprimare cu consecințele negative explicate la punctul anterior. Reglarea unei viteze de decomprimare prea mici poate determina creșterea nejustificată a timpului de ciclu și chiar se poate ajunge să nu se efectueze toată cursa de decomprimare programată.
Faza de decomprimare a producției reperului Șurub suport tetieră are reglată viteza de decomprimare la 25 mm/s, iar poziția de decomprimare la 67 mm.
2.5.9. Faza de retragere a unității de injectare
Este faza în care unitatea de injectare se îndepărtează de platoul fix al mașinii pentru a se elibera contactul dintre duza mașinii și duza matriței pentru ca să se evite:
Un contact prea îndelungat dintre duza mașinii și duza matriței care ar determina o răcire prea pronunțată a duzei mașinii și deci formarea de dop rece în duză
Scurgerea de topitură de material din duza mașinii în duza matriței în timpul deschiderii matriței și extragerii culeei din duza matriței
Principalii parametri de reglaj sunt:
Cursa de retragere a unității de injectare [mm]
Este parametrul prin care se definește lungimea cursei de retragere a unității de injectare pentru îndepărtarea duzei mașinii de duza matriței.
Se recomandă ca cursa de retragere să se regleze la o valoare cât mai mică posibil de exemplu 20 – 50 mm pentru a nu se pierde cu timpul de retragere și de avansare a unității de injectare care ar putea determina majorări importante ale timpului total de ciclu. În cazul mașinilor cu unități de injecție mari sau în cazul în care se lucrează cu program de purjare a dopului rece înaintea fazei de avansare a unității de injectare se poate regla și valori mai mari ale cursei de retragere care pot ajunge până la: 80 – 120 mm.
Viteza de retragere a unității de injectare [mm/sec]
Este viteza de îndepărtare a unității de injectare dinspre platoul fix al mașinii de injecție.
Se recomandă ca viteza de retragere să fie cât mai mare, mai ales pentru curse de deplasare mari pentru reducerea timpului de retragere și astfel a timpului total de ciclu. Se poate regla viteza de retragere maximă prevăzută pe mașină cu condiția ca la începutul mișcării de retragere și la sfârșitul cursei de retragere să nu apară șocuri și vibrații ale unității de injectare care ar putea provoca uzuri pronunțate ale unor componente mecanice și hidraulice ale mașinii de injecție. In caz contrar se reduce treptat din viteza de retragere până se obține o mișcare de retragere suficient de rapidă dar fără șocuri sau trepidații.
Principalii parametri de control sunt:
Timpul de retragere al unității de injectare
Este timpul real cronometrat de mașina de injecție în care are loc faza de retragere a unității de injectare. Este recomandat verificarea și urmărirea acestuia ca valoarea lui să fie cât mai mică pentru că el influențează timpul total de ciclu și deci costul și productivitatea reperului injectat.
Echipamentul folosit în producția reperului Șurub suport tetieră are unitatea de injecție fixă.
2.5.10. Faza de deszăvorâre
Aceasta este faza în care are loc căderea presiunii din sistemul de zăvorâre sau de închidere cu înaltă forță și efectuarea unei mișcări foarte scurte în sens opus mișcării de zăvorâre pentru a se debloca matrița și pentru a se putea efectua deschiderea acesteia.
Principalii parametri de reglaj sunt:
Presiunea de deszăvorâre (deblocare)
Este presiunea hidraulică din sistemul de închidere cu înaltă forță care determină deblocarea matriței și efectuarea cursei de deszăvorâre. Datorită forțelor deosebit de mari care sunt necesare pentru deblocarea unor matrițe mai ales a celor care se împănează mecanic în momentul zăvorârii matriței se recomandă reglarea unor presiuni mari de deszăvorâre cuprinse între: (80 – 140) bari.
Cursa de deszăvorâre (deblocare)
Este un parametru tot mai rar întâlnit pentru că la mașinile de injecție moderne acest parametru este setat de constructorul mașinii de injecție și are o valoare fixă ce nu poate fi reglată. La mașinile de injecție mai vechi acest parametru se reglează prin poziționarea unor came care limitează cursa de deszăvorâre. În aceste cazuri se recomandă reglarea cursei de deszăvorâre la valori cât mai mici cuprinse în intervalul: (2 – 5) mm în funcție de mărimea unității de închidere și de uzura componentelor mecanice și hidraulice a acesteia.
Aceasta fază nu are parametri de control.
Faza de deszăvorâre pentru matrița reperului Șurub suport tetieră este setată la 100 bar pentru deblocarea matriței.
2.5.11. Faza de deschidere
Faza de deschidere este faza în care platoul mobil al mașinii de injectat sub acțiunea sistemului de deschidere se îndepărtează de platoul fix și astfel semi-matrița mobilă montată pe platoul mobil se îndepărtează de semi-matrița fixă montată pe platoul fix până când cele două ajung să aibă o distanță suficient de mare între ele pentru a permite demularea în bune condiții a piesei injectate din cuibul matriței.
Reglajul parametrilor fazei de deschidere se face astfel încât să se obțină un timp cât mai mic al fazei de deschidere pentru a se diminua timpul total de ciclu, dar avându-se în vedere protejarea și creșterea duratei de viață a matriței și a mașinii de injectat.
Principalii parametri de reglaj sunt:
Presiunea de deschidere matriță (pd) [bari]
Este presiunea hidraulică din sistemul de deschidere al mașinii de injectat. La unele modele de mașini de injectat ea se reglează manual la o valoare de (60,…,100)bari în funcție de mărimea matriței și de uzura mașinii, iar la altele valoarea presiunii de deschidere se reglează automat de către mașină în funcție de vitezele și cursele de deschidere reglate.
Cursa de deschidere matriță [mm]
Este parametrul care definește distanța la care semi-matrița montată pe platoul mobil se îndepărtează de semi-matrița fixă montată pe platoul fix pentru a permite demularea în bune condiții a piesei injectate din cuibul matriței. Este recomandat ca pentru micșorarea timpului de deschidere matriță și implicit a timpului total de ciclu, ca valoarea curei de deschidere să fie cât mai mică posibil, dar în același timp să se asigure demularea în cele mai bune condiții a piesei injectate fără a se provoca deteriorarea acesteia sau în cazul existenței unor bacuri acționate pneumatic sau hidraulic se va avea în vedere ca la acționarea acestora să nu se lovească suprafețele cuiburilor matriței.
Vitezele de deschidere matriță
Sunt vitezele de deplasare ale platoului mobil dinspre platoul fix pentru a se realiza deschiderea matriței într-un timp cât mai scurt posibil , dar care să nu provoace deteriorări ale matriței, ciocnirea elementelor în mișcare ale matriței (bacuri, prisme etc.), sau șocuri și trepidații ale elementelor din sistemul de deschidere al mașinii de injectat.
Modelele mai vechi ale mașinilor de injectat erau prevăzute cu o singură viteză de deschidere. Acest lucru determina alegerea unei viteze constante și optime de deschidere care să fie suficient de mare pentru reducerea timpului de deschidere și implicit a timpului total de ciclu ,dar care să nu provoace șocuri și lovirea părților componente aflate în mișcare ale matriței. Modelele mai noi de mașini de injectat pot avea (2,3,5, sau mai multe) viteze de deschidere diferite pe curse de deschidere diferite. Cele mai des întâlnite au 3 viteze de deschidere pe 3 curse de deschidere independente.
Reglarea vitezelor de deschidere matriță în cazul mașinilor cu 3 viteze diferite de deschidere pe 3 curse independente de deschidere se face astfel:
Prima viteză de deschidere=lentă (v1)
Este o viteză lentă de demarare a deschiderii matriței pentru a se degaja piesa injectată din cuibul din partea fixă a matriței în cele mai bune condiții și în plus pentru extragerea unor bacuri acționate de coloane înclinate. Se reglează de obicei la o valoare mică (5%,…,15%) din viteza maximă de deschidere a mașinii de injectat.
A doua viteză de deschidere=rapidă (v2)
Este viteza de deschidere a matriței pe cursa cea mai mare de deschidere și se reglează la o valoare cât mai mare posibil pentru a diminua cât mai mult timpul de deschidere al matriței, dar fără a se provoca șocuri sau trepidații ale sistemului de deschidere al mașinii la comutarea de la prima viteză lentă (v1) la viteza rapidă (v2),sau de la viteza rapidă (v2) la viteza lentă (v3).Ea începe din momentul în care elementele componente ale matriței care sunt în contact fie de pe parte fixă, fie de pe partea mobilă (coloane și bucșe de ghidare, bolțuri înclinate și bacuri, miezuri și pastile, readucătoare etc., își pierd contactul pentru a se evita ciocnirea acestora cu viteză mare și posibila deteriorare a lor. Se reglează de obicei la o valoare mare (45%,…,100%) din viteza maximă de deschidere a mașinii de injectat.
A treia viteză de deschidere=lentă (v3)
Este ultima viteză de deschidere a matriței care funcționează până în momentul în care se ajunge la cursa de deschidere reglată moment în care trebuie să ajungă la valoarea zero. Pentru a evita apariția șocurilor și a loviturilor brutale din sistemul de deschidere al mașinii de injectat datorită opririi bruște din mișcare a unei greutăți mari de material cum ar fi platoul mobil și semi-matrița mobilă se recomandă reglare de obicei la o valoare mică (10%,…,25%) din viteza maximă de deschidere a mașinii de injectat.
Cursele de deschidere ale matriței
Sunt cursele corespunzătoare vitezelor de deschidere prezentate mai sus și care stabilesc momentele din timpul deschiderii matriței în care se comută de la o viteză de deschidere la următoarea. Modelele mai noi de mașini de injectat pot avea (2,3,5, sau mai multe) curse de deschidere diferite corespunzătoare fiecărei viteze de deschidere .Cele mai des întâlnite au 3 viteze de deschidere pe 3 curse de deschidere independente.
Reglarea curselor de deschidere matriță în cazul mașinilor cu 3 viteze diferite de deschidere pe 3 curse independente de deschidere se face astfel:
Prima cursă de deschidere
Este corespunzătoare primei viteze de deschidere (v1) și se reglează până în momentul în care toate elementele aflate în contact dintre semi-matrița fixă și semi-matrița mobilă își pierd contactul pentru a se evita uzura prematură sau deteriorarea acestora (coloane și bucșe de ghidare, bolțuri înclinate și bacuri, miezuri și pastile, readucătoare.
A doua cursă de deschidere
Este corespunzătoare celei de a doua viteze de deschidere (v2) și reglarea ei este foarte importantă pentru că poate determina ciocnirea unor elemente componente ale matriței fie de pe parte fixă , fie de pe partea mobilă care se află în contact și astfel se poate provoca deteriorarea sau uzura prematură a acestora. De aceea pentru reglarea acesteia se recomandă punerea vitezei (v2) la valoarea zero ,ceea ce va determina oprirea deschiderii matriței în momentul comutării de la valoarea vitezei (v1) la viteza (v2)=0 și astfel se poate vedea poziția exactă a elementelor de pe semi-matrița mobilă față de cele de pe semi-matrița fixă și astfel determina valoarea exactă a momentului de începerea a cursei a doua de deschidere.
A treia cursă de deschidere
Este corespunzătoare celei de a treia viteze de deschidere (v3) și este reglată din momentul în care are loc comutarea de la viteza rapidă(v2) la viteza lentă(v3) până la sfârșitul cursei de deschidere. Aceasta reprezintă de fapt cursa de frânare a platoului mobil împreună cu semi-matrița mobilă de la valoarea vitezei mari de deschidere (v2) la valoarea zero care trebuie să o aibă în momentul în care ajunge la valoarea cursei de deschidere. Este recomandat ca aceasta sa aibă o valoare cât mai mică posibil cuprinsă între (20,…,80) mm cursă de frânare.
Principalii parametri de control sunt:
Timpul de deschidere [sec]
Este timpul real înregistrat de mașina de injecție pentru efectuarea fazei de deschidere. Acest timp este important de verificat pentru a se urmării constanta în timp a acestuia la fiecare ciclu și mărimea acestuia pentru că afectează timpul total de ciclu. Este indicat să fie de o valoare cât mai mică posibil pentru a se reduce cât mai mult timpul total de ciclu
Cursa reală de deschidere [mm]
Este cursa reală înregistrată de mașina de injectat la sfârșitul fazei de deschidere. De cele mai multe ori aceasta diferă de cursa reglată de deschidere datorită faptului inerției unor mase foarte mari în mișcare, cât și datorită uzurii unor componente ale mașinii sau a unui reglaj necorespunzător al parametrilor fazei de deschidere.
Timpul setat pentru faza de deschidere a matriței reperului Șurub suport tetieră este setat la 3,322 sec.
2.5.12. Faza de aruncare centrală și/sau aruncarea de pe miezuri (demulare)
Este faza în care se necesită extragerea sau demularea piesei injectate din cuibul matriței în cele mai bune condiții de siguranță a acesteia și fără a se afecta criteriile de calitate ale acesteia.
În funcție de forma și geometria piesei injectate și de concepția matriței se pot întâlni mai multe sisteme de aruncare sau demulare a piesei din matriță care în principal sunt următoarele:
Aruncarea sau demularea piesei de pe poansonul matriței prevăzut în general pe semi-matrița mobilă caz în care se necesită reglarea sistemului de aruncare central al mașinii de injectat
Aruncarea sau demularea piesei din cuibul matriței prevăzut în general pe semi-matrița fixă caz în care se necesită reglarea unor supape pneumatice sau a unor sisteme de extragere a piesei din cuib acționate prin deplasarea semi-matriței mobile
Aruncarea sau demularea piesei de pe miezurile matriței care sînt extrase într-o poziție intermediară între semi-matrița mobilă și semi-matrița fixă caz în care se necesită reglarea sistemului de aruncare central al mașinii de injectat pentru extragerea și aruncarea culeei și a rețelei de injectare ,cît și a aruncării de pe miezuri cu ajutorul programării acționărilor hidraulice sau pneumatice de pe miezuri.
Principalii parametri de reglaj sunt:
Cazul reglării aruncării centrale
Alegerea opțiunii de funcționare a aruncării centrale
Există numeroase cazuri în care matrițele funcționează fără faza de aruncare centrală de aceea majoritatea mașinilor de injectat au opțiunea de a alege dacă se lucrează cu aruncare centrală sau nu, de aceea în primul rând trebuie selectată opțiunea de program cu aruncare centrală în cazul în care dorim să programăm mașina să lucreze cu aruncare centrală.
Cursa de avansare (aruncare) a aruncării centrale
Este parametrul care definește deplasarea aruncătorului central al mașinii care în mișcarea lui de avansare trebuie să lovească în tija tampon sau în placa tampon de acționare a sistemului de aruncare al matriței și astfel să determine avansarea plăcii de aruncare.
Presiunea hidraulică de aruncare [bari]
Este presiunea din sistemul hidraulic de acționare al aruncării centrale a mașinii de injectat și care determină forța de aruncare și anume forța cu care aruncătorul central al mașinii acționează asupra sistemului de aruncare al matriței.
Reglarea unei presiuni de aruncare la o valoare prea mică poate duce la imposibilitatea efectuării întregii curse programate de aruncare sau la un timp de aruncare foarte mare ceea ce duce la creșterea nejustificată a timpului de ciclu. Reglarea unei presiuni de aruncare la o valoare prea mare poate duce la riscul aruncării semi-matriței mobile de pe platoul mobil sau la deteriorarea acesteia la un reglaj incorect al cursei de aruncare sau la funcționarea îndelungată a aruncării fără ungere și griparea și blocarea sistemului de aruncare al matriței.
De obicei se pornește de la valori cât mai mici de ordinul a (10,…,20 bari) și apoi după fiecare încercare se vor mări treptat valoarea presiunii până se ajunge la cea optimă care este presiunea minimă din sistemul hidraulic de aruncare al mașinii cu care poate efectua toată cursa de aruncare reglată cu viteza de aruncare programată și într-un timp d aruncare cât mai scurt posibil.
Viteza de aruncare [mm/sec ; %]
Este parametrul tehnologic al fazei de aruncare centrală în care se definește viteza de deplasare a aruncătorului central al mașinii de injectat. Dacă modelele mai vechi de mașini de injectat aveau o singură viteză de aruncare cu care se efectua întreaga cursă de aruncare (Ca) , pentru reducerea timpului de aruncare mașinile moderne sunt prevăzute cu două viteze de aruncare în care prima viteză (Va1)este o viteză rapidă cu care se efectuează cursa libera a aruncătorului (Cl) și a doua viteză (Va2) este lentă cu care se efectuează cursa de aruncare a matriței (Cam) cu scopul protejării elementelor aflate în mișcare ale sistemului de aruncare , cât și pentru aruncarea în condiții de siguranță a piesei injectate.(pentru a nu se produce deformații ale piesei, albituri, urme ale aruncătoarelor pe piesă, străpungerea piesei cu aruncătoarele și altele).
Și în acest caz se recomandă pentru reglarea vitezelor de aruncare să se pornească de la valori mici (5 ,…,10)% din viteza de aruncare maximă a mașinii de injectat și prin încercări repetate să se crească treptat valorile până se ajunge la valorile optime care să asigure un timp minim de aruncare în depline condiții de siguranță ale piesei injectate.
Punctul de comandă al aruncării centrale
Este parametrul tehnologic al fazei de aruncare centrală în care se programează poziția semi-matriței mobile de pe cursa de deschidere în care se comandă începerea mișcării de aruncare centrală. Acest punct de comandă poate fi programat:
La sfârșitul cursei de deschidere (în cele mai multe cazuri) când semi-matrița mobilă a efectuat toată cursa de deschidere
În timpul cursei de deschidere care se poate face cu oprirea deschiderii în acea poziție și continuarea ei după efectuarea aruncării centrale sau fără oprirea deschiderii caz în care avem mașini de injectat capabile să efectueze mișcări paralele și anume în paralel cu mișcarea de deschidere se efectuează mișcarea de aruncare centrală ceea ce duce la o mare economie de timp de ciclu pentru că timpul de aruncare este cuprins în timpul de deschidere al matriței.
Reglarea acestui parametru se face pornindu-se de la valori mai mari și după încercări se poate reduce treptat până la determinarea valorii optime și care depinde foarte mult de ceilalți parametri ai fazei de aruncare centrală prezentați anterior. O valoare prea mică a punctului de comandă al aruncării poate duce la lovirea cuibului, a miezurilor sau a bacurilor matriței de către sistemul de aruncare al acestei.
Modul de funcționare al aruncării centrale
Datorită creșterii complexității sistemelor de aruncare ale matrițelor și pentru o evacuare cât mai bună a piesei injectate tot mai multe mașini de injectat au prevăzute mai multe programe de funcționare a aruncării centrale, cum ar fi:
Aruncarea centrală simplă: este programul în care aruncătorul central al mașinii execută o singură mișcare de aruncare
Aruncarea centrală multiplă: este programul în care aruncătorul central execută mai multe mișcări de avansare și de retragere succesive caz în care se necesită reglarea a numărului de mișcări pe care să le efectueze aruncătorul central al mașinii
Aruncarea centrală pulsatorie: este programul în care aruncătorul central execută mai multe mișcări de avansare și de retragere pulsatorii caz în care se necesită reglarea numărului de pulsații
Aruncarea centrală temporizată: este programul în care aruncătorul central execută mai multe mișcări de avansare și de retragere succesive caz în care se poate regla mai mulți timpi intermediari ai fazei de aruncare cum ar fi: timpul de avansare al aruncătorului, timpul de stagnare în poziția avansată a aruncătorului, timpul de retragere etc.
Cazul reglării acționării de miezuri sau a demulării de pe miezuri
Alegerea opțiunii de funcționare a acționării de miezuri
Există numeroase cazuri în care matrițele funcționează cu unul sau mai multe bacuri acționate hidraulic sau pneumatic în diferite momente ale fazelor ciclului de injectare sau cu miezuri intermediare pe care rămân piesele injectate care se necesită a fi aruncate, de aceea în primul rând trebuie selectată opțiunea de program de lucru de acționarea a unu sau mai multe miezuri pneumatice sau hidraulice în funcție de construcția și concepția modului de funcționare al matriței și al cinematicii acesteia.
Pe lângă programele de lucru cu acționările pneumatice și hidraulice de miezuri mașinile de injectat trebuie să fie echipate și cu elementele pneumatice și hidraulice de acționare care se necesită să fie legate la elementele matriței (supape de aer, cilindrii pneumatici sau hidraulici) care efectuează mișcarea de demulare.
Presiunea hidraulică (pneumatică) din sistemul de acționare de miezuri [bari]
Este presiunea din sistemul hidraulic (pneumatic) de acționare a miezurilor hidraulice (pneumatice) și care determină forța de deplasare a miezurilor sau a bacurilor sau forța cu care se face aruncarea de pe miezuri.
Reglarea unei presiuni de acționare la o valoare prea mică poate duce la imposibilitatea efectuării întregii curse programate de aruncare sau de deplasare la un timp de acționare foarte mare ceea ce duce la creșterea nejustificată a timpului de ciclu. Reglarea unei presiuni de aruncare la o valoare prea mare poate duce la riscul suprasolicitării unor elemente componente ale matriței și la uzura prematură a acestora.
De obicei se pornește de la valori cât mai mici de ordinul a (10,…,20 bari) presiune hidraulică și (2,…,3 bari) presiune pneumatică, apoi după fiecare încercare se va mări treptat valoarea presiunii până se ajunge la cea optimă care este presiunea minimă din sistemul de acționare al miezurilor hidraulice sau pneumatice cu care se poate efectua toată cursa de deplasare sau de aruncare programată cu viteza de aruncare programată și într-un timp de efectuare a mișcării cât mai scurt posibil.
Viteza de deplasare din sistemul de acționare de miezuri [mm/sec; %; drosel pneumatic]
Este parametrul tehnologic al acționării de miezuri în care se definește viteza de deplasare a miezurilor sau bacurilor matriței sau a aruncătoarelor sistemului de aruncare de pe miezuri.
În cazul acționărilor hidraulice se reglează viteza în mm/sec sau în % din viteza maximă de acționare a miezurilor a mașinii de injectat, iar în cazul acționărilor pneumatice se reglează debitul de trecere al aerului spre elementele de execuție (supape, cilindrii pneumatici) cu ajutorul unor drosele de aer.
Și în acest caz se recomandă pentru reglarea vitezelor de deplasare a acționărilor de miezuri să se pornească de la valori mici ( 5 ,…,10)% din vitezele de deplasare maxime și prin încercări repetate să se crească treptat valorile până se ajunge la valorile optime care să asigure un timp minim de acționare în depline condiții de siguranță ale pieselor injectate, fără să fie afectate criteriile de calitate impuse acestora.
Momentul de comandă al acționării pneumatice sau hidraulice de miezuri
Cinematica tot mai complexă a noilor matrițe de injectat mase plastice care au în construcția lor tot mai multe bacuri, miezuri, aruncare de pe miezuri, a impus constructorilor de mașini de injectat să realizeze tot mai multe opțiuni pentru programarea momentului de comandă al acționării hidraulice sau pneumatice de miezuri pentru ca programarea acestora să fie cât mai flexibilă. Această flexibilitate poate duce însă și la pericolul programării greșite a acționării de miezuri ceea ce poate duce la deteriorări deosebit de grave ale părților active ale matriței, de aceea se necesită o atenție deosebit de mare la programarea acestui parametru.
Principalele momente de comandă ale acționărilor hidraulice sau pneumatice de miezuri sunt următoarele:
Înainte de închiderea matriței
După o închidere parțială a matriței (caz în care trebuie reglată o cursă de închidere parțială și în momentul în care semi-matrița mobilă ajunge la cursa reglată se comandă acționarea de miezuri)
După închiderea completă a matriței (înainte de zăvorârea matriței)
După zăvorârea matriței
În timpul fazei de injectare
Înainte de deszăvorârea matriței
După deszăvorârea matriței
După o deschidere parțială a matriței (caz în care trebuie reglată o cursă de deschidere parțială și în momentul în care semi-matrița mobilă ajunge la cursa reglată se comandă acționarea de pe miezuri)
După deschiderea completă a matriței
După avansarea aruncării centrale
Controlul deplasărilor acționării de miezuri
Acest parametru este foarte important pentru că cu ajutorul acestuia se controlează dacă deplasarea elementului acționat cu sistemul de acționare hidraulic sau pneumatic a miezurilor a fost complet efectuată și elementul respectiv se află în poziția corectă. Acest lucru se face cu ajutorul unor senzori sau limitatori de cursă montați pe elementele în mișcare ale matriței care se necesită să fie legați la sistemul de comandă și control al mașinii de injectat. Astfel mașina de injectat poate să redea exact în ce poziție se găsește elementul în mișcare și în funcție de poziția acestuia să execute următoarea fază a ciclului sau în cazul în care elementul nu este în poziția corectă să întrerupă ciclul și să afișeze un semnal de alarmă.
În cazul matrițelor care nu au fost prevăzute din concepție cu senzori sau limitatori de cursă ,pentru elementele acestora aflate în mișcare se necesită reglarea unui timp de funcționare a acționării de miezuri și astfel după expirarea acestui timp mașina consideră că deplasarea a avut loc și trece la efectuarea următoarei faze a ciclului indiferent care este poziția reală a elementului acționat.
Principalii parametri de control sunt:
Timpul real de aruncare centrală sau de demulare de pe miezuri [sec]
Este perioada de timp înregistrată de mașina de injectat pentru efectuarea fazei de aruncare centrală ,sau de acționare de miezuri ,sau de demulare de pe miezuri. Este recomandat ca acest timp să aibă o valoare cât mai mică posibil mai ales în cazul în care influențează timpul total de ciclu ,dar se va urmării ca prin reducerea acestuia prin creșterea vitezelor și a presiunilor de acționare să nu se afecteze criteriile de calitate ale piesei injectate prin apariția de :deformații datorate acționărilor, urme ale aruncătoarelor, albituri, zgârieturi etc.
Controlul poziției elementelor deplasate prin acționarea de miezuri a mașinii de injectat
Datorită importanței deosebit de mari pe care o are poziția corectă a elementelor aflate în mișcare a matrițelor este esențial ca acestea să fie echipate cu senzori de poziție sau limitatori de cursă care să fie legați corect la sistemul de comandă și control al mașinii de injectat și care să permită acesteia să cunoască exact și în orice moment în ce poziție se găsește fiecare element aflat în mișcare. În același timp prin afișarea stării senzorului sau a limitatorului (acționat sau neacționat) putem verifica dacă elementele aflate în mișcare au ajuns în poziția corectă.
Este recomandat ca înainte de a demara un ciclu complet de injecție să se verifice pe manual sau într-un ciclu în gol funcționarea corectă a programului de lucru prin acționarea de miezuri și poziția corectă a elementelor deplasate în cadrul fazelor ciclului.
Faza de aruncare centrală este reglată pentru reperul Șurub suport tetieră la 0,403 sec.
2.5.13. Faza de retragere a aruncării centrale și /sau de pe miezuri (retragerea demulării)
Aceasta este ultima fază a unui ciclu de injecție și constă în deplasarea atât a aruncătorului central, cât și a sistemelor de acționare de miezuri în poziția inițială reglată anterior astfel încât să se permită reînceperea unui nou ciclu de injecție. Aceasta este o fază deosebit de importantă pentru că reglarea incorectă a parametrilor tehnologici ai acesteia poate determina grave deteriorări ale matriței cum ar fi: distrugerea unor elemente ale sistemului de aruncare al matriței, presarea și deteriorarea unor bacuri, prisme, suprafețe de închidere ale cuiburilor matriței, ruperea sau îndoirea supapelor sau a aruncătoarelor de pe miezuri.
Principalii parametri de reglaj:
Cazul reglării retragerii aruncării centrale
Alegerea opțiunii de funcționare cu cuplarea retragerii aruncării centrale (dacă este cazul)
Există numeroase cazuri în care matrițele funcționează astfel încât retragerea aruncării centrale să determine retragerea sistemului de aruncare al matriței în poziția inițială fapt care necesită existența unei cuplări dintre aruncătorul central și tija tampon sau placa de aruncare a matriței folosindu-se mai multe sisteme de cuplare concepute de proiectantul matriței. Cuplarea trebuie astfel concepută încât ea să asigure atât faza de aruncare ,cât mai ales cea de retragere a sistemului de aruncare al matriței în depline condiții de siguranță la funcționarea și exploatarea în ciclu a matriței.
Cursa de retragere a aruncării centrale [mm]
Este parametrul care definește deplasarea aruncătorului central al mașinii care în mișcarea lui de retragere trebuie să revină într-o poziție inițială în care să permită retragerea completă a tijei tampon sau a plăcii tampon de acționare a sistemului de aruncare al matriței. Mișcarea de retragere a sistemului de aruncare al matriței poate fi asigurată fie de :
readucătoarele matriței care în faza de închidere lovesc în planul de separație și determină retragerea aruncării
cuplarea sistemului de aruncare al matriței de aruncătorul central al mașinii de injectat
Reglarea cursei de retragere (Cr) se face adunând cursa de deplasare liberă (Cl) a aruncătorului central până la contactul cu tija tampon , cu cursa de retragere (Cram) prevăzută a sistemului de aruncare al matriței.
Presiunea hidraulică de retragere [bari]
Este presiunea din sistemul hidraulic de acționare al retragerii aruncării centrale a mașinii de injectat și care determină forța de retragere și anume forța cu care aruncătorul central al mașinii trage de sistemului de aruncare al matriței pentru al aduce în poziția corectă.
Reglarea unei presiuni de aruncare la o valoare prea mică poate duce la imposibilitatea efectuării întregii curse programate de retragere sau la un timp de retragere foarte mare ceea ce duce la creșterea nejustificată a timpului de ciclu. Reglarea unei presiuni de retragere la o valoare prea mare poate duce la riscul ca la funcționarea îndelungată a aruncării fără ungere și griparea și blocarea sistemului de aruncare al matriței să se producă ruperea unor elemente componente ale sistemului de aruncare sau de cuplare cu aruncătorul central. De obicei se pornește de la valori cât mai mici de ordinul a (10,…,20 bari) și apoi după fiecare încercare se vor mări treptat valoarea presiunii până se ajunge la cea optimă care este presiunea minimă din sistemul hidraulic de retragere al mașinii cu care se poate efectua toată cursa de retragere reglată cu viteza de retragere programată și într-un timp de retragere cât mai scurt posibil.
Viteza de retragere [mm/sec ; %]
Este parametrul tehnologic al fazei de retragere a aruncării centrale în care se definește viteza de deplasare a aruncătorului central al mașinii de injectat.
De regulă mașinile de injectat sunt prevăzute cu o singură viteză de retragere care se reglează la o valoare cât mai mare posibil pentru a diminua cât mai mult timpul de retragerea al aruncării centrale și astfel pentru a reduce cât mai mult timpul total de ciclu. Și în acest caz se recomandă pentru reglarea vitezelor de retragere să se pornească de la valori mici cât mai mici (10 ,…,20)% din viteza de aruncare maximă a mașinii de injectat și prin încercări repetate să se crească treptat valorile până se ajunge la valorile optime care să asigure un timp minim de retragere în depline condiții de siguranță ale sistemului de aruncare al matriței adică să nu se provoace:
Uzuri pronunțate sau gripări ale elementelor aflate în mișcare din sistemul de aruncare al matriței
Șocuri ,opriri bruște și ciocnirea sau zgomote puternice în momentul finalizării cursei de retragere
Cazul reglării retragerii acționării de miezuri sau a demulării de pe miezuri
Presiunea hidraulică (pneumatică) din sistemul de acționare de miezuri [bari]
Este presiunea din sistemul hidraulic (pneumatic) de acționare a miezurilor hidraulice (pneumatice) și care determină forța de retragere a miezurilor sau a bacurilor sau forța cu care se face retragerea aruncării de pe miezuri.
Reglarea unei presiuni de acționare la o valoare prea mică poate duce la imposibilitatea efectuării întregii curse programate de retragere sau de deplasare și la un timp de acționare foarte mare ceea ce duce la creșterea nejustificată a timpului de ciclu. Reglarea unei presiuni de retragere la o valoare prea mare poate duce la riscul suprasolicitării unor elemente componente ale matriței și la uzura prematură a acestora. De obicei se pornește de la valori cât mai mici de ordinul a (10,…,20 bari) presiune hidraulică și (2,…,3 bari) presiune pneumatică, apoi după fiecare încercare se va mări treptat valoarea presiunii până se ajunge la cea optimă care este presiunea maximă din sistemul de acționare al miezurilor hidraulice sau pneumatice cu care se poate efectua toată cursa de deplasare sau de retragere programată cu viteza de retragere programată și într-un timp de efectuare a mișcării cât mai scurt posibil fără să se provoace șocuri, zgomote puternice datorate de ciocnirilor, opriri prea bruște.
Viteza de retragere din sistemul de acționare de miezuri [mm/sec ; % ;drosel pneumatic]
Este parametrul tehnologic al acționării de miezuri în care se definește viteza de retragere a miezurilor sau bacurilor matriței sau a aruncătoarelor sistemului de aruncare de pe miezuri în poziția lor inițială.
În cazul acționărilor hidraulice se reglează viteza în mm/sec sau în % din viteza maximă de acționare a miezurilor a mașinii de injectat, iar în cazul acționărilor pneumatice se reglează debitul de trecere al aerului spre elementele de execuție (supape, cilindrii pneumatici etc.) cu ajutorul unor drosele de aer.
Și în acest caz se recomandă pentru reglarea vitezelor de deplasare a acționărilor de miezuri să se pornească de la valori mici (10,…,20)% din vitezele de deplasare maxime și prin încercări repetate să se crească treptat valorile până se ajunge la valorile optime care să asigure un timp minim de retragere în depline condiții de siguranță ale elementelor componente ale matriței aflate în mișcare și avându-se în vedere o durată de funcționare cât mai îndelungată.
Momentul de comandă al retragerii acționării pneumatice sau hidraulice de miezuri
Cinematica tot mai complexă a noilor matrițe de injectat mase plastice care au în construcția lor tot mai multe bacuri ,miezuri , aruncare de pe miezuri, a impus constructorilor de mașini de injectat să realizeze tot mai multe opțiuni pentru programarea momentului de comandă al acționării și retragerii hidraulice sau pneumatice de miezuri pentru ca programarea acestora să fie cât mai flexibilă. Această flexibilitate poate duce însă și la pericolul programării greșite a retragerii de miezuri ceea ce poate duce la deteriorări deosebit de grave ale părților active ale matriței, de aceea se necesită o atenție deosebit de mare la programarea acestui parametru.
Principalele momente de comandă ale retragerii hidraulice sau pneumatice de miezuri sunt următoarele:
Înainte de închiderea matriței
După o închidere parțială a matriței (caz în care trebuie reglată o cursă de închidere parțială și în momentul în care semi-matrița mobilă ajunge la cursa reglată se comandă acționarea retragerii de miezuri)
După închiderea completă a matriței (înainte de zăvorârea matriței)
După zăvorârea matriței
În timpul fazei de injectare
Înainte de deszăvorârea matriței
După deszăvorârea matriței
După o deschidere parțială a matriței (caz în care trebuie reglată o cursă de deschidere parțială și în momentul în care semi-matrița mobilă ajunge la cursa reglată se comandă acționarea retragerii de pe miezuri)
După deschiderea completă a matriței
După avansarea aruncării centrale
Controlul retragerii acționărilor de miezuri
Acest parametru este foarte important pentru că cu ajutorul acestuia se controlează dacă retragerea elementului acționat cu sistemul de acționare hidraulic sau pneumatic a miezurilor a fost complet efectuată și elementul respectiv se află în poziția corectă. Acest lucru se face cu ajutorul unor senzori sau limitatori de cursă montați pe elementele în mișcare ale matriței, care se necesită să fie legați la sistemul de comandă și control al mașinii de injectat. Astfel mașina de injectat poate să redea exact în ce poziție se găsește elementul în mișcare și în funcție de poziția acestuia să execute următoarea fază a ciclului sau în cazul în care elementul nu s-a retras în poziția corectă să întrerupă ciclul și să afișeze un semnal de alarmă.
În cazul matrițelor care nu au fost prevăzute din concepție cu senzori sau limitatori de cursă, pentru elementele acestora aflate în mișcare se necesită reglarea unui timp de funcționare a retragerii de miezuri și astfel după expirarea acestui timp mașina consideră că retragerea a avut loc și elementul acționat se găsește în poziția corectă și trece la efectuarea următoarei faze a ciclului indiferent care este poziția reală a elementului acționat. Acest sistem este mai puțin recomandat pentru că poate provoca grave deteriorări elementelor acționate ale matriței dacă acestea nu sunt retrase în poziția corectă.
Principalii parametri de control sunt:
Timpul real de retragere centrală sau de retragere a acționării de miezuri [sec]
Este perioada de timp înregistrată de mașina de injectat pentru efectuarea fazei de retragere centrală, sau de retragere a acționarii de miezuri, sau de retragere a aruncării de pe miezuri. Este recomandat ca acest timp să aibă o valoare cât mai mică posibil mai ales în cazul în care influențează timpul total de ciclu, dar se va urmări ca prin reducerea acestuia prin creșterea vitezelor și a presiunilor de retragere să nu se afecteze fiabilitatea matriței prin creșterea uzurilor elementelor în mișcarea acesteia.
Cursa reală de retragere a aruncării centrale [mm]
Este cursa reală înregistrată de mașina de injectat la sfârșitul fazei de retragere și care ne indică poziția retrasă a aruncătorului central care trebuie să fie identică cu valoarea cursei de retragere reglată pentru că altfel mașina consideră o eroare și se oprește ciclul afișând un semnal de alarmă.
Controlul poziției elementelor retrase prin acționarea de miezuri a mașinii de injectat
Datorită importanței deosebit de mari pe care o are poziția corectă a elementelor aflate în mișcare a matrițelor este esențial ca acestea să fie echipate cu senzori de poziție sau limitatori de cursă care să fie legați corect la sistemul de comandă și control al mașinii de injectat și care să permită acesteia să cunoască exact și în orice moment în ce poziție se găsește fiecare element după efectuarea cursei de retragere. În același timp prin afișarea stării senzorului sau a limitatorului respectiv (acționat sau neacționat) putem verifica dacă elementele aflate în mișcare au fost retrase în poziția corectă.
Este recomandat ca înainte de a demara un ciclu complet de injecție să se verifice pe manual sau într-un ciclu în gol funcționarea corectă a programului de lucru a retragerii de miezuri sau a aruncării de pe miezuri și poziția corectă a elementelor retrase în cadrul fazelor ciclului de injectare.
Faza de retragere a aruncării centrale este reglată pentru reperul Șurub suport tetieră la 0,407 sec.
2.5.14. Faza de pauză între cicluri
Este faza care se introduce în cazul funcționării pe automat a matrițelor pentru creșterea siguranței în exploatare a matrițelor și pentru ca operatorul de pe mașina de injectat să aibă suficient timp să verifice dacă:
Piesa injectată împreună cu culeea și cu rețeaua de injectare au fost evacuate din dreptul părților active ale matriței
Manipulatorul sau brațul robotului au ieșit din zona de închidere a părților active
Toate elementele în mișcare sau acționate au ajuns în poziția lor inițială (aruncătoare, supape, bacuri)
Principalii parametri de reglaj sunt:
Există un singur parametru de reglaj al acestei faze intermediare este timpul de pauză între cicluri care este de fapt timpul de staționare a mașinii de injectat din momentul sfârșirii ciclului curent și începutul ciclului următor. Acest timp este de recomandat să fie cât mai mic posibil (de cele mai multe ori zero), dar în cazul matrițelor complexe cu multe elemente acționate și fără control de poziție ale acestora, cu sisteme de aruncare complexe, matrițe cu piese dificil de aruncat la care riscul ca piesa injectată să rămână agățată de aruncătoare sau în zona părților active ale matriței se recomandă reglarea unui timp de pauză de (2-5)sec.
Timp de pauză prea mari nu sunt recomandați pentru că duc la creșterea nejustificată a timpului de ciclu și deci la scăderea productivității și creșterea costului de producție a reperului injectat.
Pauza între ciclurile de producție ale reperului Șurub suport tetieră este setată la 0 sec.
CAPITOLUL 3. PREZENTAREA MATRIȚEI DE INJECTAT. Studiu de caz.
Procesul de injectare este un fenomen ciclic, fiecare ciclu fiind format din mai multe operații. Realizarea unei piese injectate presupune respectarea operațiilor de mai jos, care de altfel sunt principalele elemente tehnologice care sunt luate în considerare în proiectarea matriței:
Alimentarea materialului (dozarea);
Încălzirea și topirea materialului în cilindrul mașinii;
Închiderea matriței;
Introducerea materialului topit sub presiune în matriță;
Solidificarea și răcirea materialului din matriță;
Deschiderea matriței;
Eliminarea piesei injectate din matriță.
Matrița este subansamblul mecanic care are rolul de a imprima materialului plastic o anumită formă cu dimensiuni bine determinate. Proiectarea și executarea corectă a matrițelor de injectat condiționează realizarea unor randamente ridicate la prelucrarea prin injectare.
Varietatea deosebit de mare a pieselor injectate din materiale plastice a condus la elaborarea unor soluții constructive și tehnologice specifice atât în domeniul proiectării câ și în cel al execuției matrițelor de injectat.
3.1. Descriere informații generale matrița
Matrițele pentru injectat materiale termoplastice sunt constituite în principiu din 2 părți principale și anume: semi-matrița din partea duzei de injectare și semi-matrița din partea aruncării [8], [20]. Matrița este fixată pe platourile de prindere ale mașinii de injectat.
În continuare se va prezenta matrița reperului Șurub suport tetieră, aceasta fiind constituită din cele două semi-matrițe ( partea fixă – semi-matrița din partea duzei de injectare și partea mobila – semi-matrița din partea aruncării) și care lucrează folosind injectarea materialului plastic printr-un orificiu cu axă perpendiculară pe planul de separație.
3.2. Structură matriță
Matrița din studiul de caz, este o matriță cu 8 cavități/cuiburi care cuprinde elemente constructive caracteristice acestui ansamblu având 32 de inserții/bacuri.
Oțelurile folosite în construcția matriței sunt H13 HRC 50-52 pentru inserții și H13 HRC 48-50 pentru miezuri și cavități.
Matrița de injectat se montează pe platourile de prindere ale mașinii de injectat prin intermediul plăcilor de prindere care se fixează cu ajutorul unor bride sau șuruburi de fixare.
Centrarea matriței pe platourile mașinii se realizează cu ajutorul inelului de centrare, care este prins în plăcile de prindere ale matriței.
Materialul plastic topit din duza mașinii de injectat, ajunge în duza matriței de injectat și prin intermediul rețelei de injectare la cavitățile/cuiburile matriței, unde se formează piesele injectate.
După întărirea materialului plastic în matriță, ca urmare a răcirii plăcilor matriței, prin intermediul circuitului de răcire matrița se deschide, iar piesele injectate întărite ca urmare a procesului de contracție, rămân solidare cu partea mobilă a matriței împreună cu rețeaua de injectare, reținută de bucșa extractoare. Tijele de aruncare sunt tamponate de tijele fixe de pe mașina de injectat, sistemul de aruncare fiind acționat determină mișcarea plăcii de aruncare, port-aruncătoare, aruncătoarelor, aruncătorului central și a tijelor readucătoare.
Plăcile aruncătoare și port-aruncătoarele sunt fixate cu ajutorul șuruburilor, tija de aruncare este ghidată de bucșa centrală și este înșurubată în placa aruncătoare, iar piesele injectate sunt aruncate din matriță de aruncătoarele de tip știft împreună cu rețeaua de injectare care este aruncată de către aruncătorul central.
La închiderea matriței tijele de aruncare lovesc știfturile tampon determinând revenirea la poziția inițială a întregului sistem de aruncare. Plăcile matriței sunt prinse cu ajutorul șuruburilor și sunt centrate cu ajutorul știfturilor. Centrarea celor două semi-matrițe se realizează cu ajutorul coloanelor de ghidare și a bucșelor de ghidare.
În figurile următoare sunt prezentate câteva imagini cu ansamblul matriței Șurub suport tetieră, iar desenul de execuție 2D al matriței este prezentat în anexa A2:
3.3. Canalul de injecție
Ansamblul duză, canale, diguri prin care materialul plastic ajunge în cavitățile/cuiburile matriței alcătuiește sistemul de injectare al matriței.
Există mai multe modalități/sisteme de injectare:
injectarea directă;
injectarea prin canale de distribuție;
injectarea punctiformă;
injectarea peliculară;
injectarea de tip umbrelă;
injectarea inelară;
injectarea cu canal tunel;
injectarea cu canale izolate.
Sistemul de injectare utilizat pentru matrița Șurub suport tetieră, este un sistem de injectare directă în piesa, fără ambus, rezultând un punct de injecție pe piesă, fig. 3.7.
Sistemul de bloc cald al matriței Șurub suport tetieră este de tip Incoe, fiind un ansamblu de componente care include o galerie încălzită și o serie de duze încălzite, cu sarcina principală de a distribui materialul plastic care intră în matriță la diferitele duze care mai apoi îl contorizează și direcționează exact la punctele de injecție din cavități/cuiburi.
În fig. 3.8. este prezentat blocul cald al matriței Șurub suport tetieră, un bloc cald format din 22 de zone împărțite astfel:
Zona 1 și 2 pe cavitatea/cuibul 1
Zona 3 și 4 pe cavitatea/cuibul 2
Zona 5 și 6 pe cavitatea/cuibul 3
Zona 7 și 8 pe cavitatea/cuibul 4
Zona 9 și 10 pe cavitatea/cuibul 5
Zona 11 și 12 pe cavitatea/cuibul 6
Zona 12 și 13 pe cavitatea/cuibul 7
Zona 15 și 16 pe cavitatea/cuibul 8
Zonele 17, 18, 19, 20 pe tot blocul cald
Zonele 21 și 22 pe duza de alimentare.
Există câteva avantaje ale folosirii unui bloc cald, precum:
Timp de ciclu mai scurt;
Pornire a procesului de injecție mai ușor și mai repede;
Posibilitate mai mică de apariție ale defectelor precum injecții incomplete;
Flexibilitate in proiectarea matriței, fiind posibilă localizarea mai multor puncte de injecție;
Flux de topire al materialului echilibrat;
Eficiență mare din punct de vedere al costurilor;
Permit economii substanțiale prin reducerea deșeurilor de material plastic și prin reducerea timpului de ciclu.
3.4. Canalul de răcire
Calitatea pieselor depinde de o serie de parametri tehnologici, printre care temperatura matriței este unul dintre cei mai importanți. Practica a dovedit că procesul de injectare poate să se desfășoare în condiții optime numai atunci când temperatura matriței este staționară și controlată.
Aceasta presupune existența în matriță a unei rețele prin care să circule un mediu de încălzire-răcire destinat reglării temperaturii matriței. Curgerea acestor materiale depinde, în mare măsură, de temperatura matriței.
Se pot stabili principii generale de care trebuie să se țină cont la proiectarea sistemelor de răcire a matrițelor:
secțiunea canalelor de circulație a mediului de răcire trebuie să fie proporțională cu
grosimea pereților piesei injectate;
canalele de circulație trebuie plasate cât mai aproape de piesă (de cuibul matriței);
în cazul pieselor cu grosimea pereților constantă, canalele de circulație trebuie amplasate la distanțe egale față de suprafețele piesei injectate iar în cazul pieselor cu grosime de perete variabilă, distanțele dintre canalele de circulație și suprafețele respective ale piesei trebuie să fie în raport invers cu grosimile pereților piesei;
distanța dintre canalele de circulație trebuie stabilită în așa fel încât să se realizeze o temperatură uniformă pe toate suprafețele active ale matriței;
lungimea circuitului de răcire a matriței trebuie să fie cât mai mică pentru ca diferența de temperatură între ieșirea și intrarea apei de răcire să nu depășească 3 … 5°C;
numărul schimbărilor de direcție ale circuitului de răcire trebuie să fie cât mai mic
posibil pentru a asigura curgerea cât mai ușoară a lichidului de răcire;
soluțiile constructive adoptate la proiectarea sistemelor de răcire ale matrițelor trebuie să asigure etanșarea perfectă a circuitului de răcire.
Sistemul de răcire al matriței Șurub suport tetieră este pe bază de apă, fiind prezentat în figurile de mai jos:
Studiile arată că o medie de 24% din rebuturi sunt determinate de erori în reglarea temperaturii matriței. Pentru a realiza o reproductibilitate ridicată și pe timp îndelungat trebuie menținuți constanți parametrii importanți pentru procesul de fabricație.
Reglarea temperaturii matriței este supusă unei serii de factori:
Variații de temperatură în conducte;
Depozite în canalizații;
Obturare în cuple/filtre;
Variații de debit;
Modificări ale fabricației;
Influențe din mediul ambiant.
Distribuitorul de apă al circuitului de răcire matriței Șurub suport tetieră, este un distribuitor modern, cu senzori de debit și de temperatură, care constituie baza pentru optimizarea procesului și monitorizarea integrală a parametrilor de proces.
Optimizarea debitului în matriță contribuie esențial la îmbunătățirea calității și productivității în procesul injectării reperelor din acest studiu de caz.
CAPITOLUL 4. PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE EXECUȚIE A COMPONENTEI PLACĂ DE CENTRARE
Construcția matrițelor presupune două etape complexe, fiecare dintre aceste etape fiind constituită din mai multe activități și anume:
Faza de design matriță, care cuprinde:
design preliminar matriță cu numărul de cavități;
analiza de material și simularea procesului de umplere a matriței cu materialul, folosind soft-uri speciale pentru a observa posibilele probleme ce pot apărea în producție;
optimizarea design-ului de matriță pe baza rezultatelor analizei de material și a simulărilor făcute;
finalizarea design-lui de matriță și a tuturor componentelor constitutive ale acesteia (cavități, inserții, bacuri, plăci de prindere, inele de centrare etc.),pentru predarea catre procesul de execuție/construcție.
Faza de construcție matriță, care cuprinde:
debitarea oțelurilor alese pentru matriță
diverse prelucrări mecanice asupra tuturor componentelor matriței, pentru obținerea formelor și dimensiunilor necesare în conformitate cu desenul 2D și modelul 3D al matriței;
finisarea și controlul calității operațiilor efectuate pe componente constitutive ale matriței;
asamblarea finală a tuturor componentelor.
Parte importantă din realizarea matriței (parte mobilă și parte fixă), este dimensionarea corectă a inelului de centrare.
În vederea asigurării poziției corecte ale celor două semi-matrițe astfel încât, la montarea lor pe platourile de prindere ale mașinii de injectat, duza matriței să fie perfect centrată cu duza capului de injectare a mașinii, respectiv tija de aruncare cu tamponul opritor al mașinii, matrițele se prevăd cu inele de centrare fixate în plăcile de prindere ale matriței de injectat. Seria de fabricație este de o singura bucată.
4.1. Etapele de execuție a componentei inel de centrare
În unele cazuri, astfel de inele de centrare se practică numai în placa de prindere din partea duzei, în vreme ce în alte cazuri, acestea se aplică în ambele plăci de prindere (și din partea mobilă). În acest ultim caz (care corespunde studiului de caz din lucrare), inelul de centrare din placa de prindere a părții mobile formează un ajustaj cu joc cu platoul de prindere al mașinii de injectat, întrucât centrarea matriței este asigurată de inelul de centrare montat în placa de prindere din partea fixă.
Itinerarul tehnologic de execuție a componentei inel de centrare este următorul, iar desenele de execuție ale componentei inel de centrare sunt cele din anexa A3.
Debitare la Ø130x15mm
Frezare capăt l=14,5mm
Întoarcere piesei
Frezare capăt l=12mm
Strunjire frontală la Ø90 la l=4
Găurire la Ø35
Strunjire interioară de degroșare la Ø36
Găurire la Ø41 și l=5mm
Strunjire interioară de degroșare la Ø42
Găurire la Ø8,5
Întoarcerea piesei
Găurire la Ø14 și l=8mm
Teșire interioară 6×45°
Teșire exterioara 0,5×45°
Rectificare interioara la Ø36+-0,05
Rectificare exterioară la Ø125+-0,05 și Ø90 H7
Rectificare plană la 8+-0,02 și 10+-0,02
Control final
Ambalare
Calculul analitic al adaosului de prelucrare se prezintă în cele ce urmează:
Pentru suprafața
pentru rectificare (operația precedentă este strunjirea) [18]
, (4.1)
în care:
adaosul de prelucrare minim pentru operația (faza) i, considerat pe o parte (pe rază sau pe o singură față plană)
înălțimea neregularităților profilului rezultate la faza precedentă i-1
adâncimea statului superficial defect (ecruisat) format la faza precedentă i-1
abaterile spațiale ale suprafeței de prelucrat rămase după efectuarea fazei precedente i-1
eroarea de așezare la faza de prelucrare considerată i
(4.2)
(4.3)
(4.4)
(4.5)
15 mm= lungimea semifabricatului
(4.6)
(4.7)
Din [18], obținem toleranța pentru operația de strunjire conform treptei 10 de precizie:
Deci adaosul nominal pentru rectificare (după strunjire) este:
(4.8)
Diametrul maxim înainte de rectificare (după strunjire) este:
(4.9)
Se rotunjește la:
(4.10)
Diametrul minim rezultă:
(4.11)
Deci operația de strunjire se va executa la cota:
pentru strunjire la (anterior strunjirii materialului este o bară sub formă de laminat)
(4.12)
în care:
mărimea curburii totale
erorea de centrare
(4.13)
(4.14)
(4.15)
(4.16)
Adaosul minim pentru strunjire este:
(4.17)
Din [18], se obține abaterea inferioară a diametrului barei laminate:
(4.18)
Adaosul nominal de calcul:
(4.19)
Diametrul nominal de calcul al barei laminate se determină cu formula [18]:
(4.20)
Se alege o bară laminată având diametrul standardizat , conform STAS 333-87.
Pentru suprafață
pentru rectificare (operația precedentă este strunjire)
(4.21)
Din [18], obținem toleranța pentru operațiade strunjire conform treptei 10 de precizie.
(4.22)
Adaosul nominal pentru rectificare este:
(4.23)
Diametrul maxim înainte de rectificare (după strunjire) este:
(4.24)
Se rotunjește la:
(4.25)
Diametrul minim rezultă:
(4.26)
Deci operația de strunjirese va executa la cota:
Pentru strunjirea de la diametrul la nu se mai fac calcule deoarece
diametrul s-a obținut la strunjirea diametrului pentru dimensiunea .
Adaosul de prelucrare fiind diferența între cele două diametre .
Pentru degajarea
Adaosul de prelucrare se determină din diferența diametrelor, înainte de rectificare și diametrul final de degajare.
Diametrul înainte de rectificare:
(4.27)
deci adaosul de prelucrare este:
(4.28)
Pentru prelucrarea frontală a piesei:
pentru rectificare (operația precedentă fiind strunjirea de finisare):
(4.29)
Toleranța de strunjire în treapta 10 de precizie la lungimea de 10mm este:
(4.30)
Abaterea limită la lungimea de strunjire va fi .
Adaosul nominal calculat pentru suprafața frontală este:
(4.31)
Deci lungimea piesei înainte de rectificarea suprafețelor frontale va fi:
(4.32)
pentru operația de strunjire frontală (operația precedentă: debitarea)
(4.33)
(4.34)
(4.35)
Toleranța la lungimea de debitare în treapta a 14-a de precizie este de .
Abaterea la lungimea de debitare va fi:
Prin urmare adaosul nominal calculate pentru strunjirea frontală este:
(4.36)
Deci piesa va avea lungimea de:
rotunjit (4.37)
cu toleranța
Pentru suprafața
pentru rectificare (operația precedentă este găurirea):
(4.38)
(4.39)
Abaterea spațială pentru găuri executate cu burghiul:
Din [18] avem:
(4.40)
lungimea găurii din piesa de prelucrat
(4.41)
Toleranța pentru operația precedentă – găurire conform treptei 12 de precizie este:
(4.42)
Dimensiunea minimă după găurirea găurii (înainte de rectificarea interioară) este:
(4.43)
Se rotunjește:
(4.44)
Diametrul burghiului va fi de (STAS 575/80 Rp5).
Calculul regimului de așchiere
Strunjirea frontală la un capăt al barei [16]:
(4.45)
Mașina unealtă este SN 400 iar cuțitul utilizat este un cuțit lateral pentru strunjire frontală (STAS 6381-80), având
=0,5,
(4.46)
Regimul de așchiere:
; (4.47)
Din [12] alegem:
(4.48)
; (4.49)
Operația 3: Găurire la
Se va folosi un burghiu elicoidal cu coadă conică STAS 575-80: Burghiu 25 STAS 575-80 Rp5
Elementele caracteristice ale burghiului:
STAS 1370-74: ; ; ;
Avansul se determină cu relația [16]:
(4.50)
când C< 3D: în acest caz deci condiția este satisfăcută.
Coeficient de avans;
(Mașină: SN 320)
Calculul vitezei de așchiere:
(4.51)
Valorile coeficientului și a exponenților sunt date în [16] ; ; T=25 [min].
(4.52)
Din [16] avem:
;
(4.53)
Turația:
; .
Operația 4: Strunjirea cilindrică exterioară la
Adâncimea de așchiere:
Calculul forței principale de așchiere [18]:
(4.54)
Din [18] se alege avansul pentru strunjire:
(4.55)
coeficient funcție material de prelucrat
(4.56)
exponentul durității; (4.57)
exponenții adâncimii și avansului de așchiere
, (4.58)
(4.59)
Verificarea avansului ales:
(4.60)
A fost ales un strung normal SN 320.
A fost ales un cuțit pentru degroșare STAS 6376-80; ; ; ; ; .
Verificarea dublului moment de torsiune admis de mecanismul mișcării principale a mașinii unelte:
(4.61)
(4.62)
Dublul moment de torsiune calculat cu formula (4.61) trebuie să nu depășească valoarea dublulului moment de torsiune care poate fi realizat la mașina unealtă respectivă, care se determină cu relația:
(4.63)
în care: n= turația mașinii unelte
puterea motorului = 3 [kW]
randamentul mașinii = 0,85
Pentru a găsi turația trebuie să calculăm viteza de așchiere:
(4.63)
în care [18]:
coeficient care depinde de caracteristicile materialului care se prelucrează și ale materialului sculei așchietoare
T= durabilitatea cuțitului
m= exponentul durabilității
Exponenții adâncimii de așchiere
Coeficient care ține seama de influența secțiunii transversale a cuțitului
Coeficient care ține seama de influența secțiunii unghiului de atac principal
Coeficient care ține seama de influența unghiului tăișului secundar
Coeficient care ține seama de influența razei de racordare a vârfului cuțitului
Coeficient care ține seama de influența materialului din care este confecționată partea așchietoare a sculei
Coeficient care ține seama dematerialul de prelucrat
Coeficient care ține seama de influența secțiunii transversale a cuțitului
coeficient care ține seama de starea stratului superficial al semifabricatului
coeficient care ține seama deforma suprafeței de degajare
(4.64)
în care: q= suprafața secțiunii transversale a cuțitului
0,08 pentru oțel.
; (4.65)
(4.66)
(4.67)
(4.68)
(4.69)
(4.70)
(4.71)
(4.72)
(4.73)
(4.74)
Cum 49,87<397.8, condiția este satisfăcută.
Operația 6: Strunjirea interioara la (operatia precedenta: gaurirea )
(4.75)
Strunjirea va fi efectuată din patru treceri, fiecare cu o adâncime de 1,0 mm.
Deci t= 2,0 mm.
Prelucrarea se va realiza pe SN 320, cu un cuțit , STAS 6376-80,
Avansul se alege din gama .Se ia s=0,8 [mm/rot] [18]
(4.76)
Coeficienții și exponenții de mai sus sunt luați ca la cei de la operația 5.
Verificarea avansului
(4.77)
(4.78)
Verificarea dublului moment de torsiune
(4.79)
(4.80)
Calculul vitezei
(4.81)
(4.82)
, (4.83)
(4.84)
(4.85)
(4.86)
Toate elementele au fost luate conform tabelelor ca la operația 5.
(4.87)
(4.88)
(4.89)
Deci la îi corespunde
(4.90)
(4.91)
Cum 41,8< 208.92, condiția este satisfăcută.
Operația 7: Strunjirea degajării: lățimea de 2,5 mm, adâncimea de 1 mm.
Deci t= 1 mm.
Mașina unealtă este SN 320 iar cuțitul utilizat este un cuțit lateral pentru strunjire frontală STAS 6381-80, având
(4.92)
(4.93)
Din [22], avem v= 200 [m/min]. Această viteză trebuie corectată conform și va rezulta:
(4.94)
Alegând
(4.95)
(4.96)
(4.97)
(4.98)
(4.99)
Operația 7/1: Strunjirea teșirii
Mașina unealtă este SN 400 iar cuțitul utilizat este având geometria:
(4.100)
Din gama , alegem s=0,4 [mm/rot], t= 1,5 [mm].
Din [22], alegem: v=,195 [m/min], atunci:
(4.101)
Alegând:
(4.102)
(4.103)
(4.104)
(4.105)
(4.106)
Operația 8: Găurire
Se folosește un burghiu elicoidal scurt cu coada cilindrică conform STAS 573-80 cu următoarele elemente constructive: .
Avansul de burghiere se determină cu relația [16]:
(4.107)
, în cazul de față
(4.108)
(4.109)
(Mașini de găurit G 16 – găurirea în dispozitiv)
Calculul vitezei de așchiere [16]
(4.110)
Valoarea coeficientului Cv și a exponenților sunt date în [16]:
Cv =3,7 , Zv=0,4 , m=0,2 , Yv=0,7 , T=7 min (4.111)
(4.112)
Valoarile sunt luate din [16]:
(4.113)
Deci:
(4.114)
Turația:
(4.115)
(4.116)
Operația 9 Alezarea găurii la Ø6.6
Se alege un alezor conform STAS 9846 – 74 – Alezor, STAS 9846 – 74 / Rp3
Avansul lărgitor se determină cu relația:
(4.117)
=1 , lungimea găurii fiind de 4,6 [mm] conform desenului anexat.
(4.118)
Viteza de prelucrare
(4.119)
Coeficienții și exponenții se iau din tabele ca la operația de găurire.
Cv =11,6 , Zv=0,4 , m=0,2 , Xv=0,2, Yv=0,5 , T=12 [min] (4.120)
(4.121)
Operația 12: Rectificarea plană a suprafețelor frontale la cota 10-0,02
Avansul de trecere la o cursă dublă [16]:
St = βrּB, [mm/cd] (4.122)
βr=0,50 (4.123)
Prelucrarea de rectificare se va realiza cu un disc abraziv E 40 KC, [16] având dimensiunile: D= 320 [mm]; B=40 [mm].
(4.124)
T=32 min (4.125)
Determinarea avansului de pătrundere:
Avansul de pătrundere se stabilește din [16] în funcție de viteza avansului principal . Pentru oțel călit se recomandă = (12÷35) [m/min]. Vom lua = 16 [m/min]. În continuare din același tabel:
Avansul de pătrundere: t = 0,09 mm , care se caracterizează cu coeficienții de corecție, în funcție de precizia prelucrării, natura materialului prelucrat și gradul de acoperire al mesei :
* Determinare vitezei de avans a piesei (a mesei) pentru oțel călit:
(4.126)
T= durabilitatea medie a discului abraziv care se recomandă
T= 15 [min]
β= 0,5
(4.127)
* Determinarea puterii efective:
(4.128)
Operația 13: Rectificarea cilindrică interioară la Ø36+0,05
Alegerea diametrului discului abraziv [16]:
D= 0,95 Dg
Dg= diametrul găurii de rectificat
Dg= 36 [mm]
D = 32 [mm]
Alegerea lățimii discului abraziv:
Lățime discului este în funcție de lungimea găurii.
Din [16] avem pentru
Determinarea avansului:
Avansul de trecere longitudinal se determină cu relația [16]
β din [16]→ β=0,3
Avansul de pătrundere se determină din [16] t = 0,0015 mm/cd.
Determinare vitezei de așchiere și a vitezei periferice a piesei:
Viteza maximă admisă a discului abraziv cu liant ceramic este de: v =35 m/s.
Viteza periferică a piesei de determină cu relația urătoare [16]:
(4.129)
În care:
= coeficient depinzând de natura materialului
d = diametrul găurii de rectificat
T = durabilitatea discului abraziv
t = avans de pătrundere [mm/cd]
β = avans de trecere în funcție de lățimea discului
= exponenți
În [16], se dau valorile coeficientului și exponenților astfel:
=0,058 ; =0,5 ; m = 0,6 ; x = 0,9 ; y = 0,9 ; T = 2,5 min. (4.130)
(4.131)
* Determinarea puterii:
(4.132)
În care [16]:
= coeficient dependent de natura materialulu
= viteza periferică a pietrei
= avansul de trecere la o rotație
t = avansul de pătrundere [mm/cd]
d = diametrul găurii de prelucrat
= exponenți
= 0,36 ; x = 0,5 ; y = 0,4 ; z = 0,4 ; =0,3 (4.133)
(4.134)
Operația 15: Rectificarea cilindrică exterioară la Ø88+0,05
Rectificarea se execută pe o mașină de rectifcat universal cu piatră de rectificat calitatea E 50 KC.
* Determinarea avansului:
Avansul de trecere în [mm/rot] se determină în funcție de lățimea discului abraziv cu relația următoare:
, în care este avansul în funcție de lățimea discului abraziv, iar B lățimea discului.
Alegem discul: D = 400 [mm]
La finisare se ia în funcție de rugozitatea suprafeței: . Adoptăm = 0,50.
Avansul de pătrundere și avansul transversal se iau din [16], în funcție de viteza avansului principal [16]:
, considerată în funcție de diametrul piesei de rectificat.
Avansul de trecere (logitudinal): 10 [mm/rot]
Avansul de pătrundere (transversal): t =0,015 [mm/cursă]
* Determinarea vitezei de așchiere și a vitezei periferice a piesei:
Ca și viteză de așchiere se consideră viteză periferică a discului de rectificat. În [16] se dau vitezele de așchiere v [m/sec] ale discului de rectificat.
(4.135)
Viteza periferică a piesei la rectificare cu periferia discului abraziv, se calculează cu relațiile:
rectificare cu avans de trecere longitudinal;
(4.136)
În care:
d = diametrul piesei care se prelucrează
T = durabilitatea discului abraziv
= avans logitudinal în funcție de lățimea pietrei
t = avans de pătrundere
= coeficient dependent de natura materialului pentru oțel călit = 0,95
Coeficient dependent de dimensiunile discului abraziv; la diametrul D =400 mm, 0,82
d = 90 [mm] ; T = 5 [min] (4.137)
(4.138)
La rectficarea prin pătrundere:
(4.139)
(4.140)
* Determinarea forței de așchiere:
(4.141)
În care [16]:
= coeficient dependent de natura materialului; la oțel călit =2,2
= avansul de trecere al piesei determinat conform
= 10 [mm/rot] (4.142)
t = avans de pătrundere
= viteza periferică a piesei
(4.143)
* Determinarea puterii la rectificare:
(4.144)
Calculul normei tehnice de timp
Normarea se va face în producție de unicat.
Strunjirea frontală la un capăt al piesei
(4.145)
(4.146)
Alegem timpul unitar incomplet: [12]
Acesta se corectează cu următorii coeficienți de corecție:
Deci:
Se ia timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei:
(4.147)
Pentru prindere vom lua , iar pentru desprindere
(4.148)
Luăm timpul de pregătire-încheiere:
pentru primirea și studierea documentației si pentru pregătirea modului de prindere, rezultând:
(4.149)
(4.150)
Găurirea la
(4.151)
(4.152)
Se alege timpul operativ incomplet, în funcție de diametrul sculei așchietoare și de lungimea de prelucrat.
(4.153)
din [22], 77;
(4.154)
(4.155)
Alegem timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei [12]:
(4.156)
(4.157)
Strunjirea cilindrică exterioară la
(4.158)
(4.159)
Alegem timpul unitar incomplet [12]:
(4.160)
Acesta se caracterizează cu următorii coeficienți:
(4.161)
Luăm timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei [12]:
(4.162)
Pentru prindere vom lua și pentru desprindere
(4.163)
Timpul de pregătire-încheiere nu se mai calculează, deoarece s-a calculat la operația 2
(4.164)
Strunjire frontală la lungimea de 10.3mm.
Valorile sunt identice cu cele de la operația 2, anume:
(4.165)
Strunjire exterioară la:
(4.166)
Alegem timpul unitar incomplet [12]:
(4.167)
(4.168)
(4.169)
Având 4 treceri
Luăm timpi ajutători pentru prinderea și desprinderea piesei [12]:
(4.170)
Strunjirea teșirii la
(4.171)
Alegem timpul unitar incomplet [12]:
(4.172)
(4.173)
(4.174)
Luăm timpii ajutători pentru prinderea și desprinderea piesei [12]:
(4.175)
(4.176)
Strunjirea interioara la Φ 35.8.
(4.177)
(4.178)
(4.179)
Norma tehnică de timp pentru operațiile care se execută pe strung (4.180)
Găurit 3 găuri echidistante
(4.181)
(4.182)
Se alege timpul operativ incomplet în funcție de diametrul sculei așchietoare și de lungimea de prelucrare [12]:
(4.183)
: (4.184)
(4.185)
(4.186)
(4.187)
(4.188)
Alegem timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei [12]:
(4.189)
(4.190)
Alegem următorii timpi [12]:
timp de pregătire-încheiere
timp de deservire:
timp de odihnă și necesități firești:
(4.191)
(4.192)
Lărgirea găurii la
(4.193)
(4.194)
Se alege timpul operativ incomplet în funcție de diametrul sculei așchietoare și de lungimea de prelucrat.
(4.195)
(4.196)
in care:
(4.197)
(4.198)
(4.199)
Se alege timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei [12]:
(4.200)
(4.201)
Se aleg următorii timpi:
timp de pregătire-încheiere:
(4.202)
timp de deservire:
(4.203)
timp de odihnă și necesități firești:
(4.204)
(4.205)
Timpul normat pe operație va fi:
(4.206)
Rectificarea plană a suprafețelor frontale la cota
Timpul de pregătire-încheiere:
(4.207)
Timpul de bază:
(4.208)
(4.209)
Se folosește un disc abraziv E40KC – 400*50*205.
Se prelucrează o singură piesă. Adaosul de prelucrare pe o parte a piesei.
, deoarece se prelucrează o singură piesă
Avansul de pătrundere:
(calculate la regim de așchiere);
(calculat la regim de așchiere)
(4.210)
timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei [12]:
(4.211)
timpul ajutător pentru comanda mașinii:
(4.212)
timpul pentru măsurători de control:
(4.213)
(4.214)
timpul pentru deservire tehnică se determină cu relația:
(4.215)
(4.216)
(4.217)
timpul pentru deservire organizatorică:
(4.218)
timp de odihnă și necesități firești:
(4.219)
Norma tehnică de timp/bucată:
(4.220)
S-a înmulțit cu 2, deoarece se rectifică pe două fețe.
Rectificarea cilindrică interioară la cota Vom folosi un disc abraziv En 24 JC cu diametrul: și lățimea de 20 mm.
Adaosul de prelucrare: 2AC = 0.323
Norma de timp se calculează cu:
<min> (4.221)
Timpul de pregătire-încheiere:
(4.222)
(4.223)
(4.224)
k – [17]
(4.225)
k – [12]
(4.226)
Timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei [12]:
(4.227)
Timpul ajutător pentru comanda mașinii:
(4.228)
Timpul ajutător pentru măsurători de control:
(4.229)
Timpul ajutător:
(4.230)
Timpul td pentru deservire tehnică:
(4.231)
(4.232)
(4.233)
Timp ajutător pentru deservire organizatorică:
ti = 1.7 (4.234)
(4.235)
Timp de odihnă și necesități firești:
(4.236)
Norma de timp pentru o bucată:
(4.237)
Rectificare cilindrică exterioară la
Prelucrarea se face pe dorn între vârfuri pe mașina de rectificat RU 320, dimensiunile discului abraziv 400*50*205 cu caracteristicile E 50 KC. Adaosul de prelucrare
Timp de pregătire-încheiere [12]:
(4.238)
Timp de bază:
(4.239)
L=12; Ac=0.15; k=1.2 (4.240)
Sl=10mm/rot; t=0.015 mm/c.d.
(4.241)
Timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei:
Timp ajutător pentru comanda mașinii:
Timp ajutător ta5 pentru măsurători [12]:
(4.242)
Timp de deservire tehnică:
(4.243)
Timp pentru deservire organizatorică:
(4.244)
Timp de odihnă și necesități firești:
(4.245)
CAPITOLUL 5. CALCULUL COSTULUI DE PRODUCȚIE
În practică există mai multe tipuri de producție care pot fi întâlnite într-o organizație precum: producția de masă, producția de serie și producția individuală. Acestea sunt rareori întâlnite în forma lor pură.
Pentru studiul de caz, tipul de producție luată prin calcul este producția de masă.
5.1. Calculul costului de producție al reperului Șurub suport tetieră
Tipul de producție în masă, ca formă de organizare a producției, se caracterizează prin:
Fabricarea unei nomenclaturi reduse de produse, uneori limitate la un singur tip, în mod neîntrerupt , în cantități mari sau foarte mari, de ordinul miilor sau sutelor de mii de bucăți.
Specializare la nivelul organizației și al secțiilor până la nivelul locurilor de muncă în care se execută, ceea ce determină amplasarea acestora sub forma liniilor tehnologice în flux.
Sub aspect organizatoric, mișcarea obiectelor muncii de la un loc de muncă la altul pe fluxul tehnologic respectiv se face în mod individual, bucată cu bucată, fapt determinat în majoritatea cazurilor, de existența unor mijloace mecanizate sau automatizate.
Pentru calculul de producție al reperului Șurub suport tetieră, datele de intrare necesare sunt:
Costul de operare al mașinii de injecție, cost în care intră amortizarea prețului de achiziție al mașinii, consumul de electricitate, gaz, apă, costurile pieselor de schimb necesare pentru mentenanța;
Costul cu resursa umană directă și indirectă;
Costul materiei prime;
Timpul ciclu pentru o injecție;
Cantitatea de piese/injecție;
Timpul disponibil;
Timpul alocat mentenaței;
Rebutul tehnologic.
Pornind de la calculul cantității de piese ce se pot produce într-o ora de producție, vom avea:
(4.1)
unde:
Qh – este cantitatea de piese produse /oră
CT – timpul ciclu
Nr.Amp. – numărul de amprente/cavități
Timpul disponibil într-o zi (Td/24h) se calculează ținând cont de timpul total alocat mentenanței planificate și de timpul alocat mentenanței neplanificate. Presupunând ca pentru fiecare dintre cele două tipuri de mentenanță este suficient o alocare de câte 2700 [sec] într-un interval de 24 de ore, vom avea relația:
(4.2)
Cantitatea de piese ce poate fi produsă într-o zi (Q24h), se determină cu relația:
(4.3)
Având mașina de injecție dedicată 100% pentru reperul Șurub suport tetieră și lucrând 3 schimburi/zi, 5 zile pe săptămână, capacitatea de producție într-o săptămână (Qsăpt) ajunge la:
(4.4)
unde OcIMM – este Ocupație Mașină [zile/săpt]
Într-un an cu 45 de săptămâni lucrătoare (Qan), cantitatea de piese produsă va fi de:
(4.5)
unde cu Săptan se notează numărul de săptămâni lucrătoare într-un an.
Greutatea unei piese (GP) este de 0.012 grame, iar rebutul tehnologic (Rteh) în care intră atât materialul purjat la fiecare pornire cât și piesele considerate rebut (5 injecții la fiecare pornire de producție), a fost considerat de 3%. În această situație consumul total de materie primă într-un an (QMptotal) va fi:
(4.6)
(4.7)
(4.8)
având următoarele notații:
QMP – consum Materia Prima într-un an [kg]
QMptotal – consum Materia Prima Total într-un an [kg]
Deoarece avem disponibil cantitatea/consumul de materie primă necesară într-un an și cunoaștem prețul de achiziție (3 €/kg) putem calcula mai departe costurile/cheltuielile cu materia primă într-un an astfel:
(4.9)
unde:
CMP – Cheltuieli Materie Prima într-un an
Pmp – Pret Materie Prima [kg]
Costurile totale cu mașina de injecție și cu resursa umană într-un an, se determină astfel:
(4.10)
având următoarele notații:
CtotalIMM – Cost Total Mașină de Injecție într-un an
TIMM/24h – Tarif mașină de injecție [h] considerat în cazul de față 20 €/h, 480 €/zi
OcIMM – Ocupație Mașină in cazul nostru 5 zile/săpt.
Cheltuielile anuale privind resursa umană se determină cu relația:
(4.11)
având următoarele notații:
Ctotalop/an – Cost Total Operator într-un an
Top/24h – Tarif Operator [zi] considerat în cazul de față 15 €/h, 360 €/zi
OcIMM – Ocupație Mașină in cazul nostru 5 zile/săpt.
Obținând un cost total de producție anual din relațiile 4.9, 4.10 și 4.11, rezultă:
(4.12)
Împărțind relația 4.5 cu relația 4.12, va rezulta un cost de producție pe reper (Cbuc) de:
(4.13)
BIBLIOGRAFIE
[1]. Amza Gh., Dumitru M., Rândașu, V.- Tratat de Tehnologia materialelor, Editura Academiei Române, București, 2002.
[2]. Avram V., Fitero L., Anghel F., Voia I., Bizadea S.,- Desen tehnic idustrial – Îndrumător de lucrări, Partea I-a, I. P. Timișoara, 1989.
[3]. Bungău Constantin -Ingineria sistemelor de producție, Editura Universității din Oradea, 2005.
[4]. Brydson J.A. – Plastics Materials – 7th Edition, ISBN: 0-7506-4132-01999.
[5]. Fetecău C .- Injectarea materialelor plastice. Editura Didactică și Pedagogică București. 2005.
[6]. Goodship V. – Practical Guide to Injection Moulding, 2004, Rapra Technology Limited and Arburg Limited, ISBN: 1-85957-444-0.
[7]. Iclănzan T. – Tehnologia presării și injectării maselor plastice. Curs. Litografia U.T.T 1992
[8]. Kazmer D. – Injection Mold Design Engineering, ISBN: 10-156990417022007.
[9]. Manea Gh., Boșianu O., Chișu A., Săveanu L.,- Organe de mașini II, Editura tehnică, București, 1958.
[10]. Manea Gh. – Prelucrarea prin injecție a materialelor plastice. Editura tehnică 1986
[11]. Minciu C.- Scule așchietoare. Indrumar de proiectare. Ed.Tehnică, Bucuresti, 1995.
[12]. Mihăilă I., Mihăilă St Tehnologii mecanice Universitatea din Oradea.2005.
[13]. Mihăilă St.., Tehnologia materialelor Vol.I, Editura Univ. Oradea 2006,
[14]. Mihăilă Șt -Tehnologia fabricarii materialelor plastice Note de curs. Oradea 2011
[15]. Picoș C., și alții,- Normarea tehnică pentru prelucrări prin așchiere, vol. 2, Editura tehnică, București, 1982.
[16]. Picoș C., și alții,- Calculul adaosurilor de prelucrare și al regimurilor de așchiere, Editura tehnică, București, 1974.
[17]. Picoș C., și alții,- Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanică prin așchiere, vol. I, Editura tehnică, București, 1992.
[18]. Rădulescu Gh., și alții,- Îndrumar de proiectare în construcția de mașini, vol. III, Editura tehnică, București, 1986.
[19]. Rosato D.V., S.A. – Injection Moulding Handbook – 3rd Edition, 2003.
[20]. Seres, ,I., – Matrite de injectat, Oradea, Editura Imprimeriei de Vest 1999
[21]. Stețiu,G.ș.a.- Teoria și practica sculelor așchietoare , vol .I,II,III. Ed.Universității Sibiu1994.
[22]. Vlase A., Sturzu A., Mihail A., Bercea I., -Regimuri de așchiere, adaosuri de prelucrare și norme tehnice de timp, vol. 1, Editura tehnică, București.
[23]. http://www.apsprofili.com/it/polimeri-utilizzati
[24]. https://www.lyondellbasell.com/en/products-technology/polymers/trade-name/hostacom/
ANEXA A1. Desenul de execuție 2D al reperului
ANEXA A2. Desenul de execuție 2D al matriței
ANEXA A3. Fazele operațiilor de prelucrare al componentei inel de centrare
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Proiect De Diploma Foltut Ruben Iedm Id I [309040] (ID: 309040)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.