Секрет долголетия литьевой формы

 

 

Илья ГАНЮШИН,

коммерческий директор ООО ФОРМОТРОНИК®

 

 

Даже самая простая литьевая форма является сложной механической системой с подвижными частями – это, как минимум, блок выталкивания. Но, кроме этого, любая литьевая форма работает в жестких термодинамических условиях, испытывает многотонные нагрузки в сомкнутом состоянии, к ней предъявляются особые требования по прочности, геометрии, качеству формообразующих поверхностей, плоскостности, параллельности движений и соосности ее частей.

1. Задачи регламентных работ по обслуживанию литьевых форм.

2. Содержание регламентных работ.

3. Пример проведения регламентных работ.

1. Задачи регламентных работ по обслуживанию литьевых форм

Регулярный контроль и поддержание соответствия многочисленным требованиям к литьевой форме обеспечивают ее длительную и безотказную работоспособность. Поэтому на каждом современном предприятии, выпускающем литьевые изделия из пластмасс, существуют, как минимум, слесарные участки по ремонту и обслуживанию литьевой оснастки. И это правильно! После очередного серийного использования каждая форма должна проходить тщательный инструментальный контроль перед последующей консервацией.

Выполнение всех слесарных работ по осмотру и ремонту формы должно быть строго регламентировано. Лучше всего, если специалисты ремонтного участка будут руководствоваться «Техническим регламентом по проверке и обслуживанию оснастки». Этот документ позволит не только четко представить последовательность операций по процессу, но и, если хотите, обеспечить определенную кадровую независимость вашего ремонтного участка: какой бы слесарь ни пришел на участок, он сможет повторить комплекс этих операций с литьевой формой на основании данного регламента. Однако на сегодняшний день алгоритм проведения регламентных работ никем четко не сформулирован.

В принципе основные операции, которые должен выполнять слесарь при регламентных работах с литьевыми формами, были описаны в ГОСТ 27358-87. Однако некоторые положения этого почтенного документа настолько устарели, что сейчас могут вызывать только улыбку у специалистов (не в обиду будь сказано по отношению к уважаемым его составителям). Современная литьевая форма – это уже не просто инструмент, а сложная механическая система, оснащенная зачастую электро-, пневмо- или гидроприводами, клапанами, системами контроля, подогрева , термостатирования, сложносочлененными подвижными частями – настоящий роботизированный комплекс, который может стоить даже дороже термопластавтомата (ТПА), на который устанавливается (см. также вставку).

Как известно, каждая форма может состоять из следующих частей:

  • системы термоизоляции (термоизоляционных плит);
  • плит крепления;
  • литниковой системы;
  • система выталкивания;
  • системы охлаждения (каналов охлаждения);
  • системы формования (матрицы, пуансона);
  • системы шиберов;
  • горячеканальной системы (ГКС);
  • системы гидро- или пневмоприводов;
  • поворотного механизма.
В 2004 г. французская фирма BILLION, известный европейский производитель литьевых машин, презентовала новую разработку по автоматическому производству автомобильных топливных фильтров. Изюминкой этой системы стала литьевая форма, внутри которой не только отливался корпус фильтра, но и закладывался сам фильтрующий элемент и герметично запаивался! Остается только восхищаться тем, как сумели французские инженеры объединить столько технологических операций в одной литьевой форме.

К каждому узлу литьевой оснастки предъявляются определенные эксплуатационные и технические требования. Соответствие этим требованиям необходимо регулярно контролировать и поддерживать, а сам алгоритм проведения регламентных работ следует формализовать, описав операции, которые необходимо выполнять к каждой из систем формы.

В данной статье мы попробуем описать процесс проведения регламентных работ по обслуживанию современной литьевой формы (табл. 1).

Начнем с периодичности проведения регламентных работ. Следуя графику обслуживания форм, приведенному в табл. 1, возможно сохранить работоспособность формы и надежное функционирование каждой из ее систем, к которым предъявляются определенные эксплуатационные и технические требования. Контроль и обеспечение соответствия этим требованиям и есть основные задачи регламентных работ по обслуживанию литьевых форм.

Таблица 1. Виды технического обслуживания и планово-предупредительного ремонта форм

Вид операции Вид проводимых работ Периодичность проведения
Профилактический осмотр

Без снятия формы с ТПА:

  • проверка крепления и центровки формы, подтягивание болтов;
  • осмотр, регулирование и смазка направляющих элементов;
  • прочистка отверстий от облоя, засоров, заливов материала;
  • проверка качества формообразующих поверхностей формы;
  • проверка и смазка движущихся частей формы
Ежесменно

После снятия формы с ТПА:

  • наружный осмотр формы;
  • устранение мелких дефектов;
  • очистка формы;
  • диагностика чистоты каналов охлаждения;
  • диагностика работоспособности ГКС;
  • оценка качества формуемых изделий;
  • смазка подвижных частей формы
Каждые 25 000 циклов
Текущий ремонт
  • Замена быстроизнашиваемых деталей;
  • восстановление требуемой чистоты поверхности формообразующих;
  • замена выталкивателей (при необходимости);
  • ремонт или замена формообразующих плит, вставок (при необходимости);
  • замена стяжных болтов, проверка резьбовых отверстий метчиками;
  • замена направляющих колонок и втулок (при необходимости);
  • замена резьбовых втулок (при необходимости);
  • ремонт и замена системы обогрева (при необходимости);
  • очистка каналов охлаждения;
  • замена вышедших из строя элементов ГКС;
  • устранение забоин, вмятин, заусенцев на формообразующих деталях формы
Каждые 100 000 циклов
Средний ремонт*
  • Частичная разборка формы;
  • полное или частичное восстановление деталей формы;
  • изготовление новых матриц и пуансонов;
  • изготовление новых плит выталкивателей, штоков;
  • работы входящие в текущий ремонт
Каждые 250 000 циклов
Капитальный ремонт*
  • Полная разборка формы;
  • замена всех изношенных деталей;
  • изготовление новых матриц и пуансонов;
  • изготовление новых плит выталкивателей, штоков;
  • работы, входящие в текущий ремонт
Каждые 1 000 000 циклов

* Отношение трудоемкости ремонта к трудоемкости изготовления новой формы присреднем ремонте составляет 20–30 %, при капитальном – 40–60 %.

2. Содержание регламентных работ

Рассмотрим подробнее каждую из основных систем литьевых форм на предмет ее технического обслуживания (ТО) и (или) планово-предупредительного ремонта (ППР) (см. также фото 1 и табл. 2).

Термоизолирующие плиты

Возможные дефекты: загрязнения органической и неорганической природы, накипь, ржавчина.

Возможные последствия: ухудшение режима охлаждения формы, получение бракованных изделий.

ТО и (или) ППР. Необходимо проверить термоизолирующие плиты на предмет их целостности и наличия дефектов и, при необходимости, их заменить.

Система охлаждения

Возможные дефекты: загрязнения органической и неорганической природы в каналах охлаждения, накипь, ржавчина.

Возможные последствия: ухудшение охлаждения формы, получение бракованных изделий.

ТО и (или) ППР. Уменьшение диаметра каналов охлаждения из-за указанных дефектов влияет на скорость охлаждения формы. Степень загрязнения канала определяется по количеству охлаждающей жидкости, проходящей через этот канал в единицу времени, т. е. по ее расходу. Этот принцип заложен в основу аппарата диагностики и очистки каналов охлаждения немецкой компании Krumm-Tec (фото 2). Результаты измерений сравниваются с расходом жидкости при чистых каналах.

Разработка компании Krumm-Tec позволяет осуществлять диагностику каналов охлаждения с помощью специальной программы, отображающей степень загрязнения каналов охлаждения на мониторе компьютера (ноутбука). Данные считываются с датчиков, расположенных в аппарате. Для осуществления диагностики и химической очистки каналов необходимо предварительно соединить шланги системы очистки и каналов охлаждения посредством быстроразъемных соединений. Эффективной очистке каналов охлаждения способствуют 4 основных фактора:

  • химическое воздействие очищающей жидкости;
  • высокое давление потока очищающей жидкости (до 25 атм);
  • изменение направления потока;
  • нагрев очищающей жидкости до 80 °С.

После очистки каналы охлаждения продувают, а затем высушивают. Патрубки, штуцера и другие элементы системы охлаждения осматривают и, при необходимости, заменяют.

Таблица 2. Рекомендации по техническому обслуживанию и планово-предупредительному ремонту литьевых форм

Узел

Назначение

Основные требования

Возможные дефекты

Метод контроля*

Способ устранения

Регулярность контроля

Рекомендации

Термоизолирующие плиты

Уменьшение теплопередачи от плит формы на плиты ТПА

Отсутствие дефектов, нарушающих целостность плит

Нарушение целостности

Визуальный осмотр

Замена

Каждый осмотр

Использование стандартных плит из каталога стандартных изделий компании Meusburger (Австрия)

Плиты крепления

Крепление формы на ТПА

Прочность, плоскостность

Нарушение плоскостности

Визуальный осмотр (лекальная линейка)

Шлифование или замена

После снятия формы

Использование стандартных плит из каталога стандартных изделий компании Meusburger

Литниковая система

Передача расплава в формообразующую полость

Чистота литниковых каналов

Механические повреждения, загрязнение

Визуальный осмотр

Замена

Каждый осмотр

Использование стандартных элементов из каталога стандартных изделий компании Meusburger

Горячеканальная система (ГКС)**

Передача расплава в формообразующую полость

Работоспособность, поддержание заданной температуры расплава

Выход из строя нагревателей

Визуальный осмотр, тестирование

Замена

Каждый осмотр

Использование ГКС компании INCOE с системой двойного нагревателя

Система шиберов**

Формирование полостей, поднутрений

Работоспособность

Механические повреждения

Визуальный осмотр, контроль процесса производства

Доработка, замена

Каждый осмотр

Использование стандартных элементов из каталога стандартных изделий компании Meusburger

Система охлаждения

Обеспечение охлаждения форм

Чистота каналов охлаждения

Загрязнение каналов охлаждения

Опрессовка, диагностика каналов охлаждения

Механическая очистка; промывка каналов охлаждения

Во время среднего ремонта

Диагностика, очистка каналов охлаждения с помощью специализированного оборудования компании Krumm-Tec (Германия)

Система выталкивания

Обеспечение съема изделия

Надежность, работоспособность

Поломка выталкивателей

Визуальный осмотр, контроль процесса производства

Наращивание или замена выталкивателей.

Во время текущего ремонта

Использование стандартных элементов из каталога стандартных изделий компании Meusburger

Ухудшение антифрикционных свойств

Смазывание выталкивателей

Использование антифрикционных смазок Antikor RS и Neolub компании Buchem (Германия)

Формообразующие детали (ФОД)

Формирование формы изделия

Отсутствие дефектов

Сколы, царапины, раковины, забоины, царапины, мехповреждения

Визуальный осмотр, контроль по изделию

Наплавка и шлифование или замена

Во время текущего ремонта

Восстановление ФОД методом импульсной аргоннодуговой микросварки (сварочный аппарат Weldpro SW-V01 компании Novapax, Германия)

Загрязнение оформляющей поверхности, пригары

Очистка с помощью очистителей

Использование очистителей Reiniger SE компании Buchem

* При внешнем визуальном осмотре при необходимости могут использоваться лупы, увеличительные стекла, перископы и эндоскопы.

** При наличии данных узлов.

Таблица 3. Рекомендуемая присадка в зависимости от типа дефекта ФОД

Тип дефекта Размер Тип присадки
Скол кромки, царапины, риски До 0,1 мм Присадочная проволока (D = 0,1 мм)
0,1–0,5 мм Присадочная проволока (D = 0,1–0,6 мм)
0,5–0,8 мм Присадочная проволока (D = 0,6–0,8 мм)
Более 0,8 мм Присадочная проволока (D = 0,8 мм) в несколько слоев
Раковины - Присадочная проволока, мелкодисперсный порошок
Износ плоскости - Присадочные пластины толщиной 0,1–0,2 мм

П р и м е ч а н и е. D – диаметр проволоки.

Направляющие

Возможные дефекты: загрязнения органической и неорганической природы, механические повреждения. 

Возможные последствия: нарушение работоспособности формы.

ТО и (или) ППР. Направляющие подвижных элементов формы (втулки, колонки и т. п.) следует тщательно очищать. Их следует промывать маслом, не содержащим полимеров и кислот.

Литниковая система

Возможные дефекты: механические повреждения.

Возможные последствия: нарушение работоспособности формы.

ТО и (или) ППР. Особенно тщательно следует выполнять проверку технического состояния литниковой втулки, так как она постоянно подвергается высоким нагрузкам во время контакта с соплом узла впрыска ТПА.

Система выталкивания

Возможные дефекты: механические повреждения, поломка выталкивателей.

Возможные последствия: нарушение работоспособности формы.

ТО и (или) ППР. При нарушении работы системы выталкивания следует произвести замену выталкивателей. В случае поломки допускается восстановление (наращивание) выталкивателей до необходимых размеров и геометрии. Для этих целей рекомендуются импульсная аргоннодуговая микросварка или лазерная наплавка.

Формообразующие детали (ФОД)

Возможные дефекты: раковины, сколы кромок, задиры, царапины, риски и другие механические повреждения.

Возможные последствия: нарушение работоспособности формы, получение некачественных изделий.

ТО и (или) ППР. Формообразующие поверхности матрицы и пуансона необходимо внимательно исследовать на предмет наличия указанных выше дефектов, возникающих в процессе эксплуатации форм.

Такие дефекты, как правило, устраняются наплавкой присадочного материала на восстанавливаемую поверхность. Для устранения дефектов в оформляющей полости рекомендуется использовать метод аргонно-дуговой импульсной наплавки с помощью, например, сварочного аппарата Weldpro SW-V01 фирмы Novapax (Германия). Также допустимо использовать метод лазерной наплавки (например, аппаратом лазерной сварки CLW-60 той же фирмы). Эти методы не требуют предварительного нагрева поверхности и сводят к минимуму собственные напряжения в материале за счет минимального теплового воздействия.

В зависимости от типа дефекта подбирается тип присадки, материал которой должен соответствовать материалу ремонтируемой ФОД или иметь аналогичный состав. Рекомендации по выбору присадки приведены в табл. 3.

3. Пример проведения регламентных работ

Выше в статье были подробно рассмотрены задачи и содержание технического обслуживания и плановопредупредительного ремонта (ППР) всех основных узлов и систем литьевых форм. Приведем пример проведения ППР одной из формообразующих деталей (ФОД).

Материал детали: конструкционная сталь марки 40Х13.

Твердость материала: 42 HRC.

Тип дефекта: скол кромки. Размер: 0,6×60 мм.

Используемый тип оборудования: сварочный аппарат Weldpro SW-V01 производства фирмы Novapax (Германия).


Содержание и порядок проведения планово-предупредительного ремонта ФОД.
Для устранения подобного дефекта будем использовать присадочную проволоку диаметром 0,8 мм из стали 1.2083 (аналог стали 40×13). Далее необходимо последовательно выполнить следующие операции.

1. Тщательно очистить и обезжирить восстанавливаемую поверхность. Для этого возможно использование растворителя и лоскута ткани.

2. Прикрепить присадочный материал к месту дефекта. 

Эта операция выполняется контактной импульсной сваркой с помощью аппарата Weldrpo SW-V01 (фото 1) по следующему режиму: сила тока – 600 А, длительность импульса – 10 мс. Параметры тока устанавливаются автоматически – в зависимости от типа дефекта и присадочного материала.

 3. Расплавить присадочный материал и провести сварку. Данная операция выполняется методом аргонно-дуговой импульсной микросварки с помощью того же сварочного аппарата. При работе на краях дефекта следует использовать медную пластину в качестве изолятора, что позволит избежать негативного воздействия на основной материал. Сварочный электрод следует держать на расстоянии 0,5–1,0 мм от присадочного материала. Для получения ровного, однородного шва необходимо работать в импульсном режиме, при этом плавно вести электрод от точки к точке. Режим сварки: сила тока – 85 А, длительность импульса – 85 мс. Как и в предыдущей операции, параметры тока устанавливаются автоматически – в зависимости от типа дефекта и присадочного материала.

4. Провести внешний осмотр сварного шва на предмет наличия пор, трещин, раковин.

5. Удалить сварочный наплыв механическим способом. При выполнении этой финишной операции используют плоскошлифовальный станок, фрезерный центр или шлифовальный инструмент.

Консервация формы

Перед консервацией поверхность формы следует тщательно очистить от остатков материала и прочих отложений. В качестве очистителя рекомендуется использовать специализированное чистящее средство Reiniger SE (в аэрозольном баллончике емкостью 500 мл) производства компании Buchem (фото 2). Чистящее средство необходимо нанести на очищаемую поверхность и после выдержки в течение 1–2 мин удалить его с поверхности с помощью сухой тряпки.

Также до отправки формы на склад необходимо удалить очаги коррозии (если имеются). Для этих целей возможно использование абразивного материала (в зависимости от глубины коррозийного воздействия). Удаление остатков смазочных веществ с подвижных элементов формы также является обязательной операцией.

По окончании очистки форму необходимо высушить и обработать антикоррозийным составом, в качестве которого рекомендуем использовать средство Antikor RS. Смазка имеет густую консистенцию и поэтому не стекает даже с вертикальных поверхностей формы и обеспечивает надежную защиту от коррозии на длительный период времени.

Следуя изложенным выше рекомендациям, Вы можете быть уверены в том, что Ваша литьевая форма всегда будет «в форме»!


Secret of injection mold longevity

I. D. Ganyushin

Even the most simple injection mold formanufacture of details from plastics is difficult mechanical system with mobile parts, works in difficult thermodynamic conditions, tests the big loadings in a close condition and consequently demands correct and regular maintenance service and scheduled preventive maintenance. In a final part of article the example of scheduled preventive maintenance of responsible detail of injection mold is resulted.