Wady wyprasek – rodzaje i jak im zapobiec?

Co to są wady wyprasek?

Wady wyprasek to niechciane defekty które pojawiają się na powierzchni wyrobów w procesie przetwarzania tworzyw sztucznych. Nawet nowoczesne linie produkcyjne nie są wolne od potencjalnych problemów. Dlatego kluczowe jest wykrywanie tych kwestii na wczesnym etapie i ich skuteczne usuwanie. W niniejszym artykule omówimy różne rodzaje wad wyprasek, które mogą pojawić się podczas przetwarzania tworzyw sztucznych.

Co to jest wypraska?

Wypraska stanowi ostateczny efekt procesu wtryskiwania. Poprzez podgrzanie tworzywa do odpowiedniej temperatury i wtrysk, materiał staje się plastyczny, co umożliwia uzyskanie wypraski o docelowym kształcie.

Główne przyczyny wad wyprasek?

Główne przyczyny wad wyprasek to najczęściej:

– Wadliwie wykonana forma wtryskowa

– Niewłaściwie zaprojektowany proces wtryskiwania.

– Nieodpowiednie parametry technologiczne.

Poniżej opisujemy najczęstsze wady wyprasek i jakie kroki warto podjąć, aby zapobiec temu problemowi.

Zapadnięcia – zapady

Zapadnięcia to wada wyprasek wtryskowych w postaci zagłębienia występująca na powierzchni wyprasek, czasami rozpoznawane jako obszary o innym połysku niż reszta powierzchni. Zazwyczaj pojawiają się one w miejscach, gdzie ilość stopu jest wyższa, zwłaszcza po przeciwnym stronie niż warstwa znajdująca się pod nimi. Wzrost ilości stopu, czyli zwiększona grubość wyprasek, prowadzi do lokalnego zwiększenia skurczu objętościowego. To zjawisko powoduje, że warstwa powierzchniowa zostaje wtłoczona w głąb. Jeśli ta warstwa nie jest w stanie dostatecznie się rozpłynąć, w miejscu zapadnięć mogą powstać pęcherze lub jamy skurczowe. Czasami zapadnięcia pojawiają się natychmiast po wyjęciu wyprasek z formy, kiedy gorący rdzeń kształtki podgrzewa już schłodzone zewnętrzne warstwy, powodując ich ugięcie. Ogólnie rzecz biorąc, aby temu zapobiec, ważne jest zwiększenie gęstości materiału w tej istotnej strefie.

Wyróżnia się trzy główne źródła, które przyczyniają się do pojawiania się zapadnięć na powierzchni wyprasek:

– spowolniony proces krzepnięcia.

– za krótki okres utrzymywania ciśnienia docisku po wtrysku.

– Niewystarczające przenoszenie nacisku z powodu wysokich oporów przepływu w maszyn

Oto kroki, które można podjąć, aby zapobiec problemowi zapadnięć na wypraskach:

– Wydłużenie czasu trwania procesu wtryskiwania, aby zapewnić dokładniejsze wypełnienie.

– Ograniczenie temperatury formy wtryskowej

– Rozważenie zwiększenia ilości używanego materiału, aby zapewnić pełniejsze wypełnienie formy

– Precyzyjna kontrola temperatury formy wtryskowej, aby zapewnić płynne i jednolite wypełnienie każdej części formy

– Zwiększenie poziomu ciśnienia wtrysku

– Dokładne zaprojektowanie formy wtryskowej w taki sposób, aby minimalizować ryzyko pojawienia się zapadnięć i gwarantować równomierne wypełnienie wszystkich obszarów wypraski.

Barwne srebrzyste smugi

Smugi to powierzchowne wady wyprasek wtryskowych, które znacząco wpływają na ich jakość. Te niepożądane wady wyprasek czylui przebarwienia przyjmują różne kształty i wygląd, co ułatwia identyfikację źródła ich powstania. Takie wady wyprasek mogą mieć różne przyczyny, w tym nieprawidłowo wysoką temperaturę podczas przetwarzania materiału oraz obecność powietrza w masie podczas formowania. Aby skutecznie zapobiegać pojawianiu się tych smug, konieczne jest dokładne zrozumienie przyczyn ich powstawania oraz dostosowanie parametrów procesu wtryskiwania, aż uzyskamy detale o odpowiedniej jakości.

Różnice w kolorze powierzchni wyprasek, które nazywane są barwnymi smugami, mogą występować zarówno na dużych obszarach, blisko punktu wlewu, jak i na większą odległość od niego. Często pojawiają się w okolicach punktów łączenia strug tworzywa, a czasami nawet za ostrymi krawędziami. Przyczyną wystąpienia takiej wady wyprasek zawsze jest nierównomierne rozmieszczenie pigmentu, który jest wprowadzany w postaci proszku, cieczy lub koncentratu w masie polimerowej. W efekcie tworzą się aglomeraty pigmentu, które są odpowiedzialne za te smugi.

Dodatkowymi potencjalnymi przyczynami takich wad wypraski mogą być nieodpowiednie parametry przetwórcze, takie jak zbyt niska temperatura stopu, lub nieprawidłowości w jednostce plastyfikującej, takie jak zbyt krótki ślimak lub jego nieodpowiednia geometria, w tym stopień sprężania i głębokość kanału ślimakowego. Kolejnym czynnikiem może być nieodpowiedni nośnik środka barwiącego lub sam środek barwiący, który może być niekompatybilny z używanym polimerem. Aglomeraty pigmentu w pobliżu powierzchni wyprasek tworzą smugi, podczas gdy inne przebarwienia związane są z grupowaniem się pigmentu wewnątrz ścianek wyprasek.

Oto lista kroków, które można podjąć, aby rozwiązać problem smug na wypraskach i poprawić jakość produkcji:

– Upewnić się, że używany masterbatch jest odpowiednio dopasowany do rodzaju tworzywa.

– Dokładnie sprawdzić i skorygować dokładność dozownika koncentratu barwnego.

– Sprawdzić, czy istnieje możliwość przesunięcia punktu wtrysku lub zmiany grubości ścianki wypraski.

– Rozważyć zwiększenie prędkości wtrysku, jeśli to konieczne.

– Kontrolować temperaturę stopu przy wlocie do gniazda, aby zapewnić odpowiednią wartość, unikając zarówno zbyt wysokiej, jak i zbyt niskiej temperatury.

– Jeśli to konieczne, upewnić się, że temperatura w gorącym kanale mieści się w zakresie zalecanym dla danego masterbatcha. Skontrolować działanie czujników temperatury i regulatorów temperatury gorących kanałów.

– Rozważyć zwiększenie ciśnienia spiętrzającego

Rozbryzgi

Wady w postaci rozbryzgów mogą wynikać z różnych czynników, w tym obecności wilgoci w tworzywie lub nieprawidłowego doboru dodatków, takich jak włókna szklane. Takie wady wyprasek stanowią istotne zagrożenie, ponieważ mogą wpłynąć negatywnie na właściwości mechaniczne wyprasek, na przykład ich wytrzymałość. Charakteryzują się one wyrazistym wyglądem, co ułatwia ich identyfikację, a następnie eliminację poprzez dostosowanie właściwych parametrów procesu wtryskowego.

Wilgoć, która znajduje się w materiale wtryskowym, może pochodzić zarówno z granulatu, jak i z narzędzia wtryskowego, gdzie może skraplać się w postaci rosy w czasie okresu spoczynku. Istnieje kilka potencjalnych źródeł wilgoci, w tym:

– Niewystarczające osuszenie granulatu,

– Nieszczelność narzędzia wtryskowego i niewłaściwe rozłożenie temperatury,

– Niewłaściwe warunki przechowywania granulatu.

Smugi i rozbryzgi, które wynikają z obecności wilgoci, często przyjmują charakterystyczny kształt przypominający literę „U” oraz mają srebrzyste zabarwienie. Jeśli te wady wyprasek przybierają postać dużych, matowych pasów, to zazwyczaj wynikają one z wilgoci w narzędziu wtryskowym, a nie w materiale granulatu. Rozlokowują się one w sposób promienisty na powierzchni elementów, zgodnie z kierunkiem przepływu tworzywa. Obszar, gdzie pojawiają się srebrne smugi, charakteryzuje się szorstką i porowatą powierzchnią.

Efekt płyty gramofonowej

Efekt płyty gramofonowej, jedna z wad powierzchniowych wyprasek, pojawia się w postaci koncentrycznie lub równolegle ułożonych wyżłobień na powierzchni wypraski. Ta wada wypraski jest głównie spowodowana zbyt szybkim ochładzaniem się czoła strumienia stopu, co wynika z niskiej temperatury masy, zbyt małej prędkości wtryskiwania, lub niskiej temperatury ścianek formy. Aby zapobiec tej wadzie, konieczne jest unikanie nadmiernego ochładzania czoła strumienia i odpowiednie dostosowanie parametrów wtrysku – w tym unikanie małych przekrojów przepływającego strumienia. Wyżłobienia na powierzchni wypraski, powstające w efekcie tych czynników, przypominają wyglądem rowki na płycie gramofonowej, stąd też nazwa tej specyficznej wady wyprasek.

Podczas wtryskiwania masy plastycznej do zimnej formy tworzy się zastygnięta warstwa brzegowa na czele strumienia tworzywa, co jest wynikiem szybkiego ochładzania się masy przy kontakcie ze ściankami narzędzia. Ta zastygnięta warstwa wpływa na dalsze ochładzanie i zestalanie się obszarów czoła strumienia w pobliżu ścianek. Gdy masa jest wstrzykiwana zbyt wolno, obszary czoła strumienia o wysokiej lepkości lub już zestalone utrudniają przepływ gorącego stopu tworzywa do ścianek formy, co prowadzi do wydłużenia się środkowego obszaru czoła strumienia.

Pod wpływem ciśnienia zastygnięte obszary brzegowe nie stykają się równomiernie ze ściankami narzędzia, co powoduje powstawanie wyżłobień na powierzchni wypraski, zamiast odwzorowania powierzchni formy. Efekt płyty gramofonowej może być także spotęgowany przez okresowe zatrzymywanie się stopu przepływającego przez podcięcia i inne elementy formy. Jest to efekt niskiej temperatury masy, za małej szybkości wtryskiwania oraz niskiej temperatury ścianek narzędzia.

Zmatowienia wyprasek

Plamy o matowym wyglądzie, rozciągające się na znacznej powierzchni wyprasek, często pojawiają się w okolicy miejsca wlewka. Również tam, gdzie zachodzą zmiany w grubości ścianki wypraski, można dostrzec te niepożądane defekty. Ich przyczynami są zazwyczaj zbyt duże naprężenia styczne w tych wymienionych punktach oraz ograniczona przyczepność do ścianki, spowodowana zmianami w przekroju.

Oto propozycje działań naprawczych, które można podjąć:

– Stosowanie stopniowanej szybkości wtrysku. Dla obszaru wlewka zaleca się korzystanie z mniejszej prędkości wtrysku.

– Podniesienie temperatury stopu materiału wtryskiwanego

– Zapewnienie łagodniejszej zmiany przekroju wypraski

– Wybór tworzywa o większej płynności.

– Kanał wlewka musi być odpowiednio zaprojektowany, aby stop rozprężał się w kierunku gniazda formy. Należy zadbać o odpowiednie zaokrąglenie krzywizn i właściwy przekrój kanału wlewka.

Nadlewy – wada powierzchniowa wyprasek

Nadlewy, znane również jako wypływki, to częsta wada powierzchniowa wyprasek wytworzonych metodą wtrysku. Występują one, gdy stop przenika przez szczeliny między połówkami formy lub rdzeniami. Te defekty mogą być zarówno drobne, manifestując się jako wyczuwalny grat, jak i bardziej rozległe, przypominając błony czy rybie płetwy. Powtarzające się wypływki przez kilka cykli przetwórczych mogą nawet uszkodzić powierzchnie uszczelniające. Szybka eliminacja tej wady jest możliwa dzięki zastosowaniu odpowiednich środków zaradczych.

Wypływki – jak powstają?

Wypływki mogą przyjmować różne formy. Zazwyczaj formują się w okolicach:
– szczelin między połówkami powierzchni formy,
– między rdzeniami,
– na powierzchniach uszczelniających,
– w kanałach odpowietrzających,
– wokół wypychaczy.

Charakterystyczne dla nich są kształty przypominające błony czy rybie płetwy, tworzone z tworzywa sztucznego o bardziej lub mniej wykształconych krawędziach. Drobne wypływki często są niezauważalne, ponieważ mogą być wyczuwalne jedynie opuszkami palców, podczas gdy większe, rozległe błony mogą wystawać nawet o kilkanaście centymetrów poza właściwymi krawędziami detalu.

Skąd się biorą wypływki i jak je wyeliminować?

Różnorodne przyczyny tworzenia się nadlewów można zrozumieć, analizując kilka kluczowych punktów:
– W przypadku przekroczenia dopuszczalnych szerokości szczelin powstają problemy związane z nieszczelnością formy, zbyt wysokimi tolerancjami przetwórczymi, uszkodzeniem powierzchni uszczelniających, lub zbyt niską siłą zwarcia.
– Niewłaściwe ustawienie parametrów fazy docisku maszyny może być kolejną przyczyną. Może to wynikać z zbyt małej siły docisku, niezdolnej do przeciwstawienia się siłom wyporu, lub zbyt dużej siły docisku powodującej odkształcenie płyt mocujących detal lub samej formy.
– Zbyt wysokie ciśnienie masy w formie również przyczynia się do powstawania nadlewów. Gdy siła docisku jest na tyle wysoka, że masa wciska się nawet w najmniejsze szczeliny, tworzą się te defekty.
– Nadlewy mogą również powstać z powodu zbyt niskiej lepkości stopu przy wysokim ciśnieniu wtrysku, docisku lub przy zbyt wysokiej temperaturze stopu.

Zrozumienie i analiza tych czynników krok po kroku może być kluczowe w wyeliminowaniu tej wady powierzchniowej wyprasek. Pomocny może również okazać się poniższy schemat.

Niedolewy

W procesie wtryskowego tworzenia detali często spotykamy się z problemem niedolewów, czyli sytuacjami, gdy zewnętrzne kontury wypraski nie są całkowicie uformowane. Niedolewy, znane również jako niedolania (ang. short-shots), powstają zazwyczaj w pewnej odległości od wlewu, na długich odcinkach przepływu lub w obszarach cienkościennych (np. żebra). Nieodpowiednie odpowietrzanie narzędzia może prowadzić do niedolewów w innych miejscach. Problemy te są częste podczas pierwszych testów metody wtryskowej i wynikają z niewystarczającego wypełnienia gniazda, przez co kontury wypraski nie są w pełni wykształcone.

Niedolewy – przyczyny powstawania

Niecałkowite wypełnienie wyprasek może być spowodowane różnymi problemami natury fizycznej. Niedolewy mogą wynikać z kilku czynników, takich jak zbyt mała ilość tworzywa podana w jednorazowym wtrysku, problemy związane z odpowietrzaniem, które utrudniają przepływ masy, zbyt niskie ciśnienie wtrysku lub przedwczesne zastygnięcie przekroju kanału, co może być efektem zbyt małej prędkości wtryskiwania lub niewłaściwej temperatury formy. W przypadkach, gdy niedolewy są związane z nieodpowiednim odpowietrzaniem, może być trudno zidentyfikować przyczynę tej wady, ponieważ tego typu problemy często prowadzą do efektu Diesla. Co więcej, w sytuacjach, gdzie przekrój wypraski jest zbyt mały, może dojść do niecałkowitego wypełnienia ze względu na zbyt małe ciśnienie wtrysku lub zbyt duże opory płynięcia stopu w formie.

Jak uporać się z niedolewami?

Aby przeciwdziałać problemom z niecałkowitym wypełnieniem części w procesie przetwórczym, istnieje kilka możliwości zmiany parametrów procesu. Możliwe działania obejmują zwiększenie skoku wtrysku ślimaka, podniesienie prędkości wtrysku, sprawdzenie drożności i poprawę odpowietrzania kanałów, oraz zmniejszenie oporu płynięcia masy przez gniazdo, co można osiągnąć poprzez dodanie przegród ułatwiających płynięcie. Analiza zamieszczonego poniżej schematu może być pomocna w wyeliminowaniu tej wady powierzchniowej wyprasek.

Dziury

Podczas etapu chłodzenia wyprasek, może dojść do wady, która polega, że w ich wnętrzu formują się mikrokomórkowe oraz pęcherzykowate twory, określane również jako „dziury” lub wakuole. W odróżnieniu od pęcherzy gazowych, te zagłębienia zawsze lokalizowane są w sercu wypraski oraz w miejscach, gdzie stop polimeru jest bardziej skoncentrowany.

Ale co oznacza taka wada wypraski wtryskowej w praktyce? Wywiercając część zanurzoną w zabarwionej wodzie, można łatwo określić, czy woda przedostała się do tych „dziur” (pęcherzy), czy też nie (pęcherzyk gazowy). Ten prosty eksperyment pozwala na szybką analizę struktury i właściwości wyprasek.

„Jamy skurczowe” – bo tak zwane są te mikrokomórki – powstają głównie w obszarach o dużym skurczu z powodu niewystarczającego upakowania stopu. To wtedy, gdy zewnętrzne warstwy są już zastygłe, a wewnątrz jeszcze nie, pojawiają się te charakterystyczne „dziury”. Materiał zaczyna się rozchodzić, kurcząc się w kierunku zewnętrznych warstw.

Zrozumienie procesu kształtowania się tych struktur nie tylko pomaga w kontroli jakości wyprasek, ale także pozwala na lepsze wykorzystanie ich potencjału w różnych zastosowaniach przemysłowych. To niesamowite, jak pozornie prosty element może zawierać w sobie tyle zagadkowych mechanizmów!

Korozja naprężeniowa, rysy

Wada wypraski wtryskowej – rysy, zarówno te zewnętrzne, jak i wewnętrzne, to efekt naprężeń, które choć mniejsze od tych niszczących, potrafią poważnie zakłócić jakość wyprasek. W tworzywach pojawienie się pęknięć często poprzedza właśnie proces tworzenia się rys. Lokalne naprężenia między obszarami o różnym upakowaniu makrocząsteczek są głównym winowajcą spękań na powierzchni wyprasek.

Ale co sprawia, że te rysy się pojawiają? To głównie działanie naprężeń zewnętrznych, które często są wspomagane przez działanie agresywnych mediów lub czynników zewnętrznych, takich jak siły rozciągania czy spęczniania, które dodatkowo nasilają efekt powstawania rys.

Nie bez znaczenia są również parametry przetwórcze, które mają istotny wpływ na poziom naprężeń wewnętrznych w wypraskach wtryskowych. Obecność tychże naprężeń można wykryć za pomocą odpowiednich testów, takich jak zanurzenie wypraski w mediach inicjujących powstawanie spękań.

Dlatego też kontrola procesu wytwarzania wyprasek oraz regularne badania jakościowe są kluczowe dla zapobiegania powstawaniu wady wyprasek w postaci rys i utrzymania wysokiej jakości produktów.

Połysk wyprasek

Połysk wyprasek może różnić się w zależności od tego, jak równomiernie zostało wykonane gniazdo formujące. Jeśli gniazdo jest moletowane (matowe), wypraska zazwyczaj ma mniejszy połysk, ponieważ rozproszone promienie światła odbijają się pod różnymi kątami od chropowatych powierzchni. Z kolei gniazdo formujące wypolerowane przekłada się na wypraskę o większym połysku.

Podstawowe parametry mające wpływ na eliminację tej wady obejmują zestalenie zewnętrznej warstwy oraz jej odpowiedni docisk do ścianki formy. Kontrola temperatury formy, parametrów wtrysku, szybkości wtrysku oraz czasu docisku są kluczowe dla uzyskania pożądanego efektu.

Warto również zauważyć, że jednolita masa stopu ma istotne znaczenie dla jakości wyprasek. Im bardziej jednorodny jest materiał, tym łatwiej uzyskać pożądany połysk na powierzchni.

Rozwarstwienie

Rozwarstwienie to kolejna możliwa wada wypraski, czyli pojawienie się widocznych płytek zastygłego stopu o słabej adhezji do siebie lub zmatowienie na powierzchni wyprasek, może stanowić poważny problem dla jakości wyrobów. Ale co dokładnie powoduje ten defekt i jak mu zapobiegać?

Główną przyczyną niewystarczającej adhezji pomiędzy warstwami tworzywa jest nadmierne ścinanie, spowodowane intensywnym chłodzeniem w formie. Zbyt szybkie schładzanie formy może prowadzić do tego, że stop nie zdąży się odpowiednio zespolić, co skutkuje pojawieniem się warstw o różnej budowie krystalicznej w przypadku tworzyw semikrystalicznych, lub nawet separacją składników mieszaniny w przypadku tworzyw amorficznych.

Jak zatem uniknąć tego problemu? Kluczowe znaczenie ma kontrola parametrów chłodzenia formy oraz odpowiednie dostosowanie temperatury formy do rodzaju użytego materiału. Zbyt niskie temperatury mogą powodować zbyt szybkie schładzanie się stopu, dlatego ważne jest utrzymanie optymalnych warunków chłodzenia.

Dodatkowo, stosowanie odpowiednich dodatków, takich jak środki zmniejszające tarcie czy pigmenty, może także wpłynąć na poprawę adhezji warstw i zapobiec rozwarstwieniu.

Wypaczenia wyprasek

Na początku, tuż po uformowaniu, kształt wypraski jest zgodny z pierwotnym projektem. Jednak z biegiem czasu mogą wystąpić wady wyprasek wtryskowych czyli jej skręcenie, częściowy obrót wokół osi, pofałdowanie powierzchni oraz skrócenie niektórych wymiarów, co objawia się deformacją kątów pomiędzy ściankami. Powód tego zjawiska leży w różnych tendencjach do skurczu, znanych jako „potencjalny skurcz”, w różnych fragmentach wypraski. Różnice w wielkości skurczu wynikają z odmiennego stopnia zagęszczenia materiału w tych obszarach wypraski oraz różnic w orientacji makrocząsteczek.

Co zrobić aby zapobiec wypaczeniom wyprasek?

Warto rozważyć zwiększenie ilości przewężeń oraz przyspieszenie procesu wtryskiwania. Również równomierne i symetryczne schładzanie wypraski ma znaczenie. Dobrym posunięciem jest wykorzystanie bardziej płynnego rodzaju tworzywa i materiału o mniejszym skurczu prasowniczym. Kiedy projektujemy gniazdo formujące, warto uwzględnić możliwość odkształcenia wypraski, aby uzyskać pożądany kształt. Jeśli to konieczne, usztywnijmy obszary, gdzie wypraska ma tendencję do deformacji. Unikajmy ostro zakończonych krawędzi i naroży, które mogą prowadzić do problemów. Ostatecznie, zmiana orientacji włókien wzmacniających może być kolejnym krokiem w kierunku eliminacji wad wyprasek

Wady wyprasek wtryskowych

Wady wyprasek wtryskowych stanowią wyzwanie, które może pojawić się w trakcie procesu przetwarzania tworzyw sztucznych. Te niepożądane wady wywierają znaczący wpływ na wytrzymałość oraz funkcjonalność wyprasek, co podkreśla wagę nadzoru nad nimi i skutecznego eliminowania. Aby zapobiec ich wystąpieniu, kluczowe jest monitorowanie oraz dostosowywanie parametrów procesu wtryskiwania, dbałość o jakość form wtryskowych oraz właściwe przygotowanie i osuszanie surowca przed wtryskiem. Regularne inspekcje oraz konserwacja narzędzi stanowią nieodzowny element, pozwalający wykrywać potencjalne uszkodzenia, które mogą negatywnie wpływać na jakość wyprasek. Poprzez odpowiednie środki prewencyjne możliwe jest osiągnięcie wyprasek o najwyższej jakości, które spełnią oczekiwania zarówno pod względem estetyki, jak i trwałości oraz funkcjonalności.

Zapraszamy do kontaktu!

kontakt@fullbax-formy.pl
tel. polski: +48 616 255 533
tel. whatsapp: +86 158 1241 3590
WeChat: 158 1241 3590
numer chiński +86 158 1241 3590

Przykładowe realizacje i wyceny Fullbax-Formy: https://fullbax-formy.pl/realizacje-fullbax/

Zobacz również…