Proces wtrysku – Najczęściej występujące defekty i środki zaradcze

Proces wtrysku tworzyw sztucznych to jeden z najczęściej stosowanych procesów produkcyjnych w przemyśle. Podobnie jak w innych procesach, także w tym jakość produktu jest kluczowa i może stanowić o przewadze konkurencyjnej. Może być ona podzielona na dwie kategorie: jakość ilościową i jakość odnosząca się do wad estetyki.

Jakość ilościowa dotyczy wymiarów, masy i właściwości mechanicznych produktu, podczas gdy jakość estetyczna odnosi się do wyglądu, koloru połysku oraz powierzchni.

Kilka słów o tworzywach stosowanych w procesie wtrysku

Wszyscy doskonale zdajemy sobie sprawę jak duży udział mają tworzywa sztuczne we współczesnym świecie, branża motoryzacyjna również chętnie inwestuję w zastosowanie tworzyw sztucznych do produkcji różnych elementów w samochodzie, udział tworzyw w produkcji sukcesywnie z roku na rok wzrasta.

Statystycznie w obecnie produkowanych samochodach znajduję się od 40 do 100 kg różnego rodzaju wyrobów, przeciętny samochód osobowy waży 1500 kg, więc jest to stosunkowo niewiele, aczkolwiek waga elementów z tworzyw sztucznych jest lekka – w każdym samochodzie znajdziemy aż 300 różnego wyrobów. Ciekawostką jest fakt, że w bolidach Formuły 1, jest to nawet kilkadziesiąt procent masy pojazdu!

Z tworzyw możemy wyprodukować takie elementy jak np.:

• Różnego rodzaju słupki (A, B, C) w samochodzie, elementy regulacyjne fotelu

• Deski rozdzielcze, schowki i oświetlenia wewnętrzne

• Panele drzwiowe

• Nadkola

• Kierownica

• Tylne elementy przednich foteli

• Zbiorniki paliwa

• Zbiorniki płynu wyrównawczego

Głównymi zaletami czyniącymi proces wtrysku w przemyśle motoryzacyjnym tak atrakcyjnym jest:

Waga

Jak już wcześniej wspomniałem, elementy z tworzyw polimerowych są stosunkowo lekkie, im wyższy ich udział w produkcji samochodu, tym auta są lżejsze i potrzebują mniej energii do napędzania.

Wytrzymałość

Wysoka wytrzymałość tworzyw możemy uzyskać dzięki zastosowaniu odpowiedniej technologii produkcji. W zależności od jej użycia możemy uzyskać elementy które wykazują wysoką odporność na uszkodzenia mechaniczne, oraz czynniki środowiskowe na podobnym poziomie jak stal, a nawet potrafią uzyskiwać lepsze wyniki w testach.

Odporność na czynniki zewnętrzne

Tworzywa są odporne między innymi na wysokie temperatury i wilgotność.

Jak widać udział tworzyw sztucznych w przemyśle motoryzacyjnym z każdym rokiem wzrasta. Będzie się to przekładać na więcej zakładów które wykorzystują wtryskarki, tym samym inżynierów jakości potrzebnych do pracy przy tego typu maszynach i procesach.

Proces wtrysku – najczęściej występujące defekty i środki zaradcze

Przejdźmy do meritum tego artykułu czyli opisania najczęściej występujących defektów podczas produkcji z wykorzystaniem wtryskarek i środków zaradczych. To właśnie dzięki nim będziemy mogli skutecznie wyeliminować dany defekt i doprowadzić do zgodności wyrobu.

Niedolewy

W przypadku gdy wypraska ma za mały przekrój, zwłaszcza dotyczy to obszarów odległych od punktu wtrysku, wówczas gniazdo może nie być do końca wypełnione co będzie skutkować defektem jak na poniższym zdjęciu. Możliwymi powodami niedolewów również mogą być nieszczelny zawór zwrotny końcówki ślimaka, lub zbyt małe ciśnienie wtrysku.

Środki zaradcze proces	Środki zaradcze – maszyna lub forma
Zwiększyć szybkość wtrysku.	Zweryfikować i upewnić się czy drożność kanałów odpowietrzających jest dobra.
Podwyższyć temperaturę tworzywa lub formę, zalecane zacząć podwyższać temperaturę stopu (pamiętajmy o stosowaniu się do zaleceń w TDS – Technical data sheet, temperatura nie może być wyższa niż zalecana przez producenta!)	Zmiana dyszy wtryskowej na taką która ma większą średnicę otworu.
Udrożnić odpowietrzanie gniazda przy końcu wypełnienia.
Wydłużyć drogę dozowania.

Nadlania

Skoro w poprzednim punkcie mieliśmy niedolania, to teraz czas zająć się kolejnym często pojawiającym się defektem na wyrobach z tworzyw czyli nadlaniami. Mogą występować w postaci dużych wystających punktów, lub  jako drobny wyczuwalny rękami grat. Jednym z powodów występowania może być na przykład zbyt niska siła zamykania formy.

Środki zaradcze proces	Środki zaradcze – maszyna lub forma
Zmniejszyć ciśnienie wtrysku	Poprawić pasowanie obu połówek formy
Zmniejszyć szybkość wtrysku	Zwiększyć sztywność płyt formujących lub gniazd
Zwiększyć siłę zamykania formy

Widoczna linia płynięcia

Tego typu wady są bardzo dobrze widoczne na ciemnych lub przeźroczystych wypraskach o dobrze wypolerowanych powierzchniach. W miejscach w których podczas wypełniania gniazda spotykają się strumienie stopu (dwa lub więcej) pojawiają się podobne do rys lub nacięć różniące się połyskiem lub kolorem obszary. W połączeniu z niewystarczającym uplastycznieniem zbyt chłodnego czoła stopu może to powodować pogorszenie wytrzymałości mechanicznej wyrobu.

Środki zaradcze proces	Środki zaradcze – maszyna lub forma
Zwiększyć szybkość wtrysku	Zweryfikować i upewnić się czy drożność kanałów odpowietrzających jest dobra
Podwyższyć temperaturę tworzywa lub formę, zalecane zacząć podwyższać temperaturę stopu (pamiętajmy o stosowaniu się do zaleceń w TDS – Technical data sheet, temperatura nie może być wyższa niż zalecana przez producenta!)	Zmiana dyszy wtryskowej na taką która ma większą średnicę otworu
Udrożnić odpowietrzanie gniazda przy końcu wypełnienia
Wydłużyć drogę dozowania

Niewłaściwy połysk wypraski

Połysk elementów z tworzywa sztucznego jest jednym z najczęściej mierzonych wartości w wyrobach dla branży motoryzacyjnej. Bardzo często zwolnienie produkcji odbywa się na podstawie m.in. pomiaru połysku, koloru oraz wymiarowości. W 90% dla wyrobów które są widoczne przez użytkownika samochodu jest określona dokładna wartość i tolerancja dla połysku. Również w takim dokumencie powinno się więc znaleźć miejsce pomiaru połysku na elemencie.

Wady związane z połyskiem mogą pojawiać się na całym elemencie (cały element znajduję się poza tolerancją) lub tylko jakiejś danej części elementu na której powierzchnia nie posiada jednolitego połysku. Generalnie można stwierdzić, że dla gniazd o matowej powierzchni uzyskujemy wypraskę o mniejszym połysku, dla powierzchni polerowanych o większym.

Waga komponentu w sposób ścisły zależy od parametrów plastyfikacji tworzywa oraz ilości wtryskiwanego tworzywa do formy. Istotna tutaj jest poprawność działania zaworu zwrotnego ślimaka (cofanie tworzywa). Inny istotny element to brak wycieku tworzywa pomiędzy ustnikiem a dyszą lub z nieszczelnego kanału.

Środki zaradcze proces	Środki zaradcze – maszyna lub forma
Zweryfikować punkt przełączenia	Zweryfikować czy nie ma żadnych wycieków pomiędzy ustnikiem a dyszą
Sprawdzić ciśnienie przełączenia	Zweryfikować poprawność pracy zaworu zwrotnego na ślimaku
Sprawdzić stabilność poduszki resztkowej

Proces wtrysku i ograniczenie problemów jakościowych – podsumowanie

Jak widać z dużym prawdopodobieństwem można stwierdzić, że proces wtrysku i wtryskarki będą coraz częściej występującymi maszynami w przedsiębiorstwach w branży motoryzacyjnej. Opisane przeze mnie defekty są często występującymi wadami. Na pewno się z nimi spotkacie pracując w firmie, która produkuję elementy z tworzyw sztucznych. W związku z tym rodzajów defektów mogących pojawiać się na wypraskach jest zdecydowanie więcej.

Kamil Ochał