Katedra konstruování stroj

Fakulta strojní

K 5 PLASTOVÉ

HORKÉ VTOKY

doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. a kolektiv

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem

a státním rozpo tem eské republiky

verze - 1.0

Hledáte kvalitní studium?

Nabízíme vám jej na Kated e konstruování stroj

Katedra konstruování stroj je jednou ze šesti kateder Fakulty strojní na Západo eské univerzit v

Plzni a pat í na fakult k nejv tším. Fakulta strojní je moderní otev enou vzd lávací institucí

uznávanou i v oblasti v dy a výzkumu uplat ovaného v praxi.

Katedra konstruování stroj disponuje modern vybavenými laborato emi s po íta ovou technikou,

na které jsou nap . student m pro studijní ú ely neomezen k dispozici nové verze p edních CAD

(Pro/Engineer, Catia, NX ) a CAE (MSC Marc, Ansys) systém . Laborato e katedry jsou ve všední dny

student m pln k dispozici nap . pro práci na semestrálních, bakalá ských i diplomových pracích, i

na dalších projektech v rámci univerzity apod.

Kvalita výuky na kated e je úzce propojena s celouniverzitním systémem hodnocení kvality výuky, na

kterém se pr b žn , zejména po absolvování jednotlivých semestr , podílejí všichni studenti.

V sou asné dob probíhá na kated e konstruování stroj významná komplexní inovace výuky, v rámci

které mj. vznikají i nové kvalitní u ební materiály, které budou v nadcházejících letech využívány pro

podporu výuky. Jeden z výsledk této snahy máte nyní ve svých rukou.

V rámci výuky i mimo ni mají studenti možnost zapojit se na kated e také do spolupráce s p edními

strojírenskými podniky v plze ském regionu i mimo n j. ada student rovn ž vyjíždí na studijní stáže

a praxe do zahrani í.

Nabídka studia na kated e konstruování stroj :

Bakalá ské studium (3roky, titul Bc.)

Studijní program B2301: strojní inženýrství

(„zam ený univerzitn “)

B2341: strojírenství

(zam ený „profesn “)

Zam eníStavba výrobních stroj a za ízení

Dopravní a manipula ní technika

Design pr myslové techniky

Diagnostika a servis silni ních vozidel

Servis zdravotnické techniky

Magisterské studium (2roky, titul Ing.)

Studijní program N2301: Strojní inženýrství

Zam eníStavba výrobních stroj a za ízení

Dopravní a manipula ní technika

Více informací naleznete na webech www.kks.zcu.cz a www.fst.zcu.cz

Západo eská univerzita v Plzni, 2013

ISBN

© doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D.

Ing. Eduard Müller Ing. Štěpán Heller

HORKÉ VTOKY

POPIS KOMPONENT

• Horký vtok je sestava vyhřívaných komponent (hlavní vtok, rozvodová deska, trysky a ovládání jehly), které udržují vstřikovaný polymer při konstantní teplotě do dutiny formy. Polymer má zaručenou stálou viskozitu v celém průřezu a délky rozváděcího systému od začátku vtoku, až do ústí dutiny formy.

Zdroj http://www.incoe.com/pdf/INCOE_PC_AMR_Sec_5.pdf Výhody

- Časové snížení výrobního cyklu - Není zapotřebí výroba vtokových kanálů - Eliminace odpadu, z tohoto důvodu klesají náklady na dokončovací operace - Odpadá obnova vtokové soustavy - Doba vstřikování je snížená v důsledku odstranění vtokových kanálů - Výrazné zmenšení tlakových ztrát v důsledku dopravení horké taveniny přímo do dutiny formy, - Dopravovaná tavenina je do vstřikované dutiny, dopravena pod menším tlakem oproti studenému vtoku - Ovládání (regulace) teploty se ovlivní vlastnosti vstřikovaného výrobku - Modularita jednotlivých systémů - Relativně jednoduchá výměna poškozeného vtoku - Možnost postupného otevírání jednotlivých trysek – řízená poloha studených spojů - Menší uzavírací síla stroje (odpadá vtoková soustava)

Obrázek 1 Řez horkým vtokem s jehlou

Hlavní vtokový kanál s tepelnou bandáží Ovládání jehly

Distanční prvky Rozvodový blok Tryska

Topení rozvodového

bloku

Středící kroužek

Ústí trysky

Nevýhody - náročnější konstrukční zástavba do formy - Větší pořizovací náklady, větší nároky na obsluhu - Konzultace s dodavatelskou firmou při první zástavbě - Zvýšení provozních nákladů - Obtížné dodatečné změny polohy vtoků, v porovnání se studenou soustavou (komplexní změna formy) - Nelze použít pro některé materiály s velkou citlivostí na teplo

• Horké vtoky se dělí do dvou hlavních skupin rozvaděč a tryska. Výrobci: ORYCON EU, GÜNTHER, SYNVENTIVE, HASCO, MÄNNER, HUSKY, MOLD MASTERS, INCOE,THERMOPLAY, HEITEC Základní doporučení

- Blok horkého rozvodu musí být ve formě uložen s dostatečnou vůlí, aby byla možná jeho tepelná dilatace (rozdíl teploty vtoku a okolní formy může v některých případech dosáhnout až 200°C)

- Blok horkého rozvodu by měl být co nejlépe odizolován od zbytku formy a od stroje - Okolí vtoku musí být dostatečně chlazené, aby se kompenzovalo teplo přecházející z horkého rozvodu - Konkrétní konstrukce by vždy měla být konzultována s výrobcem zvoleného systému. - Horký vtok lze kombinovat se studeným rozvodem. Příkladem je rozvedení taveniny horkou soustavou

k jednotlivým kavitám, a následný krátký studený rozvod do jednotlivých vtokových ústí.

Obrázek 2 Reálná tryska

TRYSKA

• Trysky jsou ohřívány pomocí elektrické kabeláže,

která rozděluje trysky na topení s vnějším a vnitřním ohřevem.

• Vnější ohřev je zajištěn navinutým topným svazkem XX a tavenina prochází středovou osou trysky. V tryskách s vnějším ohřevem je nejmenší úbytek tlaku.

• Vnitřního ohřevu, tavenina obtéká zahřívací těleso a do středové osy trysky je vsunutá topná patrona. V tryskách s vnitřním ohřevem se lépe reguluje teplota taveniny u špičky, a je lépe tepelně izolovaná od okolí.

1 – Snadno vyměnitelné termočidlo 2 - Kryt topení z nerez oceli 3 - H13 kalená hlava 4 - Odolné, vyměnitelné topení 5 - Vyměnitelný uzavírací kroužek 6 - Vyměnitelný beriliový hrot Zdroj: http://www.oryconeu.cz/vstrikovaci-trysky-orycon.html http://www.thermoplay.it/en

Konstrukce trysek s vnitřním ohřevem se nedoporučují používat pro průhledné taveniny, materiály tepelně ovlivnitelné po zpracování nebo pro plochy se zvýšenou pozorností estetickými požadavky na kvalitu vzhledu. Pro průhledné díly s vysokými optickými nároky se horké trysky nedoporučují vůbec. Napětí, které se používá pro vyhřívání trysek a rozvodových desek je 5V,24V a 230V. Napětí 5V a 24V je vhodné použít pro výrobky malých hmotností a rozměrů.

ZAVEDENÍ TRYSKY DO DUTINY

Dva způsoby zakončení ústí trysky

• Ústí trysky zavedené do předkomůrky: Z předkomůrky roztavený plast vtéká do dutiny formy. Předkomůrka může být vytvořena na formovací desce nebo na krycím pouzdru trysky. Nevýhodou předkomůrky je zatékání taveniny do nepříslušných míst a jeho zatuhnutí. Dále nastává nežádoucí proces mísení plastů, které nastane při výměně barevné struktury vstřikovaného plastu. V předkomůrce se může hromadit více barev vstřikovaného materiálu, které výrobek znehodnotí z hlediska vzhledu.

1 – Tryska, 2 – Předkomůrka, 3 – výrobek, 4 – pouzdro

3

1

4

2

Obrázek 5 Předkomůrka

Obrázek 4 Zbylý plast v předkomůrce formy

Obrázek 3 Rozstřelená sestava trysky

• Ústí trysky zavedené přímo do dutiny: vstřikovaná tavenina nezatýká do nevhodných prostor. Nenastává

možnost barevného mísení plastů. 1 – Tryska, 2 – Výrobek, 3 – Vzduchová mezera

KONSTRUKCE ZAKONČENÍ TRYSKY A OVLÁDÁNÍ JEHLY

• Druhy zakončení ústí hrotu – s hrotem

– bez hrotu – uzavíratelné jehlou

•••• Jehly jsou ovládané hydraulickými nebo pneumatickými válci. Moderní verze začínají používat i

elektromagnetické ovládání. Tímto způsobem se odstraní zbytková stopa po vstřiku, dutina se díky většímu průřezu ústí trysky plní rychleji. Jsou vhodné pro objemnější a tvarově složitější výrobky.

A

Ústí taveniny mezi tryskou a dutinou

Dutina pro taveninu

Topení

Topení

Hrot trysky

Pouzdro hrotu trysky

Umístění termočidla

Vzduchová mezera

Pouzdro trysky

Obrázek 7 Tryska s hrotem

3

2

1

Obrázek 6 TRYSKA

Obrázek 8 Tryska bez jehly

Zdroj: http://www.oryconeu.cz/katalogy-orycon-ke-stazeni.html

Obrázek 9 Tryska s jehlou

Obrázek 10 Popis horkého vtoku

KRYCÍ POUZDRO TRYSKY

• Z důvodu tepelných rozdílů, kdy je forma udržovaná na 60-80 0C a vtok je temperován na teplotu okolo

1500C - 2000C, je nutné okolí horkého vtoku odizolovat od formy. Nejběžnější a nejčastější izolací je vzduchová mezera, která odděluje horký vtokový systém od zbytku formy. Další možností je použití krycího pouzdra trysky.

• Používají se pro tepelné oddělení od formy. Zavádí se do dutin, která má rovinnou plochu.

ROZVODOVÉ BLOKY

• Rozvodové bloky se používají pro rozvedení taveni ve více násobných formách. Tvary bloků a jejich

uspořádání je závislé na velikosti a tvaru vyráběného dílů. Bloky jsou vyhřívané elektrickými odporovými vodiči, které jsou umístěné v drážkách na povrchu bloku. Pro správnou funkci je nutné rovnoměrné rozmístění vodičů na rozvodovém bloku. Aby nedocházelo ke zbytečným tepelným ztrátám, jsou vodiče zakryté plechy (levnější varianta) nebo v krytech topení, které jsou vyrobeny z vysoce tepelně vodivých materiálů (měď, mosaz). Vyprodukované teplo přechází přímo do bloku. Aby nedocházelo k přenosu tepla z rozvodového bloku na okolní komponenty formy, je mezi rozvodovým blokem a komponenty formy vzduchová mezera.

• Druhý způsob jak vyhřívat bloky je použití topných patron, které se umístí přímo do vnitřní části rozvodového

bloku. Tento systém se dnes používá pouze zřídka.

Obrázek 12 Rozvodový blok tvaru H

1 - Tělo rozvaděče - dodání různých profilů v: slitina, ocel nebo nerezová ocel 2 – Kanál - hladce leštěný, velikost a provedení na základě vstřikovaného materiálu, rozměrech formy a objemu vstřiku 3 – Koncovka - zabudovaná tak, aby předcházela vytékání vstřikovaného materiálu. Snímatelná pro případné čištění kanálu. 4 - Šikmý kolík - šikmý kolík vytváří tlak na koncovku, která brání vytékání taveniny. 5 - Seřizovací šroub - zajišťuje šikmý kolík. Umožňuje jednoduchou výměnu. 6 - Kryt topení - vyroben z kusové mosazi s vysokou tepelnou vodivostí, přitlačen přes topné těleso a zaformovaný do drážky topného kanálu. Zajišťuje správnou funkci topení a plně předává teplo rozvaděči. 7 - Tubulární topení Vedeno kolem obvodu rozvaděče, aby vyrovnávalo teplotní ztráty na povrchu bez místního přehřívání. 8 - Druhá sada topení Tubulární topení udržuje teplotu rozvodového bloku. Druhá sada topení udržuje rovnoměrnější vytápění bloku.

Zdroj: http://www.oryconeu.cz/rozvadece-orycon.html

Obrázek 11 Pouzdro trysky

Obrázek 15 Řez vodorovný

Obrázek 16 Rozvodový blok ve tvaru T

Obrázek 14 Rozvodový blok přímý

Obrázek 13 Svislý řez

Typy provedení rozvodů – Přímé

– Kruhové – Tvary typu H,T, X, Y

– Speciální tvary

KABELÁŽ

•••• Používá se pro řízení elektrických zařízení na formě (horké vtoky, čidla, snímače) •••• Nejběžnější izolací jsou kabely z PVC materiálu •••• Požaduje se odolnost vůči teplotě (až 2000C) nebo olejům. •••• Používaný průřez okolo 0,5mm2(v závislosti použité konstrukce) •••• Pro montáž se doporučuje řídící kabely prodloužit min. o 50mm - 70mm, vůči délce kabelu ve formě. •••• Elektrické konektory jsou umístěny na rámu formy

KABELOVÝ KANÁL

•••• Kabely se ukládají do vyfrézovaných drážkách, které musí zajistit ochranu kabeláže proti mechanickému

poškození (sevření, přestřižení) •••• Průřez kanálu se volí na základě velikosti průřezu celého kabelového svazku. Obecně se doporučuje přídavek

3mm na každou stranu svazku. •••• Kanál musí být zakrytý plechem, z důvodu ochrany kabeláže před mechanickým poškozením. Kryt nesmí

překročit výšku bloku. Konstruovat zároveň s plochou bloku (méně vhodné) nebo zapustit max. 2mm (doporučuje se) viz. obr.19.

•••• Plech se připevní k bloku pomocí zápustných šroubů DIN 7991 o velikosti M3 nebo M4. •••• Kanál nesmí obsahovat žádné ostré hrany, nutno zaoblit zkosit a ohranit viz.obr.19. •••• Kabeláž nesmí být vedena v kontaktní ploše upínací desky formy s upínací deskou vstřikovacího lisu •••• Kabeláž, která je vedená mimo rám formy, je nutné ustavit na formě pomocí kabelových upínek. Ty zabrání

volnému pohybu kabelových svazků během výrobního a manipulačního procesu.

Obrázek 17 Drážky kabeláže s krytováním

Obrázek 19 Zapuštění krytu

Zapuštění krytu vůči bloku

Zaoblení vnitřních hran 3mm

Zkosení vnějších hran 0,5mm

Obrázek 18 Konektor

Obrázek 21 Zaoblení rohů - Méně vhodná varianta

Obrázek 20 Zaoblení všech rohů včetně zkosení

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu

č. CZ.1.07/2.2.00/ .0 „

“.

doc. Ing. Martin Hynek Ph.D., Ing. Štěpán Heller

Ing. Eduard Müller