Szkolenia z zakresu
procesów obróbki plastycznej

Obróbka plastyczna – metoda obróbki metali i ich stopów polegająca na wywieraniu narzędziem na obrabiany materiał nacisku przekraczającego granicę jego plastyczności, mającego na celu trwałą zmianę kształtu i wymiarów obrabianego przedmiotu, a także zmianę struktury powodująca zmianę właściwości.

Lista szkoleń: Obróbka plastyczna

Proces kształtowania może przebiegać w warunkach:

• na gorąco,
• na półgorąco,
• na zimno.

Ze względu na sposób odkształcenia, rozróżnia się głównie:

• TŁOCZENIE – któremu poddaje się blachy i taśmy zmieniające kształt bez zasadniczej zmiany grubości
• walcowanie – materiał zgniatany jest przez napędzane walce
• kucie – materiał kształtowany jest uderzeniem młota, kowarki lub naciskiem prasy
• wyciskanie – materiał znajduje się w pojemniku zwanym recypientem, a kształtowany jest poprzez wyciskanie z matrycy
• ciągnienie – materiał kształtowany jest poprzez przeciąganie przez oczko ciągadła

Cel szkoleń:

• Zapoznanie się z metodami obróbki plastycznej i obszarami ich zastosowań,
• Zapoznanie się z narzędziami wykorzystywanymi w procesach obróbki plastycznej metali i ich stopów,
• Nabycie umiejętności projektowania procesów technologicznych z wykorzystaniem metod obróbki plastycznej.

Strefa wiedzy

Przetwórstwo tworzyw sztucznych

Przetwarzanie tworzywa sztucznego to proces przekształcania surowca sypkiego z tworzywa sztucznego w (pół) gotowe produkty.

Proces produkcji tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne są najczęstszymi materiałami do produkcji (pół) gotowych produktów: od produktów konsumenckich po wyroby medyczne. Tworzywa sztuczne to wszechstronna kategoria materiałów, z tysiącami opcji polimerów, z których każdy ma swoje specyficzne właściwości mechaniczne. Opracowano procesy produkcji tworzyw sztucznych, które obejmują szeroki zakres zastosowań i geometrie części. Dla każdego projektanta i inżyniera pracującego nad rozwojem produktu bardzo ważne jest zapoznanie się z dostępnymi obecnie opcjami produkcji i nowymi rozwiązaniami, które sygnalizują, w jaki sposób części będą wytwarzane w technologii jutra.

Przetwarzanie tworzyw sztucznych można zdefiniować jako proces przekształcania surowców z tworzyw sztucznych w (pół) gotowe produkty.

Używane tworzywa sztuczne są w postaci żywicy, granulek, proszków, arkuszy lub płynów i są przekształcane w uformowane kształty, lub części. Materiały z tworzyw sztucznych mogą zawierać różnorodne dodatki, które mogą wpływać na właściwości oraz przetwarzalność.

Po uformowaniu część z tworzywa sztucznego można je poddać różnorodnym dodatkowym procesom, takim jak spawanie, klejenie, obróbka skrawaniem i dekorowanie powierzchni.

Istnieje wiele metod przetwarzania surowców z tworzyw sztucznych. Każda metoda ma swoje zalety i wady, a niektóre metody przetwarzania lepiej nadają się do określonych zastosowań.

Przed wytworzeniem produktów z tworzyw sztucznych należy określić procesy formowania tworzyw sztucznych.

Metody przetwarzania tworzyw sztucznych

Plastikowe przedmioty można oczywiście znaleźć wszędzie w naszym codziennym życiu, ale nie wszyscy zdają sobie sprawę, że istnieją różne sposoby formowania ich do użytku komercyjnego lub przemysłowego.

Istnieje wiele metod przetwarzania tworzyw sztucznych. Każda metoda ma swoje zalety i wady i lepiej nadaje się do określonych zastosowań. Metody te obejmują: formowanie wtryskowe, rozdmuchowe, termoformowanie, formowanie transferowe, reakcyjne formowanie wtryskowe, formowanie tłoczne i wytłaczanie.

Przyjrzyjmy się bliżej najważniejszym procesom.

Formowanie wtryskowe

Główną metodą stosowaną do przetwarzania tworzyw sztucznych jest formowanie wtryskowe. Formowanie wtryskowe jest procesem produkcyjnym polegającym na wytwarzaniu części przez wtryskiwanie materiału do formy.

Formowanie wtryskowe z tworzyw sztucznych stanowi około 80% wytrzymałych przedmiotów plastikowych, które znajdujemy każdego dnia.

Forma umieszczona jest we wtryskarce do tworzyw sztucznych. Maszyna podgrzewa surowe granulki z tworzywa sztucznego, aż się stopią, wstrzykuje je do pustej wnęki formy pod dużym ciśnieniem, a następnie otwiera, aby wyrzucić gotową część.

W tym procesie tworzywo sztuczne umieszcza się w zasobniku. Lej zasypowy podaje plastik do podgrzewanej jednostki wtryskowej, gdzie jest przepychany przez długą komorę za pomocą śruby posuwisto-zwrotnej. Tutaj zostaje zmiękczony do stanu płynnego.

Dysza znajduje się na końcu komory. Płynny plastik jest wtłaczany przez dyszę do zimnej, zamkniętej formy. Połówki formy są zamknięte za pomocą systemu zacisków. Po ochłodzeniu i zestaleniu tworzywa sztucznego połówki otwierają się, a gotowy produkt jest wyrzucany z prasy.

Materiały termoutwardzalne zwykle nie są przetwarzane za pomocą formowania wtryskowego, ponieważ miękną, twardnieją do stanu nietopliwego. Jeśli są przetwarzane za pomocą formowania wtryskowego, należy je szybko przenieść przez komorę grzewczą, aby się nie zastygły.

Zaletą jest to, że miliony identycznych części można wykonać szybko, z doskonałym wykończeniem powierzchni i niskim kosztem. Formy mogą być jednak drogie i złożone, w zależności od geometrii części. Konieczne jest staranne zaprojektowanie formy, aby zapobiec defektom i zoptymalizować jakość części oraz szybkość przetwarzania.

Formowanie rotacyjne

Formowanie rotacyjne wykorzystuje również narzędzie do formowania rdzenia i wnęki, ale proces produkcji jest zupełnie inny.

Formowanie rotacyjne jest niezwykle popularnym i często stosowanym procesem wytwarzania przedmiotów, które są zwykle puste. Formę zamyka się, a następnie wiruje zarówno pionowo, jak i poziomo i przenosi do piekarnika. Podczas ogrzewania forma powoli obraca się w dwóch osiach. Grawitacja służy do przyklejenia plastiku do ścian narzędzia i uzyskania prawidłowej grubości. Gdy proszek zaczyna się topić, a forma nadal się obraca, jest ona rzucana na ścianki formy pod wpływem siły odśrodkowej. Po ustalonym czasie formę wyjmuje się z pieca i pozostawia do ostygnięcia, aby uniknąć skurczenia się lub wypaczenia produktu.

Najczęściej stosuje się go do bardzo dużych części, które zwykle są wytwarzane w małych ilościach. Formowanie rotacyjne jest najlepsze w przypadku dużych pojemników o grubych ścianach.

Formowanie rotacyjne jest idealne do tworzenia dużych, pustych lub wklęsłych kształtów, często do użytku na zewnątrz, takich jak kajaki i wanny. Gotowe części są pozbawione naprężeń i nie mają szwów, więc są mocne, a narzędzia są stosunkowo proste i niedrogie w wykonaniu. Minusem jest to, że narzędzia nie wytrzymują dłużej niż kilka tysięcy cykli, zanim trzeba je wymienić. Dodatkowo jakość wykończenia części jest w najlepszym razie średnia, więc nie nadaje się do precyzyjnego formowania.

Formowanie z rozdmuchiwaniem

Formowanie z rozdmuchiwaniem stosuje się, gdy element z tworzywa sztucznego, który ma zostać utworzony, musi być pusty.

W przypadku formowania z rozdmuchiwaniem wykorzystuje się prefabrykat, który jest przenoszony do formy do rozdmuchiwania i napełniany sprężonym powietrzem. W rezultacie odpowiada wnętrzu formy rozdmuchowej. W przypadku formowania przez rozdmuchiwanie z rozciąganiem tworzywo sztuczne jest rozciągane przed uformowaniem.

Przypatrując się procesowi dokładniej: w odpowiednim momencie rura zostaje ściśnięta między dwiema połówkami formy. Następnie igła lub trzpień rozdmuchujący są wkładane do rurki i wydmuchują sprężone powietrze w górę części, aby zmusić ją do dopasowania się do wnętrza formy.

Jest to najczęstszy sposób wytwarzania cienkościennych, niedrogich pojemników, takich jak jednorazowe kubki do picia lub butelki. Jest szybki, a narzędzia łatwe do wykonania, ale części nie mogą być bardzo złożone ani wykonane z dużą precyzją.

Termoformowanie

Termoformowanie jest procesem produkcyjnym, w którym arkusz z tworzywa sztucznego jest podgrzewany do elastycznej temperatury formowania, formowany do określonego kształtu w formie i przycinany w celu wytworzenia użytecznego produktu.

Przy ciśnieniu 14 psi, co jest równoważne ciśnieniu atmosferycznemu, ciśnienie powstaje przez opróżnienie przestrzeni między formą a arkuszem. Jest to znane jako formowanie próżniowe. Formowanie próżniowe to uproszczona wersja termoformowania, w której arkusz tworzywa sztucznego jest podgrzewany do temperatury formowania, rozciągany na wypukłą lub wklęsłą, jednopowierzchniową formę i dociskany do formy przez próżnię (zasysanie powietrza).

Formowanie transferowe

Formowanie transferowe jest zwykle stosowane tylko do formowania termoutwardzalnych tworzyw sztucznych. Jest podobny do formowania tłocznego, ponieważ tworzywo sztuczne utwardza ​​się w stan niepalny przez ciśnienie i ciepło. Jednak w przeciwieństwie do formowania tłocznego, formowanie transferowe obejmuje ogrzewanie tworzywa sztucznego do punktu plastyczności przed umieszczeniem w formie. Forma jest następnie zamykana za pomocą tłoka uruchamianego hydraulicznie.

Formowanie transferowe zostało początkowo opracowane jako metoda formowania skomplikowanych produktów, takich jak te z wieloma metalowymi wkładkami lub z małymi, głębokimi otworami. Wynika to z faktu, że formowanie tłoczne czasami zaburzało pozycję metalowych wkładek i otworów tego rodzaju produktów. Natomiast w przypadku formowania transferowego upłynnione tworzywo sztuczne łatwo przepływa wokół metalowych części, nie powodując ich zmiany pozycji.

Reakcyjne formowanie wtryskowe

Reakcyjne formowanie wtryskowe (RIM) jest jednym z nowszych procesów stosowanych w przemyśle tworzyw sztucznych. Różni się od odlewania płynnego tym, że ciekłe składniki miesza się razem w komorze w niższej temperaturze wynoszącej tylko około 75 do 140 stopni Fahrenheita, zanim zostaną wtryśnięte do zamkniętej formy. Występuje tutaj reakcja egzotermiczna. W rezultacie RIM wymaga mniej energii niż inne systemy formowania wtryskowego. Wzmocniony RIM lub R-RIM polega na dodaniu do mieszanki materiałów takich jak zmielone lub posiekane włókno szklane w celu zwiększenia sztywności.

Formowanie kompresyjne – tłoczone

Formowanie tłoczne jest najczęstszym procesem stosowanym w przypadku materiałów termoutwardzalnych i zwykle nie jest stosowane w przypadku tworzyw termoplastycznych. Dzięki temu procesowi materiał jest ściskany do pożądanego kształtu za pomocą ciśnienia i ciepła. Proszek do formowania tworzyw sztucznych i inne materiały są dodawane do mieszanki w celu stworzenia specjalnych właściwości lub wzmocnienia produktu końcowego. Gdy forma jest zamknięta i podgrzana, materiał przechodzi chemiczną zmianę, która powoduje, że twardnieje on do pożądanego kształtu. Ilość temperatury, ciśnienia i czasu wykorzystywanego podczas procesu zależy od pożądanego wyniku.

Wytłaczanie tworzyw sztucznych

Proces wytłaczania jest zwykle stosowany do wytwarzania takich produktów jak folia, ciągłe arkusze, rury, kształty profili, pręty, drut powlekający, włókna, sznury i kable. Podobnie jak w przypadku formowania wtryskowego suchy materiał z tworzywa sztucznego umieszcza się w zbiorniku i podaje do długiej komory grzewczej. Na końcu komory materiał jest wypychany z małego otworu lub matrycy w kształcie pożądanego gotowego produktu. Gdy plastik opuszcza matrycę, umieszcza się go na taśmie przenośnika, gdzie może się ochłodzić. Czasami stosuje się dmuchawy, aby wspomóc ten proces, lub produkt można zanurzyć w wodzie, aby ostygł.