Меню

Оборудование применяемое для изготовления форм



Литейное и формовочное оборудование

Литейное оборудование

Для марок литейного оборудования у нас принята пятизначная индексация, в которой первая цифра указывает на технологическое назначение: 1 – для подготовки формовочных материалов и приготовления смесей; 2 – для изготовления литейных форм и стержней; 3 – для выбивки литейных форм и стержней; 4 – для очистки отливок; 5 – для литья в оболочковые формы; 6 – для литья по выплавляемым и выжигаемым моделям; 7 – для литья под давлением; 8 – для литья в кокиль; 9 – для центробежного литья. Вторая цифра обозначает технологический вид: 1 – вибростолы; 2 – машины формовочные; 3 – машины стержневые; 4 – пескометы и т. д. Третья цифра означает конструктивный тип: 1 – пневматическая встряхивающе-прессовая без поворота полуформы; 2 – то же с поворотом полуформы и т. д. Четвертая и пятая цифры характеризуют типоразмер оборудования. Например, модель 22211 относится к оборудованию для изготовления форм и стрежней (2), к формовочным машинам (2), конструктивный тип которых – встряхивающе-прессовые с поворотом полуформы; 11 – обозначает, что эта машина производит полуформы в опоке 500×400 мм.

Оборудование для подготовки формовочных материалов

Формовочные смеси

Отливки составляют 40 % фасонных заготовок в машиностроении. За год в нашей стране производится около 25 млн. тонн отливок, причем 80 % из них – литьем в разовые объемные песчаные формы. Формовочные смеси для производства таких форм делятся на три группы: 1. Сырые глинистые смеси малой прочности (ПГС), не подвергающиеся после уплотнения при формовке тепловому или химическому упрочнению. Основные компоненты: оборотная смесь 90–98 %, кварцевый песок и формовочная глина, влага. Литьем в песчано-глинистые формы (ПГФ) изготовляется половина всех отливок. 2. Упрочняемые смеси средней прочности. Упрочняются уплотнением при формовке, а затем при сушке. Применяются редко из-за длительности сушки. 3. Самотвердеющие смеси высокой прочности, которую они приобретают на модели в результате химического процесса. Смеси делятся на облицовочные (примыкая к модели, они определяют качество поверхности отливки, поэтому отливки получаются высо- кого качества), наполнительные (заполняют остальной объем формы, качество отливок ниже, чем у облицовочных смесей) и единые (вся форма заполняется одинаковой смесью). Для изготовления стержней применяют смеси (2) и (3) группы. Третья группа включает в себя несколько видов смесей: жидкостекольные, жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС), пластичные самотвердеющие смеси (ПСС), холоднотвердеющие смеси (ХТС). Для изготовления стержней и оболочковых форм применяют также песчано-смоляные смеси.

Оборудование

Подготовка формовочных материалов заключается в обеспечении однородного мелкофракционного состава. Для этой цели применяются разнообразные дробилки и мельницы. Щековые дробилки (рис. 1.18) рекомендуются для дробления отработанных жидкостекольных смесей и др. материалов. Дробление производится за счет сжатия между дробящими плитами неподвижной 1 и подвижной 2 щек. Качание подвижной, являющейся одновременно шатуном, осущест-вляяется при вращении экцентриково-го вала 3, распорная плита 4 поддерживает низ щеки 2, сохраняя заданный зазор между дробящими плитами. Ще-ковые дробилки СМД-116, СМД-109, СМД-108 имеют производительность 7,8–30 м3/ч. У молотковых дробилок материал подается через воронку в корпус, внутри которого он дробится молотками, закрепленными с помощью шариков на вращающемся роторе в виде лучей (по радиусу). Продукты дробления проваливаются вниз сквозь колосниковую решетку. Корпус дробилки облицован износостойкими плитами. Молотковые дробилки СМД-112, СМД-114б, СМД-147 производительностью 10–27 т/ч рекомендуются для отработанных холоднотвердеющих смесей, угля и др. материалов. Валковые дробилки (рис. 1.19) предназначены для отработанной смеси, стержней на жидком стекле и др. материалов. Дробление у них происходит затягиванием в зазор между вращающимися в разные стороны валками 2, 5, один из которых опирается на пружину 3, предохраняющую дробилку от поломки при попадании в бункер недробящих-ся, например металлических, кусков. Расстояние между валками регулируется прокладками 4.

Щековая дробилка

Рис.1.18. Щековая дробилка

Валковая дробилка

5 4 Рис.1.19. Валковая дробилка

У роторных дробилок измельчение происходит в результате ударов кусков об отбойные плиты, на которые куски отбрасываются вращающимися относительно горизонтальной оси ротором с битами. Производительность роторных дробилок: СМД-85 – 55 м3/ч, СМД-86 – 125 м3/ч. В вибрационных дробилках куски истираются друг о друга и о стенки бункера с шипами, ребрами, отверстиями. Вибрация возбуждается системой на пружинных опорах под действием вращающихся эксцентриков. Вибрационная дробилка 12213 имеет производительность 15 т/ч. Мельницы шаровые 151М2, а также модели МШЦ и МШР предназначены для тонкого измельчения глины, каменного угля и др. материалов. Представляют собой вращающийся около горизонтальной оси барабан, наполненный измельчаемым материалом и металлическими шарами. Шары за счет вращения барабана поднимаются на некоторую высоту и падают, дробя материал.

Для просеивания различных материалов применяют сита. Они бывают барабанные, вибрационные и инерционные. Сита также делятся на сита грубой и тонкой очистки. Параметры отработанной смеси после выбивки в зависимости от близости к отливке значительно различаются: влажность колеблется от 0 до 3 %, а температура может достигать 80–120 оС. Поэтому перед повторным использованием необходимо охладить смесь и усреднить влажность, для чего применяют различные охладители. При многократном использовании формовочных и стержневых смесей изменяются их свойства. В особенности это относится к песку: изменяется объем зерен, происходит растрескивание, сращивание. Восстановить свойства смесей можно с помощью регенерации, которая включает в себя дробление, магнитную сепарацию металлических включений, просеивание, очистку поверхности песчинок от пленки связующего, обеспыливание песка и классификацию – разделение по фракциям (размерам зерен).

При гидравлической регенерации зерна песка интенсивно промываются в потоке воды. Важнейшим элементом системы гидравлической регенерации является оттирочная машина, где песок очищается за счет соударения в потоках пульпы, создаваемых лопатками вертикальных валов двух камер, имеющих разный угол наклона. Система регенерации содержит также железоочистители, дробилки, грохоты, классификаторы, сушилки и охладители. В системах сухой механической регенерации моделей 14311–14316 зерна песка очищаются от пленки связующего перетиранием смеси в дробилках. Образующаяся пыль удаляется вместе с отсасываемым воздухом. При термической регенерации пленки с зерен песка сжигают прока ливанием смеси при 550–800 оС, после чего производят воздушную сепарацию. Этот способ в 2–3 раза дороже механической регенерации. Имеются установки термической регенерации РТ 0,4 – РТ 10 (цифры указывают на производительность).

Оборудование для приготовления формовочных и стержневых смесей

Формовочные и стержневые смеси состоят в основном из кварцевого песка, пылевидных и жидких добавок. Процесс приготовления смеси состоит из дозирования всех компонентов смеси, включая воду, загрузки их в смесители в определенной последовательности, перемешивания для обеспечения однородности и заданных свойств готовых смесей. Смесители литейные чашечные периодического действия с вертикально вращающимися металлическими катками 15101–15108 предназначены для приготовления единых, наполнительных, облицовочных и стержневых смесей из песчано-глинистых фракций с пылевидными и жидкими добавками. Приставка СК к индексу модели указывает на наличие у смесителя скипового подъемника для загрузки с целью использования в смесеприготовительных системах реконструируемых цехов. При вращении вертикального вала 3 смесь размешивается и растирается катками 2, вращающимися на горизонтальных осях 4, устанавливаемыми с регулируемым зазором «а» относительно чаши 1. Смесь перемешивается, так называемыми, отвалами, расположенными между катками. При этом песчинки обволакиваются оболочкой связующего. Запыленный воздух отсасывается из-под колпака гати. Производительность бегунов (второе название смесителей) зависит от длительности цикла. При цикле 2–4 мин она составляет у модели 15108–15110 – 60 м3/ч. У смесителей моделей 15326 и 15328 катки вращаются на горизонтальных осях. Применяются такие бегуны в основном для сырых песчано-глинистых смесей (ПГС). Производительность 15328 при цикле 2,5 мин = 38,4 м3/ч.

Более производительны смесители (бегуны) литейные чашечные непрерывного действия 15204, 15207, 15208, производительность 8-го габарита достает 240 м3/ч. По конструкции они представляют собой смесители периодического действия с вертикально вращающимися катками, смежные чаши которых сообщаются через общий сегмент. Увеличение производительности происходит благодаря последовательному смешиванию двумя парами катков. Встречное вращение валов в чашах сдвинуто по фазе на 90о и синхронизировано. Разработаны комплексы оборудования для автоматизированных смесительных систем массового и крупносерийного производства КР6, 3К16П-К100НП – А-К400Н, включающие смесители периодического (П) и непериодического (Н) действия, охладители смеси, аэраторы, сита, же- лезоотделители, ленточные конвейеры с весовыми устройствами и плуж-ковым сбрасывателем. Для производства оболочковых форм используются смеси, где каждая песчинка покрыта тонким слоем связывающего – термореактивной слюдой. Смеситель центробежный периодического действия 15411 для приготовления плакированных смесей горячим способом производительностью 1 т/ч имеет нагреватель песка – камеру с вращающимся барабаном внутри нее. Барабан несет ковши, поднимающие и высыпающие песок в верхнем положении.

Песок при падении проходит зону нагрева и поступает в центробежный смеситель с двумя катками на дисках. Затем смесь поступает через вибросито в охладитель. Установка имеет также емкости и дозаторы для смолы, уротропина и стеарата кальция. При изготовлении смесей применяют также лопастные смесители, основными элементами которых являются горизонтальные валы с лопастями, вращающимися в желобе. Лопасти захватывают материалы и перемещают их по окружности и вдоль желоба, постоянно вороша, за счет чего и происходит перемешивание. Лопастные смесители применяются для приготовления ХТС и ЖСС.

Источник

Оборудование литейного производства для литья в песчаные формы

1. Основные технологические циклы в литейном производстве

Производство отливок — сложный многостадийный процесс с многократным перемещением большого количества различных материалов, смесей, стержней, форм, модельно-опочной оснастки, отливок, отходов и др.

Можно выделить несколько главных потоков, обеспечивающих реализацию следующих технологических циклов (рис. 1):

  • подготовка формовочных материалов и приготовление смесей;
  • изготовление форм и стержней;
  • подготовка шихтовых материалов, получение жидкого металла и заливка его в формы;
  • выбивание, очистка и окончательная обработка отливок. Сумма последовательных технологических циклов определяет производственный цикл изготовления отливок.

2. Подготовка формовочных материалов и приготовление смесей

Формовочные и стержневые смеси составляются в большинстве случаев из свежих песчано-глинистых формовочных материалов, регенерата, оборотной смеси и различных добавок. Процесс приготовления смесей включает:

  • разгрузку, складирование и подготовку свежих песчано-глинистых материалов и добавок;
  • подготовку оборотной формовочной смеси;
  • регенерацию отработанных смесей;
  • приготовление смесей.

Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах

Рис. 1. Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах

Свежие пески и необходимые добавки подготавливаются на складах формовочных материалов, где производятся сушка, охлаждение и просеивание кварцевых песков; резка, сушка и измельчение глины; размалывание каменного угля; измельчение и просеивание высокоогнеупорных материалов (магнезита, циркона и др.); приготовление жидких связующих материалов, глиняных суспензий и др.

Подготовка оборотной смеси заключается в просеивании, магнитной сепарации, охлаждении и гомогенизации, т.е. придании ей однородности по содержанию влаги и температуре.

Регенерация отработанных смесей — это восстановление зернового состава смеси и активация поверхности зерен песка.

Приготовление смесей включает дозирование исходных материалов, их смешивание, выдержку смеси и ее разрыхление. Оборудование, применяемое для этого, можно разделить на следующие группы:

а) оборудование для складирования и подготовки формовочных материалов;

б) оборудование для подготовки оборотных смесей;

в) смесеприготовительное оборудование;

г) транспортное оборудование.

Установка для сушки песка в потоке горячего воздуха изображена на рис. 2. Сырой песок из расходного бункера 10 при помощи дискового 9 и ленточного 8 питателей подается в сушильную трубу 1, температура в которой достигает 500 °C. Разрежением, создаваемым вентилятором 4, сырой песок увлекается вверх со скоростью 15… 17 м/с и, проходя по трубе, в горячем газе быстро высыхает. Установка снабжена батарейным циклоном-осадителем 2 и скруббером 3 для сбора пыли. Из циклона-осадителя высушенный песок поступает в бункер 6, из которого подается на вибрационное сито 5, где просеивается и частично охлаждается. В качестве источника тепла рекомендуется использовать газ, подводимый к горелкам 7.

Влага с поверхности зерен удаляется тем быстрее, чем выше температура и скорость воздуха, омывающего частицы материала.

Установка для сушки песка в потоке воздуха

Рис. 2. Установка для сушки песка в потоке воздуха: 1 — сушильная труба; 2 — батарейный циклон-осадитель; 3 — скруббер для сбора пыли; 4 — вентилятор; 5 — вибрационное сито; 6 — бункер; 7 — горелка; 8 — ленточный питатель; 9 — дисковый питатель; 10 — расходный бункер Рис. 2. Установка для сушки песка в потоке воздуха

Этот метод позволяет реализовать многие преимущества пневматического транспорта: возможность совмещения по времени сушки и транспортирования, а также одновременного обеспыливания песка, компактность установки и др.

3. Дробильно-размольное оборудование для подготовки формовочных материалов

В зависимости от степени измельчения материала дробильно-размольные машины разделяют на дробилки и мельницы. По конструкции и принципу действия различают дробилки (щековые, валковые, молотковые) и мельницы (шаровые, молотковые, вибрационные и др.).

Механическое дробление может осуществляться:

  • раздавливанием;
  • изломом, при котором материал разрушается в результате изгиба;
  • истиранием кусков материала какой-либо скользящей поверхностью;
  • раскалыванием;
  • ударом.

Валковые дробилки применяются в литейных цехах для мелкого и среднего дробления карьерной глины, сухих бракованных стержней, отработанных смесей и др. В них материал измельчается между вращающимися навстречу друг другу валками. На рис. 3 показана валковая дробилка, у которой один из валков 3 может перемещаться относительно рамы 1, сжимая пружину 2. Степень измельчения в валковых дробилках регулируется изменением зазора d между двумя валками с помощью сменных прокладок 6, которые имеют разную толщину.

Валковая дробилка

Рис. 13. Валковая дробилка: 1 — рама; 2 — пружина; 3 — валок; 4 — бункер; 5 — измельчаемый материал; 6 — сменные прокладки

Формовочная или стержневая смесь приготавливается в результате нескольких операций: перемешивания компонентов смеси, увлажнения и разрыхления в смесеприготовительных комплексах (рис. 4).

Перемешивание осуществляется в смесителях. Это могут быть бегуны с вертикальными или горизонтальными катками. Песок, глину, воду и другие составляющие загружают при помощи дозаторов. Готовую смесь выдерживают в бункерах-отстойниках в течение 2…5 часов для распределения влаги и образования водных оболочек вокруг глинистых частиц, после чего разрыхляют и подают на формовку.

Смесеприготовительный комплекс

Рис. 4. Смесеприготовительный комплекс: 1 — смеситель; 2 — весовой бункер-дозатор сухих компонентов на 70 кг; 3 — вихревой смеситель; 4 — рама; 5 — шнековый питатель; 6 — весовой бункер- дозатор жидких компонентов на 55 кг; 7 — весовой бункер-дозатор на 1200 кг; 8 — шнековый питатель; 9 — автоматизированное рабочее место лаборанта; 10 — пневмо- и электрооборудование

4. Оборудование машинной формовки

В практике литейного производства применяют три основных способа машинной формовки: в парных опоках, в стопках и безопочный.

Читайте также:  Выполнить ремонт медицинского оборудования

Первым способом форму изготавливают из двух половин — полуформ. Каждую полуформу (верхнюю и нижнюю) подготавливают в своей опоке, чаще всего на отдельной машине (автомате). После установки стержней полуформы соединяют попарно (устанавливают верхнюю на нижнюю) и перед заливкой скрепляют между собой.

При стопочной формовке часто в одной опоке совмещают верхнюю и нижнюю полуформы. Устанавливая опоки одну на другую в стопку, получают блок форм, которые заливают через один общий литниковый стояк. Изготавливают стопку форм на одной машине-автомате.

При безопочной формовке опок не требуется. Изготовливают- ся безопочные формы чаще всего на одной машине-автомате.

5. Изготовление форм и стержней. Условия и методы уплотнения формовочной смеси

Целью уплотнения формовочной смеси является достижение такой ее плотности и прочности, при которой литейная форма не изменяет свои размеры под влиянием статического, динамического и химико-термического воздействия заливаемого в нее металла и обеспечивает получение точной отливки с гладкой поверхностью.

Существует много методов уплотнения смеси в опоках:

  • ручная набивка опок при помощи трамбовок;
  • встряхивание с последующим уплотнением верхних слоев формы;
  • встряхивание с одновременным прессованием (рис. 5);
  • прессование;
  • прессование с одновременной вибрацией;
  • надув;
  • надув с последующим прессованием;
  • пескометная набивка.

Существует также ряд специальных методов уплотнения форм.

В соответствии с методами уплотнения формовочные машины можно разделить на следующие группы:

  • встряхивающие;
  • встряхивающе-прессовые;
  • прессовые;
  • вибропрессовые;
  • пескодувно-прессовые;
  • пескодувные (пескострельные);
  • пескометы;
  • импульсные.

Вибропрессовая формовочная машина модели 226

Рис. 5. Вибропрессовая формовочная машина модели 226: 1 — штифтоподъемный механизм; 2 — прессовый поршень; 3 — плунжер вибратора; 4 — стол; 5 — станина-колонка; 6 — прессовая траверса; 7 — коленный клапан

По методу извлечения модели из формы различают машины со штифтовым подъемом, с протяжной рамкой, с поворотом полу- формы на 180°.

По конструктивной компоновке и методу агрегатирования формовочные машины разделяются на однопозиционные, двухпозиционные челночные, многопозиционные проходного типа, многопозиционные карусельного типа; по степени автоматизации — на неавтоматические и полуавтоматические; по виду привода — на пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, электромагнитные и механические.

Вибропрессовая машина с поршневым прессующим механизмом модели 226. Большинство прессовых формовочных машин, работающих с низким удельным давлением прессования 0,2…0,4 МПа, используются в мелкосерийном производстве. Они снабжаются вибраторами и представляют литой прессовый цилиндр (см. рис. 5), в котором перемещается прессовый поршень 2, несущий на себе стол 4 машины.

Прессовый механизм крепится к станине-колонке 5, на которой установлена прессовая траверса 6. Штифтоподъемный механизм 7 выполнен в блоке с прессовым цилиндром. Пуск воздуха в прессовый цилиндр во многих машинах производится автоматически при установке траверсы и подготовленного комплекта (модель, опока, смесь) в рабочее положение. С этой целью некоторые машины снабжаются автоматическим клапаном давления, который выключает машину по достижении заданного давления прессования.

В вибропрессовых машинах цилиндр вибратора обычно составляет одно целое с прессовым поршнем и размещается в средней его части. В цилиндр запрессована чугунная втулка, которая служит направляющей для плунжера вибратора 3 и обеспечивает воздухораспределение в ходе его работы.

6. Способы выбивки форм и конструктивные схемы выбивных устройств

Выбивка залитых форм — наиболее тяжелый и трудоемкий процесс в литейном производстве.

Основным узлом любой установки для выбивки форм является выбивное устройство, в котором разрушается набивка опок и происходит освобождение отливки от формовочной смеси. Наиболее распространенными способами выбивки являются инерционный и вибрационный, а также способ выпрессовки кома смеси с отливкой.

Суть инерционного способа заключается в том, что ком разрушается и выпадает из опоки в результате действия сил инерции, возникающих при ударе формы о решетку или выбивную раму.

Вибрационный способ разрушения форм заключается в сообщении вибраций стенкам опоки или ее крестовинам, от которых колебания передаются набивке. Для разрушения набивки вибрационным способом требуется в 8—9 раз больше энергии, чем при инерционном способе.

Выбивные барабаны применяются в устройствах для разрушения безопочных форм. Цилиндр 4 барабана (рис. 6) состоит из каркаса, обтянутого сеткой или покрытого металлическим листом с отверстиями.

Барабан для разрушения безопочных форм

Рис. 6. Барабан для разрушения безопочных форм: 1 — механизм для установки угла наклона барабана; 2 — электродвигатель; 3 — приемный бункер; 4 — цилиндр; 5 — стальная полоса

Размер ячеек сетки или отверстий в листе зависит от величины отливок. К внутренней поверхности цилиндра приваривается по винтовой линии стальная полоса 5 высотой 80… 100 мм, служащая для направления форм и отливок в барабане во время выбивки. Цилиндр вращается на четырех катках, из которых одна пара приводится во вращение от вала, соединенного через редуктор с электродвигателем 2.

Для вентилирования установки вокруг цилиндра устраивается кожух, из которого через патрубок отсасывается воздух. Загружается барабан через приемный бункер 3, встроенный в кожух. Угол наклона барабана к горизонту может меняться, для этого в установке предусмотрен специальный механизм 1.

Просыпавшаяся через сетку или отверстия в цилиндре отработанная смесь попадает в бункер, расположенный под барабаном, а затем на ленту транспортера. Отливки же, передвинувшись по винтовой линии в конец барабана, сбрасываются по наклонному лотку на пластинчатый транспортер, доставляющий их в обрубное отделение.

Устройства для выбивки стержней из отливок. Выбивка и удаление стержней из внутренних полостей отливок требуют гораздо больших усилий, чем выбивка форм, так как стержни более прочные. Особенно трудно выбиваются стержни с металлическими каркасами. Для разрушения и выбивки стержней применяются вибрационные, гидравлические, пескогидравлические и электро- гидравлические машины и установки.

Вибрационные машины и установки — наиболее распространенный вид оборудования для выбивки стержней из отливок в условиях крупносерийного производства. В автоматической установке для выбивки стержней из отливки блока цилиндров двигателя (рис. 7) используется пневматическая вибрационная машина, состоящая из рамы, на которой установлены передняя и задняя бабки. На задней бабке расположен пружинный упор 3, а на передней — пневмозажим 8 с передвижным вибратором поршневого типа 7, заканчивающийся упором 6.

Отливки 4 подаются к вибромашине непрерывно движущимся подвесным конвейером. В момент совпадения центральной части отливки с осью зажима каретка 5 подвесного конвейера нажимает рычаг путевого переключателя, срабатывает воздухораспределительная аппаратура, управляющая цилиндром зажима 8, и отливка зажимается между упорами 3 и 6. Затем включается вибратор 7 и начинается выбивка стержня. Стержень разрушается в результате многократных сотрясений. Во время выбивки каретка конвейера опускается по радиальному участку, что позволяет ей перемещаться при зажатой отливке. Прекращается выбивка в момент подхода каретки конвейера к путевому переключателю. При этом раскрепляются упоры 3 и 6, отливка по рольгангу скатывается вниз и опять зависает на подвеске конвейера, доставляющего ее в очистное отделение цеха.

Выбитая стержневая смесь проваливается через решетку 2 в бункер 1. Для вентиляции участка выбивки предусмотрен мощный вентилятор. Производительность таких установок по объему стержневой массы составляет до 1 м 3 /ч.

При выбивке стержней на вибромашине такого типа может быть использован пульсирующий подвесной конвейер. В этом случае при проходе отливки между упорами путевой выключатель останавливает конвейер — происходит зажим и выбивка стержня.

Вибрационная установка для выбивки стержней из отливок

Рис. 7. Вибрационная установка для выбивки стержней из отливок: 1 — бункер для приема отработанной стержневой смеси; 2 — решетка; 3 — пружинный упор; 4 — отливка; 5 — каретка конвейера; 6 — упор; 7 — передвижной вибратор поршневого типа; 8 — пневмозажим

Продолжительность остановки конвейера, а значит, и продолжительность выбивки регламентируются реле времени.

В литейных цехах с массовым характером производства выбивка стержней из отливок осуществляется также на вибромашинах, установленных на карусельные столы

Источник

Компью А рт

Технология и оборудование для прямого экспонирования печатных форм

Ю.Н. Самарин, докт. тех. наук, МГУП

Технология Computer-to-Plate, являющаяся основным способом изготовления печатных форм в странах с высокоразвитой полиграфией, в последнее время стала широко gриеняться и на российских предприятиях. Это обусловлено тем, что сегодня уже созданы все условия для ее внедрения: появились достаточно тиражестойкие формные материалы, пригодные для поэлементной записи изображений; эффективное оборудование, осуществляющее прямое экспонирование формного материала с высоким разрешением и скоростью; надежные программные средства допечатной подготовки изданий; накоплен определенный опыт использования CtP как за рубежом, так и в нашей стране.

Технология CtP представляет собой управляемый компьютером процесс изготовления печатной формы методом прямой записи изображения на формный материал. Для этого процесса, который реализуется с помощью однолучевого или многолучевого сканирования, характерна высокая точность, так как каждая пластина является первой оригинальной копией, изготовленной с одних и тех же цифровых данных. В результате повышается резкость точек, точность приводки и точность воспроизведения всего тонального диапазона исходного изображения, снижается растискивание растровой точки, и одновременно с этим значительно сокращается время подготовительных и приладочных работ на печатной машине.

Достоинства технологии CtP

По сравнению с традиционной технологией внедрение CtP сокращает сроки изготовления печатных форм, поскольку исключаются операции обработки фотоматериала, копирования фотоформ на формные пластины, а в ряде случаев и обработки экспонированных формных пластин. Это оборачивается для издателя более быстрым возвращением инвестиций, вложенных в издание, а также позволяет ему до последнего момента вставлять в публикацию рекламные материалы.

CtP исключает из производства фотонаборные автоматы, проявочные машины, копировальное оборудование, а это означает экономию производственных площадей, снижение затрат на приобретение и эксплуатацию техники, электроэнергии, сокращение численности обслуживающего персонала. При малых тиражах прямое экспонирование пластин, несмотря на их высокие цены, часто оказывается более экономичным, чем традиционное, поскольку отсутствуют затраты на изготовление фотоформ.

Повышение качества изображения на печатных формах происходит за счет снижения уровня случайных и систематических помех, возникающих при экспонировании и обработке традиционных фотоматериалов (вуаль, ореольность) и при копировании монтажей на формные пластины. А поскольку при изготовлении форм прямым экспонированием монтаж пленок не требуется, то и проблемы, связанные с неточностью или ошибками монтажа, полностью исключены.

Кроме того, внедрение CtP улучшает экологические условия на полиграфическом предприятии из­за отсутствия химической обработки пленок. Вдобавок повышается культура производства и совершенствуется организация технологического процесса.

Факторы, тормозящие внедрение CtP

Если в производстве используются печатные машины большого формата (от А1 и выше), то при внедрении CtP необходимы значительные начальные инвестиции. Связано это с тем, что печатать с составных печатных форм невозможно — для полноценного использования печатной машины необходимо экспонировать формы полного формата. Приобретение системы CtP такого формата обходится недешево, а это означает длительный срок окупаемости системы и проблемы с единовременным выделением значительной суммы капитальных вложений. В то же время, имея ФНА даже небольшого формата, можно вручную смонтировать любой спуск полос, а потом на сравнительно недорогой копировальной установке изготовить формы полного формата.

И если при выводе фотоформ большого формата возможен визуальный контроль с помощью просмотровых столов, то читать печатную форму неудобно, поскольку изображение на ней не всегда высококонтрастное и подчас рассмотреть там что­либо очень сложно, а следовательно, приходится полагаться на изготовленную на широкоформатном принтере спусковую пробу. Любая неточность, замеченная уже на оттиске, приводит к повторению всех технологических операций, то есть повышается цена ошибки.

Оборудование CtP

В настоящее время по технологии CtP изготовляют формы офсетной, высокой, флексографской, глубокой и трафаретной печати. Для записи изображения на формный материал при изготовлении офсетных форм применяются устройства двух принципиально разных типов. Наибольшее распространение получили лазерные экспонирующие установки (формовыводные устройства), в которых один или несколько лазеров, работающих в видимом или ИК­диапазоне спектра, поэлементно создают изображение соответственно на светочувствительных или термочувствительных формных материалах. После обработки экспонированных формных материалов получают печатную форму.

В устройствах второго типа используется мощная УФ­лампа, излучение которой модулируется цифровым микрозеркальным чипом или линейкой LSA, элементы которой могут пропускать свет под действием управляющих сигналов.

Автоматизированные системы «компьютер — печатная форма» различаются составом, последовательностью и содержанием технологических операций, которые определяются принятой схемой технологического процесса, применяемым оборудованием, программным обеспечением и материалами. На рис. 1 представлена обобщенная схема системы допечатной подготовки изданий с основными вариантами изготовления форм офсетной (ФОП), высокой (ФВП), флексографской (ФФП) и глубокой печати (ФГП).

Рис. 1. Обобщенная схема системы прямого изготовления печатных форм

Процессы изготовления печатных форм по технологии CtP достаточно разнообразны, но можно выделить три их основных типа в зависимости от получаемых в результате печатных форм.

При изготовлении форм офсетной печати используются записывающие устройства, которые управляются непосредственно компьютером и создают изображение на свето­ или термочувствительных формных пластинах. После обработки в процессоре такие пластины становятся офсетными печатными формами.

Для записи изображения на фотополимерные пластины, предназначенные для форм высокой и флексографской печати, используются выводные устройства, конструкция которых во многом схожа с конструкцией выводных устройств для изготовления офсетных форм, или лазерные гравировальные автоматы.

При изготовлении форм глубокой печати по технологии CtP используются электронно­механические или лазерные гравировальные автоматы, которые на медном покрытии формного цилиндра (печатной форме) создают углубленные печатающие элементы.

Для контроля качества допечатной подготовки и моделирования печатных оттисков применяют цифровую цветопробу. Устройствами цифровой цветопробы являются цветные принтеры различного принципа действия. Чтобы проверить спуск полос, используют широкоформатные принтеры, которые могут иметь невысокое разрешение, так как на этом этапе проверяется не качество изображений, а их расположение.

В последние годы получили распространение устройства Computer­to­Press, в которых лазерное экспонирующее устройство интегрировано в печатную машину. Посредством матрицы экспонирования печатная форма создается непосредственно в печатной машине.

Рис. 2. Способы экспонирования формных пластин: а — на внешней поверхности барабана; б — на внутренней поверхности барабана; в — на плоскости

В современных системах CtP для офсета применяют лазерные формовыводные устройства трех основных типов (рис. 2):

Читайте также:  Оборудование для обратного осмоса промышленные

• барабанные, выполненные по технологии «внешний барабан», когда форма расположена на наружной поверхности вращающегося цилиндра;

• барабанные, выполненные по технологии «внутренний барабан», когда форма расположена на внутренней поверхности неподвижного цилиндра;

• планшетные, когда форма расположена в горизонтальной плоскости неподвижно или совершает движение в направлении, перпендикулярном направлению записи изображения.

Такое построение формовыводных устройств объясняется прежде всего сходством их конструкций с фотонаборными автоматами для экспонирования пленок. Внутрибарабанный, внешнебарабанный и планшетный принципы построения имеют свои достоинства и недостатки.

Так, достоинствами первого являются достаточность одного источника излучения, благодаря чему достигается высокая точность записи; простота фокусировки и отсутствие необходимости юстировки лазерных лучей; возможность плавного изменения разрешения записи, простота замены источников излучения; легкость установки перфорирующего устройства для штифтовой приводки форм.

Внешнебарабанные устройства обладают такими преимуществами, как невысокая частота вращения барабана благодаря наличию многочисленных лазерных диодов; высокая производительность; возможность экспонирования больших форматов. К их недостаткам относят сложность и высокая цена записывающих головок, а также трудоемкость установки устройств для перфорирования форм.

Поскольку внешнебарабанная схема характеризуется малым расстоянием от источника излучения до поверхности пластины, то она получила широкое распространение в системах с ИК­лазерами. У устройств с записью на внутреннюю поверхность барабана расстояние от пластины до развертывающего элемента соответствует радиусу барабана и становится тем больше, чем больше формат пластины. Чтобы генерировать на таком расстоянии исключительно маленькую и резкую точку, требуется дорогостоящая оптика.

При записи печатных форм скоростные характеристики формовыводных устройств зависят от чувствительности формного материала, от количества и мощности лазеров.

Если говорить о тенденциях дальнейшего развития систем CtP, то отметим, что для форматов печатных форм до 70 х 100 см могут одинаково успешно применяться оба основных принципа записи изображений. Для больших форматов печатных форм определенные преимущества имеет техника с внешним барабаном. Планшетный способ широко используются в области форматов до 50 х 70 см — главным образом в газетном производстве, где достаточно небольших форматов и относительно низких разрешений.

Классификация наиболее распространенных лазерных формовыводных устройств для изготовления фотографических и печатных форм представлена на рис. 3. В качестве ее основных параметров можно выделить: тип схемы построения устройства, тип лазера, тип модулятора лазерного излучения, тип развертывающего элемента (дефлектора); тип оптической системы, тип механизма транспортировки материала (см. «Принципы построения лазерных выводных устройств» в № 5­7’2004).

Рис. 3. Классификационная схема лазерных выводных устройств для изготовления фотографических и печатных форм

В современных экспонирующих установках для изготовления офсетных форм применяются три лазерных источника света:

• инфракрасный мощный лазерный диод с длиной волны 830 нм, который получил распространение для экспонирования термочувствительных пластин, требующих более высоких энергетических затрат, и применяется в устройствах с внешним барабаном;

• зеленый лазер на иттрий­алюминиевом гранате с двойной частотой ND YAG с длиной волны 532 нм;

• фиолетовый лазерный диод с длиной волны 400­410 нм.

Пластины для CtP

В зависимости от типа источника лазерного излучения производители предлагают различные формные пластины, которые можно разделить на фотополимерные, серебросодержащие и термочувствительные.

Фотополимерные формные пластины содержат композиции из фотополимеров, в которых экспонированные участки поверхности теряют способность растворяться в технологических растворах в ходе последующей обработки, образуя при этом печатающие элементы, а неэкспонированные участки вымываются растворами, формируя пробельные элементы (рис. 4).

Рис. 4. Экспонирование галогенсодержащей пластины: а — пластина до экспонирования; б — пластина после экспонирования

Серебросодержащие формные пластины заключают в себе чувствительный к определенному участку спектра галогенсеребряный слой, под которым находится слой физического проявления. Попадание света на слой галогенида серебра вызывает диффузию серебра в слой физического проявления, что приводит к созданию на алюминиевой поверхности пластины «серебряного» изображения. После проявления такое изображение становится олеофильным — способным удерживать печатные краски, а остальные области пластины приобретают гидрофильные свойства. Серебросодержащий слой высокочувствителен, поэтому пластины этого типа экспонируются лазерами малой мощности (5 мВт). В настоящее время оборудование для экспонирования серебросодержащих пластин комплектуется фиолетовыми лазерами.

Формные пластины, содержащие галогенсеребряные слои, изготавливаются на бумажной, полимерной и металлической подложке. Офсетные печатные формы на бумажной основе выдерживают тиражи до 5 тыс. экземпляров, однако из­за пластической деформации увлажненной бумажной основы в зоне контакта формного и офсетного цилиндров штриховые элементы и растровые точки сюжета искажаются, поэтому бумажные формы могут быть использованы только для однокрасочной печати. Формы на полимерной основе имеют максимальную тиражестойкость до 20 тыс. экземпляров. Тиражестойкость формных пластин с галогенсеребряными слоями с металлической основой составляет до 250 тыс. оттисков.

В формных пластинах с термослоями печатающие и пробельные элементы формируются под действием лазерного инфракрасного излучения с длиной волны 830 нм и выше. При этом печатающие и пробельные элементы печатной формы могут формироваться по принципу непосредственного теплового воздействия на термослой, в котором экспонированные участки переходят из гидрофильного в гидрофобное состояние, либо по принципу диффузионного переноса изображения в многослойных структурах, либо по принципу двойного слоя, при котором после воздействия ИК­излучения печатающие и пробельные элементы формируются в разных слоях, образуя микрорельеф изображения. Термопластины нечувствительны к дневному свету. Тиражестойкость печатных форм достигает 250 тыс. экземпляров без обжига и 1 млн. экземпляров с обжигом.

Процесс обработки этих пластин (рис. 5) после экспонирования иногда требует предварительного нагрева до температуры 130­145 °С. Для этого необходим проявочный процессор, оборудованный встроенным устройством нагрева, или термопечь (рис. 6).

Рис. 5. Технологический процесс записи и обработки термопластин: 1 — эмульсионный слой (термополимер); 2 — алюминиевая подложка; 3 — луч лазера; 4 — экспонированный термополимер; 5 — нагревательный элемент; 6 — печатающие элементы формы; 7 — проявляющий раствор; 8 — печатная краска

Рис. 6. Комплекс оборудования для изготовления форм

Характеристики процесса изготовления форм

Главными характеристиками процесса и оборудования, от которых зависит качество печатных форм, являются:

• для формовыводного устройства — фокусировка луча, мощность лазера, частота вращения барабана;

• для печи (при предварительном обжиге) — температура и скорость транспортера;

• для процессора — скорость проводки пластины, температура проявителя и величина подачи проявителя.

Основные параметры формовыводных устройств — разрешение, размер пятна, линиатура растра, максимальный формат экспонирования и производительность.

Разрешение, размер пятна и линиатура растра для формовыводных устройств определяются так же, как и для фотонаборных автоматов. При записи фотопленки и при прямой записи печатных форм чем выше разрешение и меньше размер пятна, тем выше линиатура растра и соответственно качество изображения, получаемого в процессе печати. Современные формовыводные устройства обладают разрешением 1200­5080 dpi, что позволяет записывать изображение на форме с линиатурой до 305 lpi. При этом диаметр пятна, который во многих устройствах в зависимости от разрешения меняется, составляет соответственно от 25 до 6,25 мкм.

Максимальный формат экспонирования определяет формат формных пластин и должен соответствовать формату печатной машины.

Производительность формовыводных устройств измеряется количеством пластин, экспонируемых и обрабатываемых за час. Поскольку производительность зависит от разрешения, с которым экспонируется пластина, то обычно указывают производительность при определенном разрешении.

Источник

Цех по изготовлению силиконовых форм

На сегодняшний день силикон является одним из самых распространённых материалов. Его используют в строительстве, косметологии, автомобилестроении, электронике и даже кулинарии. Из силикона можно изготавливать разнообразную продукцию: формы для выпечки, мыла, льда, скульптур и статуэток, свечей, поделок, строительных форм и многого другого. Повышенный спрос на продукцию из силикона даёт возможность открыть доходный бизнес.

Что необходимо?

Для открытия бизнеса по производству силиконовой продукции начинающему предпринимателю понадобятся цех, склад и высокотехнологичное оборудование.

Помещения под цех и склад

Чтобы поставить на поток производство силиконовых форм, нужно снять помещение площадью не менее 50 квадратных метров, где можно производить и складировать готовую продукцию. Для подобного бизнеса подойдёт хорошо отапливаемое помещение с качественной вентиляциионной системой и низкой влажностью. Также обязательно проверьте наличие канализации и водоснабжения. Лучше снять помещение в промышленной части или за пределами города.

Оборудование

Для запуска масштабного производства придётся потратиться на автоматизированную или полуавтоматическую линию. Всё зависит от финансовых возможностей и планируемых объемов выпуска продукции. В любом случае вложить придется несколько миллионов рублей.

Автоматизированная линия включает в себя следующие агрегаты:

  • Дозатор.
  • Экструдер.
  • Сортировочный и упаковочный узлы.
  • Линию для укладки готовых изделий в коробки.

Гораздо менее затратным станет покупка мини-цеха по изготовлению силиконов и литых изделий из полиуретанов. Так, на подержанное оборудование придется потратить гораздо меньше, чем на новое — всего 350-400 тысяч рублей. Обслуживанием такой линии занимаются 2-3 человека, но и ассортимент на первых порах будет совсем скромным. Тем не менее, этого хватит, чтобы запустить производство силиконовых форм по двум направлениям, например, изготавливать формы для домашней выпечки и формы для приготовления мыла.

Если бюджет у будущего предпринимателя небольшой, можно изготавливать изделия из силикона дома. С помощью готовых матриц можно делать формы для выпечки и другие несложные формы. Затраты в этом случае составят 50 000 рублей.

Материалы

Вот перечень материалов, которые понадобятся для изготовления силиконовых форм на предприятии. Закупка может обойтись в 300 тысяч рублей.

  • Кремний
  • Бор
  • Хром
  • Никель
  • Вольфрам
  • Кобальт
  • Медь
  • Селен
  • Жидкий пластик
  • Эпоксидная смола
  • Воск (искусственный или натуральный)
  • Полиэфирная смола
  • Полиуретановый эластомер

Как сформировать ассортимент?

Для начала нужно определиться, что именно вы хотите производить. Если это формы для выпечки, тогда составьте список всех изделий из силикона, которые пригодятся на кухне. Что это может быть:

  1. Силиконовые формы, позволяющие жарить на сковородке яйца, оладьи или котлеты в виде кружков, звездочек и любых других фигур.
  2. Круглые силиконовые емкости с рифлеными краями пригодятся для выпечки капкейков, кексов, маффинов.
  3. С помощью специальных форм можно самостоятельно приготовить шоколад.
  4. Формы большого и среднего размеры подойдут для создания муссовых тортов и бисквитов.
  5. Высокие прямоугольные формы помогут хозяйкам готовить домашний хлеб.

Этапы изготовления

Изготовить из силикона форму можно самостоятельно в домашних условий без применения сложного технологического оборудования. Рассмотрим, как сделать силиконовую форму для многоразовых отливок искусственных декоративных камней.

Готовим образец для производства матрицы

Возьмите природный камень, нарежьте его тонкими пластинами и склейте. В результате камень получит красивую и ровную форму. Если заметите шероховатости, устраните их с помощью станка и болгарки.

Производство матрицы

Наклейте готовую модель силиконовым герметиком на ДСП. Для этого нанесите средство на камень, тщательно смазывая края и углы, затем прижмите его к основе. Пройдитесь шпателем по местам стыков, чтобы удалить пузырьки воздуха. Пока заготовка будет сохнуть, соорудите для матрицы бортики, причем их высота должна превышать высоту камня. В качестве стенок подойдут стальные или пластиковые уголки.

Прикрутите шурупами бортики по периметру уже готовой модели на расстоянии полутора сантиметров. Оставьте почти готовую матрицу на 12 часов до полного высыхания.

Следующий этап – это смазывание модели специализированным разделителем на восковой основе. Спустя несколько часов в готовую матрицу можно заливать гипс, полиуретан или силикон.

Как залить полиуретан или силикон в матрицу?

Поставьте матрицу на ровный стол, наклоните слегка в сторону и медленно заливайте готовый силикон или полиуретан. Важно не торопиться, чтобы исключить образование воздушных пузырьков.

Когда нижняя стенка матрицы будет заполнена раствором, опустите конструкцию и заливайте материал до конца. Оставьте материал на сутки в теплом месте, чтобы дать изделию подсохнуть. Температура в помещении должна составлять 25 градусов. Если матрица окажется в холодном месте, изделие закристаллизуется и станет непригодным. После полного высыхания можно использовать форму по назначению, а именно — заливать бетон, гипс и любые другие полимеры.

Правила безопасности при работе с силиконом

Занимаясь изготовлением силиконовых форм, не забывайте о технике безопасности. Четкое их соблюдение позволит не нанести вреда организму.

  1. Собираясь расплавить силикон, убедитесь, что на шприце отсутствуют трещины.
  2. Всегда работайте в перчатках.
  3. Для надёжности обмотайте шприц изолированной лентой.
  4. В первый раз не заполняйте материалом весь шприц, чтобы он не смог вытечь и нанести повреждения.
  5. При работе с силиконом обеспечьте приток свежего воздуха в помещение с помощью кондиционера или открытого окна. И, конечно же, не забудьте надеть респиратор.

Реклама и способы сбыта

Чтобы продукция не лежала на складе мёртвым грузом, нужно провести рекламную кампанию, которая обеспечит регулярный поток потребителей. Для информирования о своей продукции необходимо создать сайт, напечатать и распространить листовки, разместить объявления в интернете, а также газетах и журналах. Также для создания имиджа компании будет нелишним участвовать в тематических выставках и презентациях. На продвижение товара можно обойтись небольшой суммой в размере 10 тысяч рублей.

При производстве силиконовых форм с помощью автоматизированной техники, стоит иметь в виду, что себестоимость одного изделия начинается от 500 рублей. Наценка, как правило, составляет порядка 300%. При бесперебойном производстве можно изготавливать в месяц 1000 форм. При налаженном сбыте продукции чистая прибыль после вычета всех трат и налогов составит около 500 тысяч рублей.

Закрепиться в данном бизнесе достаточно просто. При этом для повышения спроса на силиконовые изделия нужно делать акцент на качестве продукции. Чтобы увеличить доходность бизнеса, придется расширить ассортимент и увеличить объем выпускаемых форм из силикона.

Источник

Пресс-формы: виды, элементы, производство

Среди всех известных в производстве методов переработки пластмасс одним из самых сложных в плане используемого инструмента является литье под давлением. При производстве деталей этим методом для каждой детали (или группы деталей) необходимо спроектировать и изготовить пресс-форму.

Читайте также:  Электронные карты доступа оборудование

Введение

Усилие смыкания для литьевой пресс-формы может составлять от десятков до тысяч тонн; время цикла литья может длиться всего 5-6 секунд. Кроме того, существуют различные технологии сложного литья (многокомпонентное, литье с газом, сборка в форме и т.д.).

По нашим оценкам, ежегодный прирост российского рынка термопластавтоматов превышает тысячу единиц. Каждый термопластавтомат необходимо снабдить как минимум одной пресс-формой. Количество пресс-форм на один термопластавтомат варьируется в зависимости от ассортимента выпускаемой предприятием продукции и производственных планов компании. Как показывает практика, на один термопластавтомат приходится в среднем от двух до пяти пресс-форм, причем тенденция к увеличению количества используемых предприятием пресс-форм из года в год становится все более явной. Подобная ситуация связана со стремлением российских производителей пластиковых изделий повысить свою конкурентоспособность на рынке в том числе относительно импортной продукции путем расширения товарного ассортимента, применения в изделиях оригинального дизайна, цвета, структуры.

Для реализации подобных стремлений, в начале которых стоит идея выпуска изделий из пластмассы, а в конце — серийное производство и, желательный сбыт пластмассовых изделий предприятие нуждается в определенном наборе пресс-форм, которые отличаются между собой конструктивной сложностью индивидуальны по своему исполнению для каждого конкретного случая.

Этапы производства пресс-формы

В самом общем виде этапы производства пресс-формы представлены на рисунке 1. Если рассматривать каждый этап по отдельности то получается комплексный сложный технологический процесс, который занимает месяцы работы различных специалистов по компьютерному моделированию, составлению технической документации, изготовлению и обработки составных частей пресс-формы.

Рисунок 1. Этапы производства пресс-формы

Конструкторско-технологическая подготовка производства

Первый этап производства пресс-формы включает подготовка эскизов изделия (эскизная графика), построение 3D модели, фотореалистическуювизуализацию.

Проектирование пресс-формы включает в себя конструкторскую проработку модели и разделение сборочной модели на отдельные конструктивные элементы.

Подготовка каждого конкретного элемента, оформление линии разъёма детали а также шиберов, знаков, вставок и местности пресс-формы. Особое значение имеет литниковая система.

Избежать или максимально уменьшить коробление, разводы, слитины и другие дефекты можно используя компьютерное моделирование процесса заполнения формы. Также при этом можно контролировать распределение температуры расплава, скоростей потока и другие параметры.
На начальном этапе производства пресс-формы все существующие идеи, чертежи переносятся на компьютер, на котором с помощью определенных программ осуществляется проектирование пресс-форм.

При проектировании пресс-форм применяются CAD/CAM системы, автоматизированного, сквозного проектирования. Система проектирования пресс-форм Mold-Works для SolidWorks предназначена для автоматизации труда конструктора и выполнения задач автоматизированной компоновки пресс-форм.

Проверка пресс-формы на «проливаемость» проводиться на компьютере с помощью Mold — flow анализа. Ведущими поставщиками программного обеспечения для компьютеров в области проектирования и изготовления пресс-форм, штампов — являются компании Unigraphics, ProEngineer, Cimatron.

Первый этап крайне важен для определения необходимого объема работ на втором этапе изготовления пресс-формы, так как определяется необходимый набор стандартных и специальных изделий, необходимых для изготовления пресс-формы.

Второй этап производства пресс-формы включает конструирование (заказ стандартных частей, обработка заготовок, изготовление специальных элементов пресс-формы), прототипирование, и непосредственно сборка пресс-формы.

Конструктивные элементы специальных деталей пресс-формы.

Пресс-форма состоит из большого количества частей, которые должны точно сопрягаться между собой.

Детали пресс-форм разделяют на нормализованные и специальные. Конструкция нормализованных деталей пресс-формы, может быть установлена заранее, независимо от конструктивных особенностей отливаемых изделий в пресс-форме.

Любая пресс-форма на 50-95% состоит из стандартных по номенклатуре и весу деталей (нормалий). Эти детали по цене составляют от 10 до 60% от ее полной стоимости. Колебания процентов зависят как от конструкции пресс-формы, геометрии отливки и требований инструментального производства, так и от уровня подготовленности конструктора (конструкторской компании) пресс-формы, его желания и возможности применить подходящие стандартные элементы. Решение одной и той же технической задачи при проектировании пресс-формы практически всегда конструктивно инвариантно по гнездности, по литниковой системе, по системе выталкивания и т.д.

К нормализованным деталям пресс-формы относят:

• верхние и нижние плиты пресс-формы;
• простые плиты, механически обработанные со всех сторон, подходящие для изготовления пуансонов, матриц и формообразующих плит, требующих большой объем выборки;
• Детали для пресс-форм — Направляющие втулки и колонки, Центрующие элементы, Фиксаторы, Вставки в т.ч. с календарями, пружины и т.д.);
• Толкатели и элементы для извлечения деталей из формы — Элементы извлечения из формы, Хвостовики двойного хода, Толкатели от O1мм х 200мм, Трубчатые толкатели с толщиной стенки от 0,75мм. Щелевые от 0,8 мм. Подшипники, шестерни;
• Литниковая система, горячеканальная технология — Литниковые втулки, горячеканальные инжекторы (сопла), в т.ч. инжекторы многоточечного впрыска, Горячеканальные коллекторы, фильтры;
• Техника автоматического управления — Тэны, разъемы, приборы и датчики контроля, переносные измерительные приборы;
• Система охлаждения — Штуцера в т. ч. из нерж. стали, муфты, спиральные вставки для пуансонов, прокладки, шланги;
• Инструменты и дополнительное оборудование, химия — Специальные инструменты и приспособления, смазочные материалы, конические сверла, графит для электродов, готовые вставки из графита.

В мире действуют компании, специализирующиеся на производстве нормализованных элементов. Как правило, набор таких деталей представлен в каталогах этих компаний, причем цена на них заранее определена. Степень из готовности от 10 до 100%. Наиболее известными в мире компаниями, выпускающими стандартные детали являются Hasco Hasenclever GmbH (Германия), LKM (КНР), YUDO (Корея), DME (США), EOC Normalien (Германия), Strack Norma GmbH (Германия), Ewikon Heisskanalsysteme (Германия), Mold-Masters Europa GmbH (Канада-Германия), Diemould Service Co. Ltd (DMS) (Великобритания) и др.

Кроме того, существуют компании сопрягающие производство пресс-форм с производством снандартных элементов пресс-форм. Наиболее известные среди этих компаний: Schottli AG Mould Technology (Швейцария), Mold & Hotrunner Technology AG (MHT) (Германия), StackTeck (Канада), Husky (Канада).

К специальным деталям пресс-формы относят вставные матрицы, пуансоны, гладкие знаки, резьбовые знаки, кольца и т.п. Наиболее ответственными деталями пресс-формы, с точки зрения возникающих в них напряжений, являются загрузочные камеры, вставные матрицы и обоймы пресс-формы.

Производством спеиальных деталей занимается специализированное инструментальное производство, как правило, компания, в которой непосредственно заказыватся пресс-форма.

Матрица — наиболее трудоемкая деталь пресс-формы. Оформляющие гнезда пресс-формы должны в точности соответствовать конфигурации отливаемых пластмассовых изделий. Пуансоны применяют для оформления наружного или внутреннего контура отливаемого пластмассового изделия в пресс-форме. Гладкие знаки применяют для оформления отверстий в отливаемых изделиях из пластмассы. Гладкие знаки могут являться одновременно выталкивателями. Резьбовые знаки и кольца предназначены для оформления, соответственно, внутренней и наружной резьбы в отливаемых изделиях из пластмассы. Выталкиватели предназначены для удаления пластмассового изделия из оформляющего гнезда пресс-формы.

Таким образом, пресс-форма имеет следующую структуру: пакет плит, систему центрирования; систему питания (литниковая система); систему выталкивания; систему охлаждения; систему формообразующих деталей. Кроме системы формообразующих все остальные детали могут быть стандартными или могут дов\рабатываться из стандартных детелей, поставляемых как заготовки.

Сейчас широко используется система быстрого изготовления пресс-форм и опытных партий изделий по технологии TAFA. В конструкцию пресс-форм закладываются унифицированные элементы, выполненные по каталогам. Это позволяет производителям пресс-форм, сосредоточиться на обработке формообразующих пресс-формы, снизить трудоемкость работ и сократить сроки изготовления пресс-форм. Производство в данном случае разделяется на три параллельных потока: самостоятельное изготовление формообразующих пресс-формы, закупка и доработка нормалей пресс-формы, изготовление оригинальных деталей пресс-формы. За счет применения унифицированных элементов для пресс-формы, изготовленных на специализирующихся в этой области фирмах, удается повысить качество и долговечность пресс-форм

Литниковая система пресс-формы

Литниковая система пресс-формы может быть трех видов: холодноканальная, горячеканальная и комбинированная. Наиболее простой и дешевый вариант литниковой системы пресс-формы – холодноканальная. Для одногнездной пресс-формы с ходом расплава в деталь через центральный литник она состоит только из литниковой втулки. Преимущества: простота и дешевизна. Недостатки: весь литник уходит в отход (повышенный расход материала); время цикла зависит от времени охлаждения литника, а не от самой детали; необходимость вручную удалять литник от отливки, хранить его и вторично перерабатывать. После удаления литника место впуска, как правило, подлежит дополнительной зачистке.

Для повышения производительности ТПА, уменьшения отходов и поддержания необходимой температуры переработки расплава применяют горячеканальные литниковые системы (ГКС). Конструктивно простейшая ГКС состоит только из одного обогреваемого сопла (nozzle) с одной или двумя зонами нагрева, в то время как универсальная ГКС состоит из обогреваемого коллектора (manifold), к которому подходят одно или несколько сопел. Для управления работой нагревателей ГКС пресс-формы необходимо иметь терморегулятор с количеством зон регулирования, равным числу термопар в системе.

Изготовление холодноканальной системы производится силами компании осуществляющей производство специальных элементов пресс-формы и осуществляющей сборку пресс-формы.

Изготовление горячеканальной системы — дорогостоящее занятие, и на данный момент в мире сложилась ситуация, когда существую определенные компании, производящие горячеканальные элементы и поставляющие из сборочным производствам, так как небольшим производствам пресс-форм нерентабельно иметь собственные мощности для производства горячеканальных систем.

Производителей горячеканальных систем можно условно подразделить на три группы компаний:

• производители стандартных элементов для пресс-форм, указанные выше;

• крупные производители пресс-форм, имеющие возможности производства и продажи ГКС: Schottli AG Mould Technology (Швейцария), Mold & Hotrunner Technology AG (MHT) (Германия), StackTeck (Канада), Husky (Канада);
• компании, специализирующиеся на производстве горячеканальных систем и контроллеров к ним — YUDO (Южная Корея), Mold-Masters (Канада-Германия), Incoe International (Германия), Guenther HeissKanaltechnik GmbH (Германия), THERMOPLAY S.p.A. (Италия), Heitec Heisskanaltechnik (Германия), Hotset Gmbh (Германия), i-mold GmbH & Co. KG. (Германия) , Synventive Molding Solutions (США, Нидерланды), Watlow Company (США), Heatlock (Швеция) и др.

Как правило, производство горячеканальных систем на указанных предприятиях сопряжено с производством термоконтроллеров к ним. Также существуют компании, специализирующиеся на производстве только контролеров для горячеканальных систем. К таким компаниям относятся: Athena Controls, Inc. (США), PMS Systems Ltd (Великобритания, принадлежит Mold-Masters) и др.

Элементы системы охлаждения

Цикл литья более чем на 50% состоит из ремени охлаждения отливки. Для сосздания надежной в работе системы охлажения пресс-формы, технологичной в изготовлении и ремонтнопригодной при эксплуатации, предлагаются разнообразные стандартные детали: быстросъемные соединения, переливы, фортанирующие трубки, турбулизаторы, тепловые требки, теплоотводящие знаки, уплотнительные кольца, зглушки и пробки. Подключение сситемы охлаждения пресс-формы к шлангам источника хладагена (термостат, охладитель, оборотная цеховая магистраль) рекомендуется проводить быстросъемными соединениями, состоящими из ниппеля и муфты.

Элементы системы охлаждения, как правило, присутствуют в каталогах производителей стандартных деталей для пресс-форм. В тоже время существуют компании, специализирующиеся на производстве элементов систем охлаждения.

Обработка пресс-формы

Основная часть обработки элементов пресс-формы проводится на фрезерных станках с ЧПУ и электроэрозионных станках.

Технология обработки предполагает три стадии механической обработки и три — термообработки:
Отжиг — черновая обработка — нормализация — получистовая обработка — закалка — окончательная обработка — хромирование.
• Отжиг необходим любой заготовке для снятия остаточных напряжений;
• При черновой обработке снимается основное количество материала, припуски на рабочие поверхности — 0.5-2 мм.
• Нормализация (отжиг) необходима для снятия основных напряжений в заготовке, это уменьшает риск больших поводок при закалке.
• Получистовая обработка проводится с припуском 0.3-0.1 мм. В процессе этой обработки делается максимально возможная выборка по некаленому материалу и готовится поверхность для окончательной чистовой обработки.
• Закалка — это очень ответственный момент всей технологии. Если не допущены грубые ошибки в технологии, то закалка не выходит за пределы разумного риска.

Этот этап обработки особенно важен, так как именно в этот момент выполняются все точные обработки.

Для достижения необходимой точности обработки часто требуется специальный дорогостоящий инструмент, оправки и приспособления, все работы проводятся импортным высококачественным инструментом.
• Полировка, подгонка и сборка.
Это работа слесаря-инструментальщика. Для каждой конкретной пресс-формы содержание этой работы может быть различным, именно здесь обнаруживаются и исправляются все ошибки. Иногда сборка и испытание пресс-формы вызывает неожиданные проблемы, что увеличивает сроки изготовления.
• Хромирование необходимо для получения высокой поверхностной твердости деталей пресс-формы, подвергающихся повышенному износу. Матрица имеющая твердость 44-46 HRc имеет гарантированный ресурс работы 600-700 тыс. циклов. Срок службы хромированной формообразующей пресс-формы значительно выше.

Описанные этапы изготовления пресс-формы в общих чертах раскрывают технологию и позволяют заказчику сопоставить цену работы и её содержание.

Доводка и испытание пресс-формы

На третьем этапе осуществляется доводка пресс-формы до производства изделия требуемого качества и с заданным временем производственного цикла. Получение пресс-формы заданного качества – основная цель всех описанных выше процессов, и если пресс-форма в рабочих условиях не показывает заданных результатов, необходимо искать ошибки на первых двух этапах. От качества изготовления пресс-формы напрямую зависит длительность доводки пресс-формы – чем тщательней выполнена работа, чем меньшее время потребуется на ее доводку.

Испытание пресс-формы проводится в условиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации пресс-формы.

Важнейшей частью этого процесса является оборудование, на котором осуществляется испытание пресс-форм – термопластавтоматы – в идеале, установленное для испытания пресс-формы оборудование должно соответствовать оборудованию, на котором будет осуществлять производство пластиковых изделий.

Не каждое предприятие, специализирующееся на изготовлении пресс-форм и технологической оснастки, способно спроектировать и изготовить пресс-форму на сложное пластмассовое изделие, соответствующую высоким требованиям современного потребителя. При этом расходы весьма значительны — необходимы высококвалифицированный персонал, время, дорогостоящие материалы и специализированное оборудование для производства пресс-форм. Все это в конечном итоге сказывается на цене. Стоимость нового инструмента из высококачественной стали составляет от 50 до 500 тыс. евро.

Автор: Академия Коньюктуры Промышленных Рынков

Статья о том, как выбрать изготовителя прессформы для литья пластмасс

Источник