background image

Wydzia

ł

Budowy Maszyn i Zarz

ą

dzania 

Instytut Technologii Materia

łó

w

Zakład Tworzyw Sztucznych

IN

IN

Ż

Ż

YNIERIA WYTWARZANIA I: 

YNIERIA WYTWARZANIA I: 

PRZETW

PRZETW

Ó

Ó

RSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH

RSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH

dr inż. Kinga Mencel

kinga.mencel@put.poznan.pl

pokój 801
tel. 665-2787

1

background image

2

background image

3

background image

Formowanie próżniowe polega na równomiernym ogrzaniu 

i uplastycznieniu półwyrobu z tworzywa w postaci płyty lub 

folii  umocowanej  w  ramie  napinającej,  następnie  na 

uformowaniu  ogrzanej  płyty  w  formie  oraz  utrwaleniu 

nadanego kształtu przez oziębienie

FORMOWANIE PR

FORMOWANIE PR

Ó

Ó

Ż

Ż

NIOWE

NIOWE

4

background image

WADY  PROCESU  FORMOWANIA  

WADY  PROCESU  FORMOWANIA  

PR

PR

Ó

Ó

Ż

Ż

NIOWEGO

NIOWEGO

Cena  surowca  (folii  i  p

ł

yt)  jest  ok.  100%  wy

ż

sza  od  ceny 

granulatów do wtrysku.

Powstaj

ą

odpady przy przycinaniu p

ł

yt i oddzielaniu wyprasek od 

arkusza (tzw. a

ż

ur).

Na  du

ż

ych  p

ł

askich  powierzchniach  mog

ą

powstawa

ć ż

eberka           

i pofa

ł

dowania.

Nie  mo

ż

na  formowa

ć

wyrobów  z  otworami.  Otwory  wykonuje  si

ę

w osobnej operacji.

W  przypadku  formowania  negatywowego  wyst

ę

puje  pocienienie 

ś

cianek wyrobu.

Wypraski  wymagaj

ą

najcz

ęś

ciej  dalszej  obróbki  np.  wykrawania, 

wiercenia itp.

5

background image

ZALETY PROCESU FORMOWANIA 

ZALETY PROCESU FORMOWANIA 

PR

PR

Ó

Ó

Ż

Ż

NIOWEGO

NIOWEGO

Ma

ł

y nak

ł

ad inwestycyjny w przeliczeniu na 1 szt. lub na ci

ęż

ar  1 

szt.

Tanie  formy,  co  zmniejsza  ryzyko  przy  uruchamianiu  nowej 

produkcji.

Mo

ż

liwo

ść

szybkiego  wykonania  prototypów  z  ró

ż

nych  tworzyw 

sztucznych.

Proces jest rentowny równie

ż

w przypadku ma

ł

ych serii.

Mo

ż

liwo

ść

uzyskania wyrobów cienkich i bardzo cienkich o du

ż

ych 

powierzchniach.

Krótki cykl pracy, du

ż

a wydajno

ść

.

Przy zastosowaniu form wielokrotnych – jednorazowo uzyskuje si

ę

du

ż

e ilo

ś

ci sztuk.

Du

ż

y wybór surowca.

6

background image

WYMAGANIA STAWIANE  TWORZYWOM  

PRZETWARZANYM  METOD

Ą

FORMOWANIA  

PRÓ

Ż

NIOWEGO

FORMOWANE TWORZYWA POWINNY:

mie

ć

mo

ż

liwie du

ż

y zakres temperatury, w którym warunki formowania 

s

ą

optymalne,

pozwala

ć

na stosowanie du

ż

ego wspó

ł

czynnika g

łę

boko

ś

ci formowania 

H:D,

dobrze „p

ł

yn

ąć

”, tzn. dok

ł

adnie wype

ł

nia

ć

zag

łę

bienia formy,

folie  lub  p

ł

yty  powinny  by

ć

jednorodne,  tzn.  by

ć

wolne  od  p

ę

cherzy 

powietrznych i obcych cia

ł

oraz mie

ć

sta

łą

grubo

ść

,

7

background image

mie

ć

na tyle du

żą

powierzchniow

ą

odporno

ść

ciepln

ą

, aby nie ulega

ć

uszkodzeniom termicznym pod wp

ł

ywem ogrzewania,

wykazywa

ć

po  uformowaniu  dostateczn

ą

udarno

ść

i  odporno

ść

na 

starzenie.

ulega

ć

pod  wp

ł

ywem  ogrzewania  ca

ł

kowitemu  i  jednorodnemu 

zmi

ę

kczeniu  tak,  aby  dawa

ł

o  si

ę

formowa

ć

pod  wp

ł

ywem  ci

ś

nienia 

atmosferycznego,

WYMAGANIA STAWIANE  TWORZYWOM  

PRZETWARZANYM  METOD

Ą

FORMOWANIA  

PRÓ

Ż

NIOWEGO

8

background image

Stosunek  głębokości  do  średnicy  nazywa  się

współczynnikiem głębokości formowania. Praktyka wykazała, 

że dla formowania negatywowego optymalny jest stosunek

tzn., że głębokość formowania, osiągalna w tej metodzie, a 

nie  naruszająca  stabilności  wypraski,  wynosi  na  ogół 40% 

średnicy formy.

4

0,

D

H

====

9

background image

FORMOWANIE PR

FORMOWANIE PR

Ó

Ó

Ż

Ż

NIOWE NEGATYWOWE

NIOWE NEGATYWOWE

Przebieg formowania pr

Przebieg formowania pr

ó

ó

ż

ż

niowego negatywowego            

niowego negatywowego            

rama,  2 

rama,  2 

uszczelka, 3 

uszczelka, 3 

forma, 5 

forma, 5 

kana

kana

ł

ł

y ss

y ss

ą

ą

ce, 

ce, 

formowany arkusz, 

formowany arkusz, 

Formowanie to polega na wci

Formowanie to polega na wci

ą

ą

gni

gni

ę

ę

ciu folii lub p

ciu folii lub p

ł

ł

yty z tworzywa sztucznego w 

yty z tworzywa sztucznego w 

negatywow

negatywow

ą

ą

form

form

ę

ę

(wkl

(wkl

ę

ę

s

s

łą

łą

matryc

matryc

ę

ę

)

)

10

background image

FORMOWANIE PR

FORMOWANIE PR

Ó

Ó

Ż

Ż

NIOWE NEGATYWOWE

NIOWE NEGATYWOWE

FORMOWANIE PR

FORMOWANIE PR

Ó

Ó

Ż

Ż

NIOWE NEGATYWOWE

NIOWE NEGATYWOWE

Z CZ

Z CZ

ĘŚ

ĘŚ

CIOWYM PRZYTRZYMANIEM FOLII

CIOWYM PRZYTRZYMANIEM FOLII

11

background image

FORMOWANIE PR

FORMOWANIE PR

Ó

Ó

Ż

Ż

NIOWE NEGATYWOWE

NIOWE NEGATYWOWE

Z MECHANICZNYM ROZCI

Z MECHANICZNYM ROZCI

Ą

Ą

GANIEM

GANIEM

Przebieg formowania próżniowego negatywowego            
z mechanicznym rozciągaczem arkusza;

1 – stempel,  2 – grzejnik, 3 – uchwyt, 4 – formowany arkusz,             5 –
forma

12

background image

Formowanie negatywowe metod

Formowanie negatywowe metod

ą

ą

"

"

Air cushion control

Air cushion control

A) przygotowanie do formowania 

i podgrzania folii,

B) otwarcie zaworu (5) i nadmuch 

gorącego powietrza pod 
ciśnieniem od 3 do 5 bar od 
strony formy negatywowej 
oraz stempla, który w tym 
czasie przesuwa się w dół,

C) i D) dalszy ruch stempla w dół z 

równoczesnym nadmuchem 
sprężonego powietrza 
(rozciąganie folii na poduszce 
powietrznej),

E) odłączenie nadmuchu, 

podłączenie do próżni 
(zaworem 6) w celu 
ostatecznego uformowania 
wyrobu, wycofanie się
stempla.

13

background image

1- rolka folii, 2,3 – rolki opasuj

ą

ce, 4- b

ę

ben obrotowy, 5 - grzejniki, 6 - urz

ą

dzenie ch

ł

odz

ą

ce, 

7 - folia z uformowanymi kszta

ł

tami.

Ci

ą

g

ł

a produkcja kszta

ł

tek 

metod

ą

negatywow

ą

.

, 8 - urz

ą

dzenie nape

ł

niaj

ą

ce, 9 - folia s

ł

u

żą

ca do zamykania nape

ł

nionych 

kszta

ł

tek, 10 - urz

ą

dzenie do zamykania nape

ł

nionych kszta

ł

tek, 11 - urz

ą

dzenie 

wycinaj

ą

ce zamkni

ę

te i nape

ł

nione kszta

ł

tki.

background image

FORMOWANIE PR

FORMOWANIE PR

Ó

Ó

Ż

Ż

NIOWE POZYTYWOWE

NIOWE POZYTYWOWE

Stosowane  formy  w  tej  metodzie  maj

Stosowane  formy  w  tej  metodzie  maj

ą

ą

kszta

kszta

ł

ł

wypuk

wypuk

ł

ł

ych  stempli,  na  kt

ych  stempli,  na  kt

ó

ó

re  naci

re  naci

ą

ą

gana  jest  folia  lub 

gana  jest  folia  lub 

p

p

ł

ł

yta w procesie formowania 

yta w procesie formowania 

15

background image

Rozciąganie  mechaniczne  folii  (ruchem 
ramy  zaciskowej  w  dół), 

1-

rama 

obciągająca, 

2-

folia 

tworzywa 

sztucznego,  3- forma  pozytywowa,  4-
otwory łączące przestrzeń formowania z 
komorą próżniową (e 0,3 - 0,5 mm
)

Schemat formowania pozytywowego z 
powietrzno-mechanicznym rozciąganiem folii

a - nagrzewanie i rozdmuch, b - ruch stempla 
do góry, rozciąganie mechaniczne, a 
następnie formowanie próżniowe

16

background image

Nagrzany  arkusz  jest  powoli  wciągany  do 
komory  próżniowej.  Przez  opuszczenie  formy 
spełniającej  rolę tłoka  następuje  zamknięcie 
przestrzeni  między  formą i  arkuszem  skąd 
następnie usuwa się powietrze. Równocześnie 
lekkie nadciśnienie w komorze ułatwia proces 
formowania. Metoda ta stosowana jest często 
do laminowania próżniowego.

metoda "

metoda "

Snap

Snap

-

-

back

back

17

background image

Porównanie metod formowania próżniowego

Metodę negatywową:

1.

otrzymanie 

przedmiotów

stosunkowo 

małej 

głębokości 

względnie prostych kształtach

2.

przy      otrzymywaniu      wyprasek      o   
bardzo   małych   powierzchniach   w   
formach wielokrotnych

3.

wszędzie 

tam, 

gdzie 

po 

stronie 

zewnętrznej 

(widocznej) 

wypraski 

należy  otrzymać wyraźne  kontury  i 
rysunki

4.

tam,  gdzie  pocienienie  materiału  nie 
wpływa ujemnie na jakość wypraski

Metodę pozytywową:

1.

do  formowania  dużych  pojedynczych 
wyprasek, 

wymagających 

równomiernego 

rozkładu 

grubości 

ścian

2.

do 

formowania 

formach 

wielokrotnych 

3.

tam,  gdzie  istotna  jest  staranność w 
uformowaniu 

powierzchni 

wewnętrznej

4.

wymagana  jest  duża  wytrzymałość
mechaniczna 

ścianki 

dolnej 

niewielkie jej pocienienie

background image

Wady wyrobów formowanych próżniowo

1. Niektóre  tworzywa  sztuczne  mają wąski  zakres  temperatury 

przetwórstwa  (np.  twarde  folie  PVC  o  grubości 

<<<<

0,5  mm).                 

W  związku  z  tym  występują tendencje  niedogrzewania  lub 

przegrzewania.

2.  Tworzenie  się tzw.  żeberek.  Wszędzie  tam,  gdzie  w  formie 

negatywowej długie lub głębokie powierzchnie w kształcie rynien lub 

rowków,  mogą powstać fałdy  czyli  tzw.  żeberka.  Wada  ta  zależy  od 

rodzaju i jakości formowanego tworzywa. 

3. Pocienienie ścianek, czyli otrzymywanie wyrobów o nierównomiernej 

grubości ścianek.

19

background image

20

Formy

·

Gips

Tani,  szybko  dający  się formować.  Jest  porowaty,  więc  nie  wymaga  stosowania 

kanałów  ssących,  dzięki  czemu  możliwie  jest  precyzyjne  formowanie  drobnych 
szczegółów. Zalecany jest, gdy chodzi o uformowanie niewielkiej liczby kształtek. W 
przypadku  form  o  dużej  powierzchni  wymaga  wzmocnienia  za  pomocą żelaznych 
sztabek  lub  drutu,  aby  gips  mógł się oprzeć ciśnieniu  występującemu  przy 
formowaniu.  Ze  względu  na  konieczność

otrzymywania  możliwie  gładkiej 

powierzchni  formy  należy  używać

gipsu  twardego  tzw.  azbestowego  lub 

modelowego.

·

Drewno

Tani surowiec, dający się szybko i łatwo obrabiać. Formy drewniane są nietłukące, 
mają dobrą wytrzymałość i  można  w  nich  formować również delikatne  zarysy. 
Trwałość ich jest ograniczona, nie są odporne na działanie ciepła oraz wilgoci i nie 
utrzymują stałości  wymiarów.  Drewno,  najlepiej  z  olchy,  brzozy  i  klonu,  powinno 
być dobrze wysuszone i sklejane z kilku warstw. Pozwala na wykonanie przeciętnie 
500 formowań a  ponadto  istnieje  możliwość zaszpachlowania powstałych  rys  i 
pęknięć.

background image

21

·

Laminaty

Cena  ich  jest  dość wysoka  a  obróbka  pracochłonna,  jednak  formy  wykonane 
z laminatów pozwalają na formowanie nieograniczonej liczby sztuk, mają dobrą
wytrzymałość mechaniczną i  stałość wymiarów  oraz  znakomitą gładkość
powierzchni.  Laminaty  są tworzywami  warstwowymi,  w  których  warstwy 
drewna  (Lignofol),  papieru  (Pertinax)  lub  tkanin  (Novotext)  połączone  są
tworzywami  sztucznymi.  Są odporne  na  podwyższoną temperaturę,  wykazują
niewielką przewodność cieplną,  mają bardzo  dobre  właściwości  mechaniczne  i 
dają się łatwo polerować

Metale

Pozwalają na formowanie dowolnej liczby sztuk, mają bardzo dobrą wytrzymałość
mechaniczną,  zachowują trwałość wymiarów  i  mają gładkie  powierzchnie. 
Poważną wadą jest  dość długi  czas  wykonywania  formy,  a  metal  czasami  czerni 
wypraski.  Formy  metalowe  pozwalają na  zastosowanie  chłodzenia,  co  jest 
szczególnie 

wskazane 

w

przypadkach 

produkcji 

masowej  w 

formach 

wielokrotnych.

background image

22

·

Masa ceramiczna

Formy  pozwalają na  formowanie  dużej  liczby  sztuk,  są tanie  w  wykonaniu, 
wykazują dobrą trwałość wymiarów  i  są łatwe  w  konserwacji.  Mają jednak 
ograniczoną wytrzymałość w  przypadku  drobnych  zarysów  formy,  są tłukące, 
nieodporne na uderzenia i mają małą gładkość powierzchni. Powierzchnia formy 
daje  się polerować.  Podczas  pracy  stykając  się z  gorącym  tworzywem,  forma 
ogrzewa się do stosunkowo wysokiej temperatury, co nie jest wskazane ze względu 
na  jakość wyprasek  oraz  powoduje  obniżenie  tempa  pracy.  W  związku  z  tym 
konieczne jest zastosowanie chłodzenia formy.

Cement

Formy  cementowe  są tanie  i  proste  w  wykonaniu,  wykazują dobrą trwałość
wymiarów  oraz  pozwalają na  formowanie  dużej  liczby  sztuk.  Są dosyć
chropowate, 

co 

ogranicza 

możliwość

odtwarzania 

zarysów. 

Cement 

wykorzystywany  jest  dość rzadko,  co  najwyżej  do  form  małych  o  niezbyt  dużym 
ciężarze. Kontury powinny być gładkie i przebiegać łagodnymi łukami

background image

23

·

Tworzywa sztuczne

Formy  z  żywic  poliestrowych  otrzymywane  są przez  odlewanie  na  modelach 
drewnianych.  Są trwałe  i  mają dobrą przewodność cieplną.  Wadą jest  zanik 
tworzywa w czasie utwardzania oraz trudności z obróbką mechaniczną; nadają
się więc  do  wyrobu  form  nie  wymagających  ścisłego  przestrzegania  tolerancji 
wymiarowych.  Natomiast  formy  z  żywic  fenolowych  charakteryzują się
trwałością wymiarów, odpornością na ścieranie oraz dają się dobrze polerować. 
W celu zwiększenia ich wytrzymałości mechanicznej stosuje się włókno szklane.

background image

24

Kanały ssące

Kanały  ssące  są to  otwory  wywiercone  w  formie,  które  służą do 
szybkiego  usuwania  powietrza  znajdującego  się między  folią a  formą, 
jak również do doprowadzenia sprężonego powietrza przy wyjmowaniu 
wypraski  lub  wydmuchiwania  folii.  Ich  średnica  określona  jest  przez 
grubość formowanego  materiału,  ponieważ z  jednej  strony  muszą być
dostatecznie  duże,  aby  umożliwić wystarczająco  szybkie  i  skuteczne 
wessanie,  a  drugiej  strony  nie  mogą być zbyt  duże,  ponieważ w 
przeciwnym  razie  odciskałyby  się na  wyprasce.  Kanały  powinny 
znajdować się wszędzie tam, gdzie folia formowana jest w końcowej fazie 
procesu, czyli we wszystkich zagłębieniach, nożach i profilach formy.

background image

25

To wszystko na dzisiaj !!!

dzi

ę

kuj

ę

background image

26

background image

27

background image

28

background image

29

background image

30

background image

31

background image

32

background image

33

background image

34

background image

35

background image

36

background image

37

background image

38

background image

39

background image

40

background image

41

background image

42

background image

43

background image

44

background image

45

background image

46

background image

47

background image

48

background image

49

background image

50

background image

51

background image

52

background image

53

background image

54

background image

55

background image

56

background image

57

background image

58

background image

59

background image

60