אורך חיי התבנית

שיפור תפקוד ואורך החיים של תבניות להזרקת מוצרי פלסטיק

בקרב אנשי מקצוע מתחום הזרקת הפלסטיק מוכרת העובדה כי התבנית (MOLD) היא המרכיב הקריטי והיקר בתהליך הזרקת הפלסטיק. במקרים מסוימים עלות התבנית יכולה להגיע למאות אלפי שקלים ויותר, מבלי להתייחס לעלויות האחזקה השוטפת.למרות העובדה שתבניות מיוצרות מפלדות קשות, תהליך הייצור בו מוזרקים פולימרים מותכים בטמפרטורות ולחצים גבוהים במספר עצום של מחזורי ייצור מביא בהכרח לשחיקה בתבנית. השחיקה בתבנית מתבטאת בפגיעה בגימור פני השטח של הפלדות וכן בחלקים נעים כמו זרקנים, מובילים עגלות ועוד. אפילו חומרים תרמו פלסטיים אגרסיביים כלפי הפלדה וגורמים לפגיעה שמזכירה שחיקה של נייר זכוכית. יש חומרים דביקים או קורוזיביים שפוגעים בפני השטח במשך הזמן. שבבים שנוצרים בד"כ בעת חליצת המוצר נדבקים וגורמים למעיכות מיקרוסקופיות בפני השטח.כיום כשהשימוש בחומרים מורכבים הולך וגובר גם השחיקה בתבניות מחמירה. החומרים המורכבים משלבים בתוכם סיבי זכוכית, כדוריות ותוספים נוספים שרק מחמירים את השחיקה בתבניות. בדיוק מהסיבות הללו בפיתוח תבניות עושים שימוש גובר בציפויים שונים מפחיתי שחיקה כדי לשמר את ההשקעה העצומה בתבנית להאריך את אורך החיים ולהפחית בהוצאות האחזקה השוטפות.

הציפויים הללו מותאמים לשימוש הן במשטחי התבנית הנייחים וכן בחלקים הנעים כגון זרקנים ועגלות. ישנו מגוון גדול של ציפויים וטכנולוגיות. חלקן קשורות לציפויים מבוססי פחמן או PVD &PACVD  שיוצרים פילם דקיק על החומר כאשר בכל הטכניקות המטרה זהה – להשיג פני שטח קשים יותר כדי להגן בפני הפגיעות שסקרנו.

מוצרים מחוזקים בסיבי זכוכית

בתעשיית הרכב יצרנים נותנים משקל רב יותר לעיצוב והפחתת משקל החלקים. בהתאמה מתכננים בתעשיית הרכב עושים שימוש גובר בסיבי זכוכית לחיזוק חלקים שונים, במיוחד פגושים. התוצאה המתקבלת מאפשרת חוזק גבוה לצד הפחתת משקל.בתוך התבנית מתפתחים לחץ וטמפרטורות גבוהות ממה שהיה נהוג בעבר בטכניקת הזרקת הפלסטיק. אפשר לומר שהפרמטרים עלו בין פי 2 לפי 4 ממה שהיה נהוג פעם. באופן בלתי נמנע זה יוצר יותר חיכוך שיכול לגרום לפולימרים כמו פוליאתילן או פוליפרופילן להיות פחות יציבים במהלך ההתגבשות. כדי לפצות, תוספת סיבי זכוכית משמשים לרוב כדרך חסכונית ליצירת חלק קל וחזק יותר השומר על גמישות מסוימת.בתחילה, כאשר נעשה שימוש בסיבי זכוכית זעירים יחסית הדבר לא היווה בעיה מכיוון שזה לא השפיע על התייצבות החומרים באופן משמעותי. בנוסף תוספת סיבי הזכוכית תרמה בכך שנוצר "ניקיון" של סימנים הנגרמים כתוצאה מגזים לכודים בחלל המובלעת.עם זאת, סיבי הזכוכית הארוכים הפופולריים כיום שוחקים יותר, וכתוצאה מכך נוצרים חתכים מיקרוסקופיים בחללי התבנית ולאורך ה RUNNER זאת כתוצאה מקצוות חדים ומשוננים וקשיות של עד 1200 HV. זה יכול ליצור בעיות משמעותיות, במיוחד לאורך קו החלוקה. 

הקשחת פני השטח באמצעות ניטרציה

טיפול ניטרציה מגדיל את קשיות פני השטח של התבנית עד 1400 HV. זה הופך את התבניות לחזקות באופן משמעותי (כולל מול סיבי זכוכית ארוכים) ומקטין את הצטברות השאריות והשחיקה שמקובל לפגוש בשימוש בחומרים אלו. יתרון נוסף בטכנולוגיה זאת הוא בכך שלא מדובר "בציפוי" שמוסיף שכבה על פני השטח ולכן לא קיים אפקט של שינוי במידות המוצר הסופי. בתהליך של ניטרציה אפשר לטפל בפלדה בסיסית ולהקשיח שכבה של כ 100 מיקרון העליונים הרבה מעל 65 Rockwell hardness. שאר הפלדה לא מושפעת וכך מושג תחליף איכותי לפלדות כרום קשות.

במצב זה כאשר המשטח קשה יותר התיקונים והליטוש מחדש קטנים עד 80% והפגיעה של סיבי הזכוכית או תוספים אחרים שנהוגים מופחתת, זאת מניסיונם של אנשי מקצוע בתחום. כך היצרנים יכולים לייצר הרבה יותר יחידות לפני שהם נדרשים לעצור את המכונה לצורך נקיונות או תיקונים, וזאת מכיוון שהפלדה פשוט עמידה יותר.

משטחי פוליש ברמה של ראי בתבניות פלסטיק מאד רגישים, לשריטות מכות ולקורוזיה שפוגעת גם בתקופת האחסנה של התבנית. טיפול שמציע חברת Oerlikon Balzers אידיאלי לשיפור המצב בתבניות כאלו. תבניות כאלו בעולם הרכב משמשות לייצור של רכיבים רבים בייחוד בתחום הפנסים השונים.  המשטחים המלוטשים ברמת ראי בתבניות הזרקת פלסטיק רגישים מאוד ולכן דורשים הקפדה יתרה על ניקיון והגנה. במקרה שלא נשמרת סביבת עבודה נקיה מספיק יחדרו אבק וחלקיקים אחרים לתבנית וישפיעו על איכות המוצר.

ציפוי PVD   למובלעות וחלקים נעים

למובלעות בתבניות הזרקה לחלקים נעים, גרעינים ומובילים ניתן ליישם ציפויים בשיטה שנקראת physical vapor deposition (PVD) coatings. טכנולוגיה זו מיושמת במטרה למניעת שחיקה בתבניות. כשעושים ציפוי מבוסס פחמן על רכיבים בתבניות ההזרקה, אפשר להאריך אורך חיים ולאפשר משך ייצור גדול יותר בין תיקונים.

לסיכום:

סקרנו משמעויות שונות שצריך לקחת בחשבון בהקשר לבחירת סוג הפלדה והציפוי הנדרש בהתאםלאופי העבודה של התבנית ובהתאם לעומסים הלחצים ורמת השחיקה של החומר אותו מזריקים. 

לקבלת תוצאות איכותיות בכל פרויקט ופרויקט.

בחירה באטב פלסטיק להוביל את הפרויקט שלךתבטיח תוצאות לשביעות רצונך.