PL188443B1 - Sposób i urządzenie do nieciągłego formowania tworzyw sztucznych, zwłaszcza prasowania lub prasowania przetłocznego z tłoczeniem - Google Patents

Abstract

1. Sposób nieciaglego formowania tworzyw sztucznych, zwlaszcza prasowania lub prasowania prze- tlocznego z tloczeniem poprzez przetlaczacie objetosci, we wnece w którym energie formowania dostarcza sie do formowanego materialu poprzez co najmniej dwie ru- chome czesci powierzchni wneki, przy czym co najmniej jedna polówka narzedzia zawiera jedna lub kilka, ru- chomych wzgledem niej czesci i co najmniej czesc ener- gii formowania dostarcza sie przez ruch tych czesci wzgledem siebie, zas podczas, calego procesu formowa- nia steruje sie w sposób zróznicowany czasowo i prze- strzennie dostarczaniem energii formowania, znamienny tym, ze w dostarczaniu energii formowania w calym procesie uczestniczy jedynie czesc calej, nierównoleglej do kierunku ruchu, powierzchni wneki co najmniej jednej polówki narzedzia 7. Urzadzenie do nieciaglego formowania two- rzyw sztucznych, zwlaszcza prasowania lub prasowania przetlocznego z tloczeniem, we wnece utworzonej przez dwie polówki narzedzia, znamienne tym, ze co najmniej dwie czesci (3, 4, 5) tworzace powierzchnie wneki sa uksztaltowane ruchomo, przy czym co najmniej jedna polówka (1, 3, 4, 5) narzedzia zawiera jedna lub kilka, ruchomych wzgledem niej czesci (3, 4, 5) Fig. 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do nieciągłego formowania tworzyw sztucznych, zwłaszcza prasowania lub prasowania przetłocznego z tłoczeniem.

Zarówno przy przedstawianiu stanu techniki, jak też wynalazku, stosowane są pojęcia, definiowane w sposób następujący:

Użyte pojęcie „wnęki” odnosi się do zmiennej podczas procesu formowania zarówno w odniesieniu do powierzchni, jak też do swej objętości, przestrzeni ograniczonej powierzchniami narzędzi oraz powierzchniami, wzdłuż których narzędzie jest zamykane. Utworzona

188 443 przez narzędzie wnęka jest na zakończenie procesu formowania identyczna z geometrią wytwarzanego produktu (elementu konstrukcyjnego). Wnęka jest zazwyczaj ograniczona powierzchniami dwóch połówek narzędzia. Wnęki dodatkowe (na przykład kanały przepływowe), istotne dla procesu formowania, lecz nie należące do geometrii elementu konstrukcyjnego, nie są objęte pojęciem „wnęki”.

Pod pojęciem „zasilonej produktem wnęki” rozumiana jest część względnie częściowa objętość wnęki, która w danym punkcie czasowym procesu formowania jest napełniona formowanym materiałem.

Pojęciem „zasilonej produktem powierzchni” określana jest ta powierzchnia wnęki, która w danym punkcie czasowym procesu formowania styka się z formowanym materiałem.

Zasada procesu formowania (względnie procesu nadawania kształtu) poprzez przetłaczanie masy polega na tym, że na formowaną masę wywiera się ciśnienie, zmuszając ją do przyjęcia określonego kształtu. Pod pojęciem „prowadzania energii do formowanego materiału” rozumiane jest wprowadzanie energii mechanicznej do formowanego materiału w agregatach zewnętrznych lub poprzez odpowiedni ruch zasilonych produktem powierzchni wnęki.

Nieciągłe formowanie tworzyw sztucznych we wnęce rozpoczyna się redukcją wnęki i kończy w chwili, gdy wnęka jest całkowicie napełniona formowanym materiałem (faza napełniania). Faza dotłaczania w procesie formowania celem kompensacji skurczu nie jest objęta pojęciem „nieciągłego formowania tworzyw sztucznych poprzez przetłaczanie objętości we wnęce”.

Procesy według stanu techniki, w których można zastosować niniejszy wynalazek, są następujące:

Pojęciem „procesów prasowania” według stanu techniki określa się technologiczne sposoby formowania, w których zasada przetłaczania masy jest realizowana bezpośrednio we wnęce. Przy zamykaniu sztywnych połówek narzędzia podczas procesu formowania następuje zmniejszenie odstępu pomiędzy obiema połówkami narzędzia, co z kolei powoduje zmniejszenie objętości wnęki. Wraz z redukcją stopnia otwarcia narzędzia energia formowania jest wprowadzana w formowany materiał przez zasilone produktem powierzchnie wnęki.

W sposobach prasowania według stanu techniki całą masę materiału umieszcza się bezpośrednio przed rozpoczęciem procesu prasowania w otwartej wnęki. Sam proces prasowania rozpoczyna się ruchem jednej lub obu połówek narzędzia, przy-czym decydujące dla procesu formowania wprowadzanie energii do formowanego materiału zachodzi przez zasiloną produktem powierzchnię wnęki. Wraz z postępującym zmniejszaniem stopnia otwarcia narzędzia podczas procesu formowania powiększa się zasilona produktem powierzchnia wnęki. Proces prasowania zostaje zakończony, gdy przerwane zostają ruchy połówek narzędzia, w związku z czym nie zachodzi już dostarczanie energii. Podczas ruchu zamykającego połówek narzędzia ruchome części tych połówek, stanowiące powierzchnię wnęki, jak wypychacz lub suwak, sczepiają się ze sobą w swym, odpowiadającym zarysowi, położeniu podstawowym, w związku z czym zarysy powierzchni wnęki obu połówek narzędzia można przez cały proces prasowania uważać za sztywne.

Zasada przetłaczania objętości powoduje, że podczas procesu formowania dochodzi do „przepływów materiału”. Rząd wielkości ruchu materiału, a tak że obciążenia materiału podczas procesu formowania w procesach prasowania umożliwia także podział procesów prasowania na prasowanie tłoczone i prasowanie z płynięciem uplastycznionego materiału.

Pod pojęciem prasowania tłoczonego należy rozumieć formowanie do postaci wypraski, w ramach którego wprowadzane do otwartej wnęki tłoczywo odpowiada swym kształtem w dużym stopniu zrzutowanej powierzchni zarysu elementu konstrukcyjnego, dzięki czemu podczas procesu prasowania tłocznego nie są potrzebne długie drogi płynięcia prasowanego materiału. W procesie prasowania tłocznego energia prasowania, dostarczona przez zamykający ruch połówek narzędzia, ulega w przeważającej części rozłożeniu na ograniczone lokalnie, plastyczne odkształcenia materiału oraz pracę ściskania.

W sposobie prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału według stanu techniki przed rozpoczęciem procesu prasowania całe tłoczywo umieszcza się we wnęce, przy czym masa wprowadzonego tłoczywa odpowiada masie elementu konstrukcyjnego. W procesie prasowania zdolność płynięcia przeznaczonego do prasowania materiału w wybranych warun4

188 443 kach technologicznych (ciśnienie, temperatura, czas) wykorzystuje się do tego, by napełnić wnękę. Ponieważ w procesie prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału wprowadzone do otwartej wnęki tłoczywo jest w swym kształcie znacznie mniejsze niż zrzutowane powierzchnie zarysu elementu konstrukcyjnego, formowanie umieszczonego w narzędziu materiału w element konstrukcyjny odbywa się w drodze pokonywania długich dróg płynięcia.

W jednym z wariantów sposobu prasowania, mianowicie prasowaniu przetłocznym, część powierzchni cylindra przetłocznego zawiera część jednej połówki narzędzia. W prasowaniu przetłocznym objętość materiału, odpowiadającą całkowicie zamkniętej wnęce, umieszcza się bezpośrednio przy otwartych połówkach narzędzia we wnęce, utworzonej dodatkowo przez cylinder przetłoczny. Wówczas połówki narzędzia zamyka się na zadany wymiar, bez dostarczania energii formowania. Decydujące doprowadzenie energii do formowanego materiału odbywa się wyłącznie poprzez zasiloną produktem powierzchnię cylindra przetłocznego, poruszającego się jako sam w sobie sztywny element. Proces formowania kończy się ruchem cylindra przetłocznego w chwili, gdy geometria całej powierzchni wnęki jest identyczna z żądaną geometrią. elementu konstrukcyjnego.

W stanowiącym szczególną odmianę prasowania przetłocznego prasowaniu przetłocznym połączonym z tłoczeniem, odpowiadające masie elementu konstrukcyjnego tłoczywo wprowadza się najpierw od zewnątrz przez kanały przepływowe do jeszcze nie całkowicie zamkniętego narzędzia. Odbywa się to poprzez dostarczanie energii formowania do formowanego materiału w zewnętrznych agregatach, na przykład przez wtryskarki (proces wtryskowy). Dalsze formowanie umieszczonego we wnęce materiału aż do uzyskania ostatecznej geometrii elementu konstrukcyjnego zachodzi w znany sposób wraz z ruchem zamykającym jednej lub obu połówek narzędzia (proces tłoczenia). Decydujące w procesie tłoczenia wprowadzanie energii do umieszczonego we wnęce materiału zachodzi wyłącznie przez ruch zamykający sztywnych połówek narzędzia. Podczas ruchu zamykającego połówek narzędzia ruchome części tych połówek, które należą do zarysu powierzchni wnęki, jak wypychacz lub suwak, sczepiają się ze sobą w swym, odpowiadającym zarysowi, położeniu podstawowym. Proces zamykania wnęki podczas procesu tłoczenia stanowi proces prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału.

Praktycznie we wszystkich wymienionych wyżej sposobach istotną trudność sprawia optymalizacja własności reologicznych procesu formowania. Po pojęciem optymalizacji własności reologicznych procesu formowania należy rozumieć realizację optymalnych przebiegów czoła strumienia materiału prasowanego, długości dróg płynięcia i parametrów ciśnieniowych podczas fazy napełniania. Ponadto często pożądana jest określona orientacja, zwłaszcza w tworzywach zbrojonych włóknem, co jednak z ledwością można zrealizować przy użyciu procesów prasowania według stanu techniki. Ze względów manipulacyjnych do otwartej wnęki narzędzia można włożyć jedynie kilka wkładek, najczęściej tylko jedną, i to nie w miejscach optymalnych dla procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału. Z uwagi na proces wytwarzania elementów prasowanych narzucone są często zadane geometrie wkładek, co dodatkowo utrudnia optymalizację procesu.

Pierwszorzędne znaczenie w procesie prasowania ma często całkowite wypełnienie wnęki prasowanym materiałem przy nadal dopuszczalnych parametrach technologicznych i ustalonych siłach prasowania, a także mechanicznej lub hydraulicznej wydajności istniejących maszyn. Siły prasowania potrzebne do zamknięcia narzędzia są pod koniec procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału wyjątkowo duże, w związku z czym całkowite napełnienie narzędzia wymaga użycia bardzo dużych energii, przede wszystkim zaś wydajności prasowania. Dlatego też prasy, stosowane do procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału, naieży dostosować do tej wydajności, co między innymi osiąga się tai:, że dużą energię kinetyczną ruchomych połówek narzędzia wykorzystuje się do zwiększenia maksymalnej wydajności prasowania, co jednak wiąże się ze znacznymi nakładami na sterowanie i regulację tej energii. Ponadto w procesie prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału istnieje silna tendencja do przechylania się narzędzia podczas zamykania jego połówek, której wyeliminowanie również wymaga znacznych nakładów technicznych.

Nieciągły proces prasowania według stanu techniki powoduje ogromny wzrost zużycia energii i wydajności prasowania. Znajduje to odbicie w znacznych nakładach, wysokich kosz188 443 tach inwestycyjnych dla odpowiednio dużych, dokładnie pracujących pras oraz w wysokich kosztach energii procesu prasowania. Poza tym proces formowania w prasowaniu z płynięciem uplastycznionego materiału według obecnego stanu techniki jest w dużej mierze nieobojętny w aspekcie kontroli prasowania.

Celem wynalazku jest zredukowanie sił, energii i wydajności prasowania, potrzebnych przy formowaniu tworzyw sztucznych w procesie prasowania, co pozwoli poczynić znaczne oszczędności w zakresie energii i sprzętu.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest zatem sposób nieciągłego formowania tworzyw sztucznych, zwłaszcza prasowania lub prasowania przetłocznego z tłoczeniem, poprzez przetłaczanie objętości we wnęce, w którym energię formowania dostarcza się do formowanego materiału poprzez co najmniej dwie ruchome części powierzchni wnęki, przy czym co najmniej jedna połówka narzędzia zawiera jedną lub kilka, poruszanych względem niej części i co najmniej część energii formowania dostarcza się przez ruch tych części względem siebie, zaś podczas całego procesu formowania steruje się w sposób zróżnicowany czasowo i przestrzennie dostarczaniem energii formowania, charakteryzujący się tym, że w dostarczaniu energii formowania w całym procesie uczestniczy jedynie część całej nierównoległej do kierunku ruchu, powierzchni wnęki co najmniej jednej połówki narzędzia.

Korzystnie, cały formowany materiał już na początku procesu formowania znajduje się we wnęce.

Korzystnie, podczas procesu formowania wprowadza się formowany materiał z zewnątrz do wnęki.

Korzystnie, znajdujący się we wnęce, formowany materiał tłoczy się najpierw częściowo poprzez ruch jednej połówki narzędzia do zapasu, który tworzy się poprzez cofnięcie ruchomej części powierzchni wnęki w ujemnej pozycji względnej, a następnie poprzez dodatni ruch względny tej ruchomej części powierzchni wnęki tłoczy się go z zapasu do innych obszarów wnęki.

Korzystnie, podczas procesu formowania występują długie drogi płynięcia materiału.

Korzystnie, formowanie odbywa się poprzez lokalne płynięcie plastyczne.

Urządzenie do nieciągłego formowania tworzyw sztucznych, zwłaszcza prasowania lub prasowania przetłocznego z tłoczeniem, we wnęce utworzonej przez dwie połówki narzędzia, odznacza się według wynalazku tym, że co najmniej dwie części tworzące powierzchnię wnęki są ukształtowane ruchomo, przy czym co najmniej jedna połówka narzędzia zawiera jedną lub kilka, ruchomych względem niej części.

Korzystnie, ruchome części stanowią prasy dodatkowe.

Korzystnie, prasy dodatkowe mają postać pras hydraulicznych.

Korzystnie, prasy dodatkowe mają postać pras mechanicznych.

Korzystnie, prasy dodatkowe mają postać wypychaczy lub suwaków.

Ruchami powierzchni wnęki steruje się korzystnie tak, że zapobiega się zatrzymaniom frontów czoła strumienia tworzywa względnie realizuje się zamierzone przepływy reologiczne i parametry ciśnieniowe podczas formowania, co ma pozytywny wpływ na osiąganą jakość elementów konstrukcyjnych, możliwości kształtowania elementów konstrukcyjnych oraz stabilność całego procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału.

Wspomniane postaci wykonania odnoszą się wyłącznie do zasady przetłaczania objętości wewnątrz wnęki, niezależnie od tego, czy przed rozpoczęciem procesu formowania cały formowany materiał, odpowiadający elementowi konstrukcyjnemu, znajduje się w otwartej wnęce narzędzia, czy też przetłaczanie objętości wewnątrz wnęki zachodzi symultanicznie z zewnętrznym dostarczaniem formowanego materiału do wnęki. Zgodnie z powyższym cały formowany materiał juz na początku procesu formowania może znajdować się we wnęce. Możliwe jest jednak również rozwiązanie, w którym podczas procesu formowania wprowadza się formowany materiał z zewnątrz do wnęki.

Wymienione postaci wykonania odnoszą się zarówno do procesów formowania, w których wprowadzany do wnęki, formowany materiał musi pokonać duże przemieszczenia w postaci dróg płynięcia materiału, jak też do procesów, w których już niewielkie przemieszczenia materiału w postaci lokalnego płynięcia plastycznego względnie lokalnych odkształ6

188 443 ceń plastycznych wystarczają do tego, by dokładnie wypełnić geometrię zamkniętej na zadany wymiar wnęki, co gwarantuje osiągnięcie żądanego kształtu elementu konstrukcyjnego.

Kolejna korzystna postać wykonania wynalazku polega na tym, że znajdujący się we wnęce, formowany materiał tłoczy się najpierw częściowo poprzez ruch jednej połówki narzędzia do zapasu, który tworzy się poprzez cofnięcie ruchomej części powierzchni wnęki w ujemnej pozycji względnej, a następnie poprzez dodatni ruch względny tej ruchomej części powierzchni wnęki tłoczy się go z zapasu do innych obszarów wnęki. Materiał formowany podczas ruchu zamykającego narzędzia tłoczy się przy tym najpierw do zapasu, który, jak wspomniano wyżej, tworzy się wskutek tego, że część powierzchni wnęki cofa się, czyli wykonuje ujemny ruch względny, przechodząc tym samym w ujemną pozycję względną, a następnie porusza się ponownie w kierunku wnęki, to znaczy wykonuje dodatni ruch względny. Ten dodatni ruch względny powoduje przetłaczanie materiału z zapasu do innych obszarów wnęki. Poprzez odpowiednie ustawienie i ukształtowanie jednego lub kilku takich zapasów można w całości wyeliminować duże siły prasowania, które według stanu techniki są potrzebne pod koniec procesu prasowania.

Dodatni ruch względny ruchomej części powierzchni wnęki w celu opróżnienia zapasu rozpoczyna się korzystnie dopiero wówczas, gdy wszystkie pozostałe powierzchnie narzędzia osiągną swe położenie końcowe i nie wykonują już żadnych ruchów.

Niezbędne do formowania w procesie prasowania energie, wydajności i maksymalnie dopuszczalne siły zamykania można w ramach niniejszego wynalazku dopasować indywidualnie w optymalny sposób do istniejących wielkości maszyn, w związku z czym można tu wykorzystać również mechaniczne systemy zamykania i blokowania, co z kolei pozwala na racjonalne wytwarzanie elementów konstrukcyjnych o najróżniejszych wielkościach.

Niniejszy wynalazek umożliwia ponadto zmniejszenie do minimum nakładów technicznych na urządzenia sterujące i regulacyjne, wymagane z uwagi na kinetykę występujących energii oraz wyeliminowanie znacznej skłonności do przechylania narzędzia podczas procesu prasowania, co w ostatecznym rozrachunku istotnie obniża koszty odpowiadającego wynalazkowi urządzenia.

Przedmiotem wynalazku jest także urządzenie do nieciągłego formowania tworzyw sztucznych, zwłaszcza prasowania lub prasowania przetłocznego z tłoczeniem we wnęce, w którym to urządzeniu co najmniej dwie części powierzchni wnęki są ukształtowane ruchomo tak, przy czym co najmniej jedna połówka narzędzia zawiera jedną lub kilka, ruchomych względem niej części, że poprzez względny ruch tych części co najmniej część energii formowania jest wprowadzana do tworzywa sztucznego. Ruchome części powierzchni wnęki stanowią przy tym korzystnie prasy dodatkowe. Korzystnie prasy dodatkowe mają postać pras hydraulicznych lub mechanicznych, względnie wypychaczy lub suwaków.

Narzędzie, pracujące na zasadzie nieciągłego dzielonego procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału, składa się zazwyczaj z dwóch połówek. Stanowiąca stempel połówka narzędzia jest korzystnie połączona albo z tłokiem hydraulicznym, albo z mechanicznym system blokowania i wykonuje ruch zamykania względnie otwierania narzędzia prasującego. Stanowiąca matiycę połówka narzędzia jest przy tym zamontowana na stałe na prasie.

Jedna lub obie połówki narzędzia zawierają jedną lub kilka, należących do zarysu narzędzia, ruchomych części, które mogą wykonywać ruch względem swych połówek narzędzia, przy czym nie jest tu istotne, która część połówki narzędzia wykonuje ruch.

Wszystkie ruchome części, należące do zarysu narzędzia, jeżeli podczas procesu formowania wykonują ruchy względem należących do nich połówek narzędzia, dostarczając jednocześnie swoim ruchem energii formowania do prasowanego materiału, są nazywane prasami dodatkowymi, niezależnie od wielkości opisującego zarysu.

Dodatnia pozycja prasy dodatkowej względem innych pras dodatkowych jej połówki narzędzia może być ustalona już na początku procesu prasowania lub osiągnięta poprzez względne ruchy w trakcie nieciągłego procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału. Dodatnią pozycję względną pomiędzy prasą dodatkową i jej połówką narzędzia wykorzystuje się podczas napełniania wnęki w nieciągłym procesie prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału do tego, że najpierw w obszarze zarysu prasy dodatkowej symuluje się mniejszą grubość ścianki wnęki, co z kolei jest przydatne do kształtowania zamierzonych pro188 443 cesów płynięcia na początku lub w trakcie nieciągłego procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału.

Ujemna pozycja prasy dodatkowej względem innych pras dodatkowych jej połówki narzędzia może być ustalona już na początku procesu prasowania lub osiągnięta poprzez względne ruchy w trakcie nieciągłego procesu prasowania przepływowego. Cel ujemnej pozycji względnej pomiędzy prasą dodatkową i jej połówką narzędzia podczas napełniania formy w nieciągłym procesie prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału polega na tym, aby podczas fazy napełniania stworzyć we wnęce narzędzia dodatkową objętość dla czasowego zapasu materiału, ponieważ w obszarze zarysu prasy dodatkowej symuluje się większą grubość ścianki wnęki.

Dodatkowe wnęki odpowiedniego narzędzia, które nie stanowią części wnęki narzędzia, natomiast są z nią połączone, i poprzez które w trakcie procesu napełniania formy do tłoczywa w zasilonej produktem wnęce narzędzia nie dostarcza się ani energii, ani tłoczywa, mogą służyć do wyrównania zachodzących wahań tłoczywa.

Główny cel prasy dodatkowej polega na tym, aby podczas fazy napełniania w nieciągłym procesie prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału nie utrzymywać sztywnego zarysu wnęki, lecz poprzez możliwe ruchy pras dodatkowych utworzyć dodatkowe zamierzone objętości we wnęce narzędzia, które służą jako czasowe zapasy materiału. Podczas dodatniego ruchu względnego prasy dodatkowej następuje prasowanie tworzywa, przy czym wyciskany materiał służy po pierwsze do formowania odpowiedniej wnęki narzędzia, po drugie zaś ewentualnie do napełniania jednego lub kilku innych zapasów materiału, tworzonych poprzez ujemne względne pozycje odpowiednich pras dodatkowych. Ruch zamykający prasy dodatkowej kończy się na żądanej grubości elementu konstrukcyjnego lub tuż nad (skurcz) odpowiednią pozycją. Dalsze napełnianie częściowych wnęk odbywa się analogicznie poprzez dodatnie ruchy względne poszczególnych pras dodatkowych, przy czym poszczególne ruchy pras dodatkowych mogą być pod względem czasowym wykonywane symultanicznie, zachodzić na siebie lub następować sekwencyjnie. Całe formowanie elementu konstrukcyjnego w nieciągłym procesie prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału zostaje zakończone, gdy każde dowolne miejsce powierzchni elementu pokrywa się z zarysem powierzchni narzędzia, zaś każdy częściowy proces prasowania zostaje zakończony, co przy dokładnym dozowaniu i doprowadzaniu prasowanej, zdolnej do płynięcia masy do otwartej wnęki narzędzia ma miejsce na początku nieciągłego procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału. W tym momencie cała powierzchnia wnęki styka się z produktem.

Siłę potrzebną do wykonywania ruchów i zapewnienia równowagi statycznej poszczególnych pras dodatkowych podczas nieciągłego procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału można wytwarzać mechanicznie lub hydraulicznie. Realizowane mechanicznie ruchy pras dodatkowych odbywają się za pomocą odpowiedniej dźwigni (dźwigni kolankowej) lub elementów sprężystych. Możliwe jest także rozwiązanie, w którym odpowiednie funkcje suwu wbudowanych w narzędzie wypychaczy lub suwaków przejmują funkcję pras dodatkowych. Wytwarzanie siły w przypadku poszczególnych pras dodatkowych może się również odbywać hydraulicznie.

Poszczególne ruchy pras dodatkowych mogą być sterowane względnie regulowane zarówno w zależności od drogi stempla, jak też od czasu prasowania. Ruchy pras dodatkowych mogą być również sterowane względnie regulowane w oparciu o mierzone mechaniczne lub hydrauliczne siły zamykania względnie w oparciu o ciśnienia wewnątrz formy, mierzone w dowolnym miejscu wnęki narzędzia.

Sposób i urządzenie do prasowania według wynalazku pozwalają na znaczną redukcję dużych sił prasowania, a co za tym idzie, mocy prasowania, wymaganych w znanych procesach prasowania, zwłaszcza pod koniec procesu, a w rezultacie na odpowiednie zmniejszenie nakładów związanych z konstrukcją pras.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie elementy oprzyrządowania niezbędne dla realizacji prasowania nieciągłego w ich położeniu wyjściowym na początku procesu, fig. 2 przedstawia schematycznie elementy oprzyrządowania z fig. 1 w początkowej fazie procesu prasowania nieciągłego, fig. 3 przedstawia schematycznie elementy oprzyrządowania z fig. 1 w następnej

188 443 fazie procesu prasowania nieciągłego oraz fig. 4 przedstawia schematycznie elementy oprzyrządowania z fig. 1 w końcowej fazie formowania prasowanego materiału w element konstrukcyjny w procesie prasowania nieciągłego.

Na figurach 1 do 4 przedstawiony jest korzystny przykład wykonania urządzenia, stosowanego do realizacji sposobu, czyli narzędzia, w czterech typowych pozycjach, odpowiadających przebiegowi nieciągłego dzielonego sposobu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału. Wprowadzone do wnęki na początku nieciągłego procesu prasowania tłoczywo odpowiada masie elementu konstrukcyjnego, w związku z czym podczas nieciągłego procesu prasowania do wnęki nie jest wprowadzane żadne dodatkowe tłoczywo. Ponieważ na początku procesu prasowania zasilona produktem powierzchnia wnęki jest znacznie mniejsza niż cała powierzchnia wnęki na końcu procesu formowania, formowanie zachodzi w większości wskutek wykazywanej przez masę tłoczywo płynięcia, przy czym drogi płynięcia są stosunkowo duże.

Na figurze 1 ukazane są niezbędne dla nieciągłego procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału, związane z oprzyrządowaniem elementy oraz ich położenie wyjściowe na początku nieciągłego procesu prasowania z płynięciem uplastycznionego materiału. Stanowiąca matrycę połówka 1 narzędzia jest sztywna i zamontowana na stałe, przy czym zarys jej powierzchni jest identyczny z odpowiednią geometrią elementu konstrukcyjnego. Stanowiąca stempel połówka narzędzia składa się z tworzących ruchome powierzchnie wnęki, części 3, 4 i 5. Wprowadzany do otwartej wnęki narzędzia, przeznaczony do prasowania materiał, którego masa odpowiada żądanej masie elementu konstrukcyjnego, jest oznaczona odnośnikiem 2. Wprowadzane tłoczywo przy wybranych parametrach procesu wykazuje zdolność płynięcia.

Siłę niezbędną do poruszania i zamykania poszczególnych ruchomych części narzędzia można w danym przykładzie wykonania wytwarzać zarówno mechanicznie, jak też hydraulicznie. Poszczególnymi ruchami części 3, 4 i 5 narzędzia można sterować, realizując je symultanicznie w czasie, z przesunięciem względem siebie lub sekwencyjnie.

Na figurze 2 ukazany jest schematycznie początek nieciągłego dzielonego procesu prasowania. Ruch zamykający części 3 narzędzia powoduje wprowadzanie energii formowania do formowanego tłoczywa, przy czym dochodzi do formowania materiału umieszczonego w prasie. Ruch zamykający części 3 narzędzia kończy się w tym przypadku w położeniu odpowiadającym żądanej grubości elementu konstrukcyjnego, w którym to położeniu wspomniana część pozostaje podczas pozostałego formowania w nieciągłym procesie prasowania. Zamontowana w części 3, ruchoma część 4 narzędzia wykonuje w tej fazie dzielonego procesu prasowania ten sam ruch zamykający, co ruchoma część 3 narzędzia. Wskutek ujemnego ustawienia części 4 narzędzia względem części 3 narzędzia na początku dzielonego procesu prasowania można w odpowiednim obszarze wnęki części 4 narzędzia zgromadzić czasowy zapas materiału. Ruchoma część 5 narzędzia w pierwszej fazie nieciągłego procesu prasowania nie wykonuje żadnego ruchu.

Następna faza nieciągłego, dzielonego procesu prasowania jest ukazana na fig. 3. Ruch zamykający ruchomej części 5 narzędzia wytwarza połączenie kształtowe pomiędzy stanowiącymi stempel i matrycę połówkami narzędzia, aby zagwarantować szczelność wnęki, niezbędną do przeprowadzenia całkowitego procesu formowania. Dzięki wymogowi odpowiednio wczesnego uszczelnienia wnęki poprzez kształtowe połączenie ruchomej, stanowiącej stempel, części 5 narzędzia ze stanowiącą matrycę połówką 1 narzędzia, nie jest tu konieczne użycie narzędzia o zagłębianych krawędziach. Wraz z zamykającym ruchem części 5 narzędzia można, co jednak nie jest narzucone z góry, dostarczać do prasowanego produktu energii formowania przez ewentualne zasilone produktem powierzchnie.

Pozostałe jeszcze formowanie prasowanego materiału w ostateczny element konstrukcyjny w dzielonym procesie prasowania odbywa się, jak ukazano na fig. 4, wyłącznie przez ruch zamykający stanowiącej stempel, ruchomej części 4 narzędzia. W związku z tym w dostarczaniu energii formowania w całym procesie uczestniczy jedynie część nierównoległej do kierunku ruchu, powierzchni wnęki co najmniej jednej połówki narzędzia.

Dostarczanie niezbędnego ciśnienia dodatkowego (skurcz) odbywa się poprzez dodatkowe małe ruchy zamykające wszystkich ruchomych, stanowiących stempel, części narzędzia,

188 443 które nie stykają się poprzez bezpośrednie połączenie kształtowe ze stanowiącą matrycę połówką narzędzia.

Zarówno wielkość, jak też kształt poszczególnych ruchomych, stanowiących stempel, części narzędzia można dopasować indywidualnie do danego narzędzia oraz do parametrów reologicznych. Można także dodatkowo sterować indywidualnie przebiegami ruchu poszczególnych, stanowiących stempel, części narzędzia. Ta możliwość daje dużą swobodę w zakresie znalezienia idealnego procesu formowania w nieciągłym dzielonym procesie prasowania.

W tym sensie w praktyce opisane tu fazy zamykania o ściśle sekwencyjnej kolejności przebiegów ruchów mają postać następujących symultanicznie ruchów zamykających poszczególnych ruchomych części narzędzia. W sensie niniejszego wynalazku odpowiada to jednak korzystnej postaci wykonania nieciągłego dzielonego procesu prasowania, polegającej na tym, że ostatnie fazy procesu formowania, czyli całkowite napełnianie formy, odbywa się poprzez dostarczanie energii formowania przez te powierzchnie wnęki ruchomych części narzędzia, które mają najmniejsze powierzchnie wnęki.

Sposób oraz urządzenie według wynalazku nadają się do prasowania wszystkich podatnych na prasowanie tworzyw sztucznych, zwłaszcza takich, które w warunkach prasowania są plastyczne, względnie zdolne do płynięcia. Korzystnie stosuje się tworzywa duroplastyczne lub termoplastyczne, jak na przykład żywice mocznikowe, melaminowe lub fenolowe, epoksydy, poliolefiny, jak na przykład polietylen, polipropylen, poliamidy, poliimidy, poliestry, polieteroketony, poliestroketony, polisiarczki, polisulfony, aramidy. Wymienione tworzywa sztuczne można stosować zarówno bez wypełniaczy, jak też z wypełniaczami względnie z typowymi dodatkami. Sposób oraz urządzenie według wynalazku nadają się także do prasowania metali i tworzyw ceramicznych.

Zgodnie z wynalazłem można wytwarzać takie elementy konstrukcyjne jak na przykład:

Części maszyn i elementy konstrukcyjne przemysłu samochodowego: przykładowo nadwozia samochodowe, drzwi, maski, błotniki, klapy bagażników, dachy, progi boczne, zderzaki, pokrywy silników, nisze na koła zapasowe, przednie części nadwozia, skrzynie akumulatorowe, osłony podłogowe, deski rozdzielcze, skorupy siedzisk, wewnętrzne i zewnętrzne elementy okładzin, osłony motocyklowe i inne.

Części maszyn i elementy konstrukcyjne transportu lotniczego, kosmicznego oraz morskiego:

Elementy konstrukcyjne, skorupy siedzisk, skrytki bagażowe, okładziny, kontenery transportowe i inne.

Elementy konstrukcyjne przemysłu elektrycznego i elektronicznego:

Części obudów, osłony, urządzenia gospodarstwa domowego, szafki rozdzielcze, obudowy lamp, obudowy i elementy konstrukcyjne przemysłu komputerowego, konstrukcje nośne dla elementów elektronicznych i inne.

Elementy konstrukcyjne przemysłu budowlanego, meblowego i gospodarstwa domowego:

Kabiny natryskowe, baseny, wanny, umywalki, zbiorniki chemiczne i aparatura chemiczna, elementy kanalizacyjne, kontenery, tace, zastawa stołowa, elementy elewacyjne, ławki ogrodowe, świetliki dachowe, korpusy narzędziowe, pojemniki transportowe, półfabrykaty i inne.

188 443

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig.4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób nieciągłego formowania tworzyw sztucznych, zwłaszcza prasowania lub prasowania przetłocznego z tłoczeniem poprzez przetłaczacie objętości, we wnęce w którym energię formowania dostarcza się do formowanego materiału poprzez co najmniej dwie ruchome części powierzchni wnęki, przy czym co najmniej jedna połówka narzędzia zawiera jedną lub kilka, ruchomych względem niej części i co najmniej część energii formowania dostarcza się przez ruch tych części względem siebie, zaś podczas, całego procesu formowania steruje się w sposób zróżnicowany czasowo i przestrzennie dostarczaniem energii formowania, znamienny tym, że w dostarczaniu energii formowania w całym procesie uczestniczy jedynie część całej, nierównoległej do kierunku ruchu, powierzchni wnęki co najmniej jednej połówki narzędzia.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cały formowany materiał juz na początku procesu formowania znajduje się we wnęce.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas procesu formowania wprowadza się formowany materiał z zewnątrz do wnęki.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że znajdujący się we wnęce, formowany materiał tłoczy się najpierw częściowo poprzez ruch jednej połówki narzędzia do zapasu, który tworzy się poprzez cofnięcie ruchomej części powierzchni wnęki w ujemnej pozycji względnej, a następnie poprzez dodatni ruch względny tej ruchomej części powierzchni wnęki tłoczy się go z zapasu do innych obszarów wnęki.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że podczas procesu formowania występują długie drogi płynięcia materiału.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że formowanie odbywa się poprzez lokalne płynięcie plastyczne.
7. 7. Urządzenie do nieciągłego formowania tworzyw sztucznych, zwłaszcza prasowania lub prasowania przetłocznego z tłoczeniem, we wnęce utworzonej przez dwie połówki narzędzia, znamienne tym, że co najmniej dwie części (3, 4, 5) tworzące powierzchnię wnęki są ukształtowane ruchomo, przy czym co najmniej jedna połówka (1, 3, 4, 5) narzędzia zawiera jedną lub kilka, ruchomych względem niej części (3, 4, 5).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że ruchome części (4, 5) stanowią prasy dodatkowe.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że prasy dodatkowe mają postać pras hydraulicznych.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 8. znamienne tym, że prasy dodatkowe mają postać pras mechanicznych.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że prasy dodatkowe mają postać wypychaczy lub suwaków.