Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 1

Transkriptio

1 Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet School of Technology and Management, Polytechnic Institute of Leiria Tarkistettu teksti ja käännös: Tuula Höök Tampereen teknillinen korkeakoulu Muotti jakaantuu keerna (core side) ja pesäpuoliskoon (cavity side). Keernapuolisko muotoaa suurimman osan kappaleen sisäpuolisista pinnoista. Pesäpuolisko muotoaa suurimman osan ulkopuolisista pinnoista. Keerna ja pesäpuoliskot painetaan vastakkain, jotta kappale voidaan valaa ja erotetaan toisistaan, jotta kappale voidaan poistaa muotista. Kohtaa, josta muotti jakautuu kahteen osaan, kutsutaan jakopinnaksi (parting surface). Jakopinta voi olla pystysuoraan asetettu taso, porrastettu tai vinoon asetettu tasopinta. Jakopinta voidaan asettaa kappaleen alareunaan, yläreunaan tai keskelle. Johdanto Jakopinnan paikka valitaan siten, että kappaleeseen tulee mahdollisimman vähän vastapäästöllisiä muotoja (undercut). Vastapäästöt ovat muotoja, jotka lukitsevat kappaleen paikoilleen siten, että sitä ei voida poistaa muotista. Vastapäästöt voidaan valmistaa liikkuvilla keernoilla, jos niitä ei voida välttää edes siten, että kappale muotoillaan uudelleen. Kappale poistetaan muotista ulostyöntömekanismilla. mekanismi koostuu ulostyöntölaatoista ja ulostyöntimistä. Ulostyöntömekanismi on muotin keernapuolella. Keernapuolella siksi, että kappale kutistuu keernojen ympärille, tarttuu niihin ja on hallitusti ulostyönnettävänä, kun muotti avautuu. Valukappaleen suunnittelijalla täytyy olla näkemys siitä, kumpi puoli kappaleesta tulee olemaan muotin keernapuoliskossa ja kumpi muotin pesäpuoliskossa. Keerna eli ulostyöntöpuoli on tavallisesti näkymättömiin jäävä puoli kappaleesta. Muotti työstetään useimmiten hyllytavarana myytävään muottipakettiin (mould set, mould base). Muottirunkoon kuuluu kaksi muottilaattaa, usein myös tukilaatta keernapuolen muottilaatan taakse, kaksi kiinnityslaattaa, perusohjaukset eli nurkissa olevat ohjaustapit ja ohjausholkit, sivukiskopari ja ulostyöntöpaketti. Ruiskuvalumuottipaketin voi ostaa siten, että siinä on syöttöholkki ja kohdistusrengas valmiina. Keernapuolen kiinnityslaatassa on reikä ruiskuvalukoneen ulostyöntö mekanismin ja muotin ulostyöntömekanismin kytkemistä varten. Muottipakettiin voi pyytää valmiiksi palautustapit. Palautustapit ovat muottipesän ulkopuolella olevia, muotin jakotasolle ulottuvia ulostyöntötapeja. Niiden tehtävänä on palauttaa ulostyöntö taka asentoon muotin sulkeutuessa. Painevalukoneen ulostyöntömekanismi kytketään neljällä tangolla, joiden paikkaa ei ole standardoitu. Painevalumuotin muottipaketti tilataan siten, että siinä ei ole ulostyöntömekanismin kiinnitysreikää kiinnityslaatassa. Ulostyöntimien paikat täytyy suunitella huolella. Muuten kappale venyy ja/tai vääntyy, kun sitä painetaan keernojen päältä pois. Ulostyönnintyypin ja koon valinta vaikuttaa huomattavasti kappaleen ulkonäköön. On kuitenkin vielä ulkonäköäkin tärkeämpää suunnitella ulostyöntömekanismi siten, että muotti toimii luotettavasti. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 1

2 Ulostyöntimet ovat yksi laji muotin standardiosia. Niiden mallit on tavallisesti liitetty osaksi muotinsuunnitteluun tarkoitettujen CAD ohjelmistojen kirjastoja. Ulostyöntömekanismi sijaitsee muotin keernapuolella eli liikkuvalla puolella. (Katso kuva alla.). Ulostyöntimien liikematkan täytyy olla riittävän pitkä, jotta kappale irtoaa keernan päältä siten, että se voidaan joko pudottaa alas, poistaa robotilla tai poistaa käsin. Jos kappale ei muotojensa puolesta takerru luonnostaan muotin keernapuoliskoon, muottiin tai kappaleeseen voidaan työstää vastapäästöllisiä muotoja tai rivoituksia, jotka pitävät kappaleen kappaleen tukevasti paikoillaan niin kauat, että ulostyöntö voidaan tehdä. Vastapäästöjen ja ripojen koko ja muoto riippuvat valettavasta materiaalista. Ulostyöntömekanismi Kuva 1: Kaksilevyisen muotin perusosat. Ulostyöntömekanismi on liikkuvassa muottipuoliskossa eli muotin keernapuolella. Valukoneen ulostyöntöjärjestelmä aktivoi muotin ulostyöntömekanismin. Tanko, joka liittää koneen ulostyöntöjärjestelmän ja muotin ulostyöntölevyt toisiinsa, välittää liikevoiman muotille tietyllä asetetulla ajalla, nopeudella ja iskunpituudella. Käänteismuotti (Reverse injection mould) toteuttaa ulostyönnön muotin kiinteästä puoliskosta erillisellä jousitoimisella tai hydraulisella mekanismilla. Käänteismuotilla on mahdollista ruiskuttaa kupin muotoisen kappaleen sisäpuolelle tai muulla tavoin luontevasti ulostyöntöpuolelle sopivaan pintaan. Järjestely on tarpeen, jos kappaleessa on ulkonäkövaatimuksia. Käänteismuotti on monimutkainen ja kallis valmistaa. Ulostyöntöön käytettävät komponentit, kuten ulostyöntötapit, ulostyöntöholkit ja ulostyöntölevyt asennetaan muotin ulostyöntölaatoilta suoraan eteenpäin muottilaatan läpi, jolloin ne työntävät kappaleen pois muottipesästä, kun koneen ulostyöntömekanismi aktivoituu. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 2

3 Ulostyöntöön tarvittava pinta ala riippuu monesta tekijästä, esimerkiksi kappaleen geometriasta ja materiaaliominaisuuksista. Ruiskuvalukappaleiden tapauksessa on näiden lisäksi tärkeä tietää millainen pinnanlaatu muottipesässä on ja mikä on kappaleen lämpötila ulostyönnön aikana. Muovikappaleet ovat ulostyönnettäessä vielä varsin pehmeitä. Ohutseinämäiset kappaleet vaativat yleensä suurempihalkaisijaiset ulostyöntimet ja suuremman pinta alan ulostyöntöä varten kuin geometrialtaan samanlaiset paksuseinämäiset kappaleet. Ruiskuvalukappaleen ulostyöntö helpottuu useimmissa tapauksissa, jos muottipesä kiillotetaan ulostyönnön suuntaisesti. Poikkeuksena termoplastiset polyuretaanit, jotka irtoavat helpoimmin, jos muottipesä on käsitelty huurrepintaiseksi (frosted finish, frosting). Käsittely vähentää muovin ja metallin kontaktipintaa. Muovi koskettaa muottia vain pinnan ulkonemien kohdilta. Painevalumuotin muottipesän pinta on aina samalla tavoin sopivasti karhennettu, jotta muottipesään valukiertojen välillä ruiskutettava irrotusaine kostuttaa pinnat tehokkaasti. Ulostyönnön kannalta merkityksellisimmät tekijät ovat: päästökulmien suuruus, pinnankarhennuksen onnistuminen ja pintojen pysyminen hyvälaatuisina valukierrosta toiseen. Päästökulman suuruus riippuu materiaaliryhmästä. Muovikappaleiden kohdalla on tärkeä suunnitella huolellisesti paikat, joihin ulostyöntö tullaan kohdistamaan. Materiaalit käyttäytyvät eri tavoin. Yleensä muovi on pehmeää, kun kappale työnnetään ulos muotista. Jotta valukierto olisi mahdollisimman lyhyt ja valukustannukset sitä myötä mahdollisimman pienet, kappale poistetaan muotista heti, kun se on riittävästi jähmettynyt. Seuraavassa kuvassa esitetään sopivimmat ulostyöntimien paikat pehmeille materiaaleille, esimerkiksi polyeteenille. Circular part Square part Rectangular part Kuva 2: Ulostyöntimien paikat.perustuu laskelmiin, joilla on haettu pienintä vääntymää. Varjostetut alueet ovat parhaimmat kohdat ulostyöntimien sijoitteluun pehmeillä muovimateriaaleilla. Ulostyöntöjäljet voidaan piilottaa tarvittaessa kuiviomalla kappaleen pintaa sopivasti. Piilottaminen onnistuu esimerkiksi pintakuvioinnein tai työstämällä muottipesän pintaan samankeskisiä renkaita ulostyöntimen kohdalle. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 3

4 Seuraavan sivun taulukossa on esitetty yhteenveto ulostyöntöön käytettävistä yleisimmistä standardiosista. Ulostyöntimiä valmistetaan kahdesta työkaluteräksestä: (1) työkaluteräs, läpikarkaistu ~60HRC kovuuteen, ja (2) kuumatyöteräs, ytimen kovuus luokkaa ~45HRC nitratulla pinnalla, jonka kovuus on luokkaa ~950HV 0.3. Kaikki työkaluteräksiset ulostyöntimet ovat päästä kirkkaita. Taottu kiinnityskaulus on lämpökäsittelystä johtuen tummempi. Nitratun ulostyöntimen pinta on joko kirkas tai mattaharmaa käsittelyn laadusta riippuen. Kylvyssä nitratut (Tenifer käsittely) ulostyöntimet ovat yleensä mattaharmaita. Joissain sovelluksissa, esimerkiksi painevalumuotissa, tällainen mattapinta on paras, koska voiteluaine tarttuu siihen hyvin. Kaasulla nitratuissa ulostyöntimissä on kirkas pinta, koska se joudutaan hiomaan käsittelyn jälkeen. Joissain tapauksissa kaasulla nitratut ulostyöntimet sulfatoidaan, jotta pintaan saadaan samanlainen ulkonäkö kuin kylvyssä nitrattuihin ulostyöntimiin. Plasmakäsittelyllä nitratuissa ulostyöntimissä on myös kiiltävä pinta, mutta samat mekaaniset ominaisuudet kuin Tenifer käsitellyissä ulostyöntimissä. Ulostyöntimet. Koska ulostyöntimet ja niiden reiät kuluvat aina, uuteen muottiin kannattaa valita suhteellisen pienihalkaisijaiset ulostyöntimet. Jos kulumista tapahtuu, ulostyöntimet korvataan suurempihalkaisijaisilla, myös ylimitoitetuilla ulostyöntimillä. Nitrattuja ulostyöntimiä ei kannata koneistaa, koska koneistaminen poistaa hyvin ohuen, noin ~0.1 mm paksuisen nitratun kerroksen. Uudelleennitraus ei ole suositeltavaa. Ulostyöntöholkit sopivat erityisen hyvin kappaleisiin, joissa on ongelmallisia pieniä yksityiskohtia. Niillä voidaan joissain tapauksissa välttää tekemästä kappaleeseen rivoituksia tai ulostyöntötorneja. Ulostyöntöholkkeja saa nitrattuina ja karkaistuina kuten kuin tavallisia ulostyöntötappejakin. Erikoistarkoituksiin saa myös olakkeellisia ulostyöntimiä. Rivan päältä tai muusta kapeasta kohdasta voidaan toteuttaa ulostyöntö liuskaulostyönnintä käyttäen. Kuva 3: Pidennysosia ulostyöntötapeille ja holkeille: 1) kierrekanta; 2) pidennysosa; 3) lukitusliuska; 4) ura; 5) ulostyöntöholkki Ulostyöntimessä täytyy olla lommahduksen vuoksi tietty halkaisijan ja pituuden suhde. Tästä syystä ei ole saatavilla hyvin ohuita ja pitkiä ulostyöntimiä. Pitkät ulostyöntimet voidaan koota pidennysosilla (Kuva). Pidennysosat vahvistavat ohuita ja pitkiä tappeja ja holkkeja. Ne sopivat standardiulostyöntimiin, jolloin niitä käytettäessä tarvitse tilata kalliita mittojen mukaan valmistettuja ylimitoitettuja komponentteja. Kun ulostyönnin kootaan pidennysosilla, voidaan käyttää pienihalkaisijaisia ulostyöntimiä myös paksulevyisissä muoteissa. Kun ulostyönnin kuluu, ainoastaan pidennysosan (2) päähän kierrekannalla (1) liitetty varsinainen ulostyöntöosa vaihdetaan uuteen. Pidennysosassa olevaan uraan (4) painettu lukitusliuska (3) estää kierrekantaa (1) aukeamasta. Jos rakennetta käytetään ulostyöntöholkin (5) kanssa, pidennyosan täytyy olla läpiporattu, jotta sen sisälle voidaan asettaa keernatappi. Kierrekannan porauksen täytyy sopia ulostyöntimen kauluksen halkaisijaan d. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 4

5 Taulukko 1. Yhteenveto eri ulostyöntimien tyypeistä ja materiaalivaihtoehdoista Piirustus 2D 3D Nimitys, standardi Materiaali Kovuus Ulostyönnin sylinterin muotoisella kiinnitysosalla DIN 1530 A ISO 6751 Kuumatyöteräs Työkaluteräs Nitrattu 950 HV 0.3 Ytimen lujuus 1400 n/mm 2 Läpikarkaistu 60±2 HRC Olakkeellinen ulostyönnin sylinterin muotoisella kiinnitysosalla DIN 1530 C ISO 8694 Kuumatyöteräs Työkaluteräs Nitrattu 950 HV 0.3 Ytimen lujuus 1400 n/mm 2 Läpikarkaistu 60±2 HRC Ulostyönnin kartiomaisella kiinnitysosalla DIN 1530 D Kuumatyöteräs Työkaluteräs Nitrattu 950 HV 0.3 Ytimen lujuus 1400 n/mm 2 Läpikarkaistu 60±2 HRC Liuskaulostyönnin DIN 1530 F ISO8693 Kuumatyöteräs Nitrattu 950 HV 0.3 Ytimen lujuus 1400 n/mm 2 Työkaluteräs Läpikarkaistu 60±2 HRC Ulostyöntöholkki DIN ISO 8405 Kuumatyöteräs Nitrattu 950 HV 0.3 Ytimen lujuus 1400 n/mm 2 Työkaluteräs Läpikarkaistu 60±2 HRC Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 5

6 Kuva 4: Erikoisrakenteinen liuskaulostyönnin: 1) liuskaulostyönnin; 2) ohjausholkki; 3) ohjaushylsyn puoliskot; 4) liuskaosan pään ohjaus Hyvin ohut liuskaulostyönnin (1) asetetaan kulkemaan ohjausholkin (2) läpi ja tuetaan koko matkalta hylsyillä (3). Rakenne estää ulostyönnintä lommahtamasta. Jos tarpeen, rakenteeseen voidaan liittää vielä erillinen ohjausosa (4) tukemaan ulostyöntimen päätä. Osa kiinnitetään poraukseen juuri muottipesän alle. Tällöin ei muottilaattaan tarvitse valmistaa hankalasti työstettävää suorakaiteen muotoista ulostyöntimen reikää. Ulostyöntimen liike Kuva 5: Esimerkki ulostyöntimien asennuksesta. Vastapäästöt eli kappaleessa olevat muodot, jotka estävät ulostyönnön ja/tai muottia aukeamasta, tekevät muotista monimutkaisen ja kasvattavat sekä valmistusettä huoltokustannuksia. Mikäli mahdollista, suunnittele kappale siten, ettei siinä ole vastapäästöjä. Vastapäästöt ja ulostyöntö Vastapäästöt voidaan usein poistaa pienillä muutoksilla. Läpireikien tekeminen voi esimerkiksi tuoda keernoin muovattavaksi pintoja, jotka ilman läpireikää olisivat vastapäästöjä. Ne vastapäästöt, joita ei voida poistaa uudelleen suunnittelun avulla, täytyy valmistaa erityisillä muottirakenteilla, jotka tekevät ulostyönnön mahdolliseksi. Näitä rakenteita ovat luistit (slide), vipu ulostyöntimet (lifter rails), taittuvat ulostyöntimet (jiggler pins), sulkeutuvat keernat (collapsible cores) ja kierremekanismit (unscrewing mechanisms). Luistirakenteen liike tuotetaan vinotapilla, hydraulisylinterillä tai pneumaattisesti. Luisti vetää vastapäästöllisen muodon muovaavan keernan ulos kappaleesta ennen kuin ulostyöntö tapahtuu. Vinotapilla liikkuva luisti liikku auki yhdessä muotin avautumisliikkeen kanssa (katso seuraava kuva). Kun muotti sulkeutuu, vinotappi palauttaa luistin takaisin kiinni seuraavaa valukiertoa varten. Hydraulisesti tai pneumaattisesti toimivan luistin liike voidaan aktivoida missä tahansa valukierron vaiheessa. Joissain tapauksissa keernan rakenne vaatii, että luisti liikutetaan jo ennen kuin muotti avautuu tai sulkeutuu. Luistirakenteet Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 6

7 a) b) c) d) e) f) g) Kuva 6: Luistimekanismit: a) ja b) like aktivoituu vinotapeilla c) liike aktivoituu muulla kuin pyöreällä muodolla d) ja e) like aktivoituu jousilla f sisälle päin liikkuva luisti g) hydraulisesti tai pneumaattisesti liikutettava rakenne. Matala vastapäästö voidaan valmistaa usein jousikuormitteisella vipumekanismilla tai vipumekanismilla, joka on liitetty ulostyöntöjärjestelmään. Rakenne liikkuu kiskoilla tietyn kulman muotin avautumisliikkeen tai ulostyöntöliikkeen aikana. Liikerata suunnitellaan siten, että vastapäästö avautuu ja kappale voidaan poistaa. Katso kuva a). Kiskomekanismin ohella käytetään olakkeilla ohjautuvia vipuulostyöntimiä. Katso kuva b). Ulostyöntimessä on olakepinta, joka liikkuu ulostyöntimen reiässä siten, että ulostyöntimen pää ohjautuu vastapäästöllisestä muodosta poispäin. Vipumekanismit After ejection Before ejection After ejection Before ejection a) b) Kuva 7: Ulostyöntöjärjestelmään kiinnitetyt vastapäästöjä muovaavat vipumekanismit: a) kiskoilla liikkuva; b) olakkeilla ohjautuva. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 7

8 a) b) Kuva 8: Esimerkkejä ulostyöntömekanismilla toteutetuista vastapäästöjä muovaavista vipumekanismeista: a) kiskorakenteita; b) olakkeilla ohjautuvia ulostyöntimiä. (Kuva saatu käyttöön Portugalilaiselta muotinvalmstajalta) Sisäpuoliset kierteet, kuopat, vaot ja urat voivat vaatia supistuvan keernan. Jos kappale on valmistettu joustavasta materiaalista, ne voidaan valmistaa usein myös työntämällä kappale väkisin vastapäästöllisen muodon yli. Kuva 9: Vastapäästöllisiä muotoja, jotka saattavat vaatia supistuvan keernan. Supistuva keerna on valmistettu segmenteistä, jotka liikkuvat keernan keskiosaa kohti, kun muotti avautuu (Katso kuva seuraavalla sivulla). Kun keernan sisin osa liikkuu taaksepäin, segmentit liikkuvat sisäänpäin vapauttaen kappaleen. Muotin asettaminen on laitteen avulla yksinkertaista, koska keernat kohdistetaan samalla kun muotti kokoonpannaan eikä keernan lisäksi tarvita muita osia. Keernamekanismi on karkaistu ja valmis käyttöön heti sen jälkeen, kun siihen on työstetty muovattavat muodot. Supistuvat keernat Pienikokoisissa keernoissa segmentit on erotettu toisistaan kiinteillä rivoilla. Tämän johdosta kappaleen vastapäästöt, esim kierre, muodostaa myös kehälle epäjatkuvuuskohdan. Kappale voi takertua keernaan ulostyönnön aikana. On suositeltavaa käyttää paineilmaa ulostyönnön vahvistamiseen ja sen lisäksi infrapuna antureita tai punnitsemiseen perustuvia tarkistuslaitteita, joilla varmistetaan, että kaikki kappaleet ovat irronneet muotista. Supistuvia keernoja on saatavilla useita eri kokoja, mutta laitteen monimutkaisuus asettaa rajoituksen aivan pienimmissä kokoluokissa. Supistuvia keernoja käytetään harvoin pienemmille kuin 16 mm halkaisijaisille muodoille. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 8

9 Cavity Before ejection Core plate alignment Ejection plate a) b) After ejection Before ejection After ejection Kuva 10: Supistuva keerna ulkopuolisille muodoille. a) Expanded Collapsed b) Kuva 11: Supistuva keerna sisäpuolisille muodoille: a) asennuskuva; b) supistuva keerna ja muotoavan osan toiminta. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 9

10 Taittuva ulostyönnin yhdistää supistuvan keernan ja vastapäästöjä muovaavan vipumekanismin toimintaperiaatteet toisiinsa. Taittuvalla ulostyöntimellä voidaan muotoilla suhteellisen helposti pieniä vastapäästöllisiä muotoja. Taittuva ulostyönnin Kuva 12: a) Taittuvia ulostyöntimiä: a) toimintaperiaate; b) esimerkkejä eri muodoista b) Tuotteet, joissa on sisäpuolisia kierteitä, voidaan valmistaa kierteen muovaamiseen tarkoitettuja laitteita hyödyntäen. Kierre muovataan keernalla, joka pyöritetään kappaleen sisältä pois. Pyörimisliikkeen toteuttamiseen on erilaisia ratkaisuja, esimerkiksi hammastanko ja ratas, jotka aktivoituvat muotin avautumisliikkeestä (kuva a jäljenmpänä), moottori tai hydraulisylinteri (kuvat b ja c jäljempänä); tai moottoritoiminen hammasratas ja ketjumekanismi. Kierteen muovaamiseen tarkoitetut laitteet Muotin suunnittelijan tulisi miettiä valmiiksi, kuinka kierrettä muovaava mekanismi on mahdollista voidella. Kaikki liikkuvat osat, luistit, nostovarret, supistuvat keernat ja kierteenmuovausmekanismit kasvattavat muotin valmistuskustannuksia ja monimutkaistavat sen rakennetta. Samalla kasvavat myös huoltokustannukset. Kierteenmuovauslaite olisi parasta toteuttaa siten, että liike toteutetaan muotin avautumisen yhteydessä johtoruuvilla. Kun muotti on asennettu, ainoastaan aukeamisliikkeen pituus täytyy asettaa. Tällöin rakenne sopii erityisen hyvin automaattiseen muotin vaihtoon. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 10

11 hammastan Aktivoituu golla a) b) c) Kuva 13: Kierteenmuovauslaitteita: a) liikutetaan hammastangolla, joka aktivoidaan hydraulisesti tai pneumaattisesti; b) liikutetaan muotin avautumisliikkeen aktivoimalla pyörimisliikkeellä; c) pyörimisliike, joka aktivoidaan ulostyöntösylinterillä. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 11

12 Joissain tapauksissa ulostyöntö täytyy toteuttaa nopeuttamalla ulostyöntöliikettä. Mekanismi mahdollistaa pienten vastapäästöjen muovaamisen. kappale on myös mahdollista poistaa muotista tietyssä asennossa. Ulostyöntöliikkeen nopeuttaminen Seuraavissa kuvissa on esitetty muotin standardiosina myytäviä laitteita, joilla voidaan nopeuttaa ulostyöntöliikettä halutulla tavalla. Laitteet liikuttavat niihin asennettua ulostyönnintä muita ulostyöntimiä pitemmän matkan. Yhden ulostyöntimen liikematkan kasvattaminen estää kappaletta takertumasta muihin ulostyöntimiin kiinni, jolloin se putoaa muotista pois ilman erillistä kappaleenpoistolaitetta tai manuaalista kappaleenpoistoa. a) b) c) Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 12

13 d) Kuva 14: Standardiosa, joka on tarkoitettu ulostyöntöliikkeen nopeuttamiseen (vasemmalla) ja asennusesimerkki (oikealla). Seuraavassa kuvassa on esimerkki nopeutetusta ulostyönnöstä. Rakenteen on kehittänyt eräs portugalilainen muotinvalmistaja. Erikoisratkaisu nopeutetun ulostyönön toteut Kuva 15: tamiseksi. Suuret laatikkomaiset tai vastaavat kappaleet työnnetään usein ulos muotista paineilman avulla. Paineilma johdetaan venttiilien kautta tai ulostyöntimien läpi kappaleen ja muotin väliin. Ulostyöntö vaikeutuu huomattavasti, jos ulostyöntöliike muodostaa kappaleen ja muotin välille tyhjön. Näin käy tyypillisesti, jos umpipohjaisessa kappaleessa on korkea keerna. Muottiin voidaan asentaa lautasventtiili helpottamaan ongelmaa (Katso kuva seuraavalla sivulla). Paineilmalla avustettu ulostyöntö Lautasventtiili päästää ilman tyhjöön ja samalla kappaleen ja muotin väliin johtuu paineilmaa. Lautasventtiili rakennetaan osaksi keernaa. Jousikuormitteinen kartiomainen keskiosa päästää ilman venttiilin läpi heti, kun ulostyöntö lähtee liikkeelle. Joissain tapauksissa venttiilin on avauduttava itsestään, jotta kappaleen taakse muodostunut tyhjö pääsee purkautumaan. Venttiili asennetaan puristusliitoksella muottipesän pintaan. Venttiileihin saa lisäosina liitoskappaleita paineilmaa varten. Koneistusta varten on saatavilla erilaisia upotustyökaluja. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 13

14 a) b) c) Ilmanpaine Kuva 16: Ilmanpaineella avustettuja ulostyöntömekanismeja: a) Lautasventtiileitä (vasemmalla) ja toiminnan periaate (oikealla); b) Ulostyöntimiä, joiden läpi johdetaan paineilmaa (vasemmalla) ja toiminnan periaate (oikealla); c) Esimerkkirakenne muotista, johon on asennettu lautasventtiili. Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 14

15 Kappaleet, joissa on ohuita seinämiä tai sisäpuolisia vastapäästöjä, saattavat tarvita kaksivaiheisen ulostyönnön. Ensimmäinen vaihe työntää kappaleen irti sisimmän keernan kanssa ja toinen vaihe kappaleen pois keernan päältä. Rakennetta voidaan käyttää kaikenlaisille materiaaleille. Rakenne ja toimintaperiaate on esitetty seuraavissa kuvissa. Koneen ulostyöntöliike jakaantuu portaattomasti kahteen aseteltavissa olevaan osaan. Palautusliike tapahtuu joko hydraulitoimisen ulostyöntömekanismin palautusliikkeellä tai palautustappien avulla. Kaksivaiheinen ulostyöntö Koneen hydrauliikan vaikuttama ulostyöntöliike Jousilukko Holkki Keerna Ulostyönnin Muotin avautumisen vaikuttama ulostyöntöliike Keerna Holkki Ulostyönnin Kuva 17: Kaksivaiheinen ulostyöntö: Periaate (vasemmalla)ja esimerkki sovelluskohteesta (oikealla). Kaksivaiheista ulostyöntöä voidaan tukea jousilukituslaittein (Katso viimeinen kuva yllä). Jousilukituksia käytetään kuitenkin yleisimmin muoteissa, joissa on kaksi jakotasoa. Muotin ulkopuolelle asennetaan symmetrisesti vähintään kaksi jousilukituslaitetta. Muotin avautuessa toinen jakotasoista avautuu ensimmäisenä. Kun liike on jatkunut tietyn asetetun matkan, lukitusmekanismi vapautetaan ja toinen jakotaso avautuu. mekanismia käytetään kolmilevymuoteissa, joissa toinen jakotasoista avataan suutinta ja jakokanavia varten ja toinen kappaleita varten. Seuraavassa kuvassa kohdassa a) on esitetty perinteinen jousilukollisen muotin rakenne. Saranoitu jousilukko pysyy kiinni asetetun matkan ja avautuu sen jälkeen mekaanisesti nokan työntämänä. Kun muotti on kiinni, lehtijousi pitää rakenteen suljettuna. Jousen toiminta täytyy tarkistaa, kun mekanismi asennetaan paikoilleen. Jousilukitukset Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 15

16 Kuvassa b) on esitetty toinen mahdollinen rakenne. Laitteen kuori ja pohjalaatta on asennettu ensimmäisenä liikutettavaan osaan muottia. On suositeltavaa kiinnittää lukko liikkuvaan muottipuoliskoon ja toinen tanko kiinteään muottipuoliskoon. Muotin avautuessa jakotaso I avautuu ensin, kunnes tangon (2) liikematka S vapauttaa lukituksen (3) ja jakotaso II alkaa avautua. Ensimmäiseksi liikutetun muottilaatan liike rajoitetaan tähän asentoon esimerkiksi olkaruuvien avulla. Jos muotin avautumisliikkeen aikana muotissa on jokin like, joka toteutetaan ennen kuin jakotaso I alkaa avautua, tarvitaan myös kolmas jakotaso. Tässä tapauksessa jousilukko liikkuu alkuliikkeen Hv ennen kuin varsinainen jousilukitusmekanismi aktivoituu. a) b) c) Kuva 18: Jousilukitukset: a) Jousilukitus, jossa on saranoitu lukitusosa; b) Jousilukituslaite; c) Jousilukituslaite ja useampivaiheinen toiminta: I, II, III Muotin jakotasot; 1 Jousilukko; 2 Pohjasalpa; 3 Jousikuormitteinen salpa S Luiska; Hv Alkuliike Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 16

17 Kaikki edellä kuvatut jousilukot asennetaan muotin ulkopuolelle. Myös muotin sisälle asennettavia, vastaavan toiminnon toteuttavia laitteita on olemassa. Laitetta kutsutaan kitkatyöntimeksi (friction puller). Kitkatyönnintä voidaan käyttää, jos tarvittava työntövoima ei ole kovin suuri eikä paikoitustarkkuudella ole suurta merkitystä. Laite siirtää työntövoiman kitkan välityksellä. Se koostuu metallisesta runkoholkista, muovisesta puskutapista ja kartiomaisesta lukittuvasta asetteluruuvista, jolla voidaan säätää kitkavoimaa holkin ja muovitapin välillä. Laitetta voidaan käyttää kolmilevymuotissa joko siirtämään muottilaattoja, jarruttamaan liikettä tai pehmentämään törmäyksiä laattojen liikkuessa toisiinsa kiinni. Muottilaatan aukeamissuuntainen liike täytyy rajoittaa olakeruuveilla tai muulla tapaa mekaanisesti. Valukoneen muotinsuojalaitteet saattavat reagoida kitkatyöntimiin, jos ne on säädetty hyvin herkiksi. Työntimiä ei tarvitse voidella. Kitkatyönnin Kuva 19: Kitkatyönnin Lähteet Mold making handbook, toim. Gunter Mennig, 2. painos, Hanser/Gardner Publishing, Inc., ISBN , 1998 Mold engineering, Herbert Rees, Hanser/Gardner Publications, Inc., ISBN , 1995 Understanding injection Mold Design, Herbert Rees, Hanser Publishers, ISBN , 2001 Injection molds: 108 proven designs, Hans Gastrow, edits. E. Lindner and P. Unger, 2. uudistettu painos, Hanser Publishers, ISBN , 1993 How to make injection molds, Georg Menges, Walter Michaeli e Paul Mohren, 3. painos., Munich : Hanser, ISBN , 2001 Plastics mold engineering handbook, John Harry Dubois (Author), Wayne I. Pribble (Editor), Kluwer Academic Pub; 4th edition, ISBN ,1987 Engineering Polymers, part and mold design a design guide, Bayer Corporation, Pittsburgh, 2000 HASCO, DME and CUMSA electronic catalogues Ulostyöntö ja vastapäästöjä muovaavat laitteet 17