Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Výroba forem pro krátké série
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Výroba forem pro krátké série

Ve většině odvětví průmyslu se doposud používají formy vyráběné z nástrojových ocelí klasickým nebo elektroerozivním obráběním. Velikou nevýhodou při jejich výrobě je hlavně jejich vysoká cena a pracnost. Z tohoto důvodu je výhodné vyrábět formy levnějšími technologiemi na bázi skořepin, zhotovovaných některou z technologií povrchových úprav.

Trendy ve většině oborů směřují od velkosériové k malosériové výrobě, což vyžaduje odlišný přístup k výrobě forem pro krátké série. Je proto snahou rozšířit možnosti galvanotechniky a žárového stříkání kovů k vytváření forem těmito technologiemi.
Samotná výroba forem galvanoplasticky elektroformováním je známá již několik desítek let. Vývoj galvanoplastiky však neudržel krok s jinými, tzv. konvenčními technologickými postupy výroby, a tak se příliš nevyvíjela. V současné době bylo dosaženo v galvanoplastice takových znalostí, že je aktuální těmito technologiemi se opět zabývat. Nabízí se několik možností použití. Mezi hlavní směry vývoje patří výroba skořepinových forem pro aplikace lisování plastu, a dále ve slévárenství a ve sklářství.
Protože zákazníci vyžadují u výrobků nejen vysokou spolehlivost a funkčnost, ale také kvalitní design, bývá většina výrobků tvarově složitá (někdy i s povrchovým reliéfem).
Vlastní výroba formy se sestává z několika základních kroků, z nichž u každého je několik možností.

Výroba modelu

Velkým přínosem pro výrobu modelů (respektive jader) se zdá být aplikace nízkotavitelných kovů (teplota tání 50 - 90 °C), které lze bez větších problémů odlévat do silikonových forem, odstraňovat, obrábět či spojovat.
Podstata výroby vodivého modelu spočívá v tom, že zhotovíme kopii modelu (vosk, sklo, kov, dřevo) do formy ze silikonu, do níž se pak odlévá nízkotavný kov. Vyrobené modely se pak dají bez problémů spojovat do větších celků, tmelit speciálními tmely nebo retušovat (zabrušovat, zalešťovat či naopak zdrsňovat). Tohoto postupu se používá převážně pro výrobu tvarově velmi složitých předmětů. Jednodušší modely se zpravidla obrábějí přímo z modelového kovu, protože tím odpadá nutnost výroby silikonové formy.

Výroba skořepiny

Máme-li hotový model, je nutné na něm vytvořit samonosnou skořepinu o tloušťce 1 - 2 mm, a to buď galvanicky, nebo žárovým nástřikem. K nejčastěji používaným kovům pro výrobu forem je v galvanice měď a nikl, při žárovém stříkání pak zinek, hliník a cín (respektive jejich slitiny).
Přes poměrně velké rozdíly v pevnosti a tvrdosti se používá velmi často měď, ať už jako nosný nebo jako funkční kov pro nenáročné použití. Nikl má sice lepší mechanické vlastnosti, ale je obtížněji galvanicky vyloučitelný. Jednou z možností je také používání dražších vícesložkových slitin typu Fe-Ni nebo kompozitních materiálů zvyšujících nejen tvrdost a pevnost, ale i otěruvzdornost.
Ke galvanickému vylučování kovů (vytváření kovové skořepiny) se standardně používá běžně dostupné vanové vybavení galvanoven. Mezi hlavni výhody této technologie patří její jednoduchost. Nevýhodou je však nerovnoměrná proudová hustota na povrchu modelu, a tudíž i nestejnoměrná tloušťka vrstvy vyloučeného kovu. Tímto je omezeno vylučování kovu u velmi členitých povrchů.
Při výrobě forem žárovým nástřikem kovů spočívá největší problém v udržení nízké teploty na povrchu modelu av udržení regulace nástřiku za účelem omezení vnitřního pnutí.

Odstranění modelu

Máme-li vyrobenou pevnou a kvalitní skořepinu, je nutné odstranit model. Skořepina se ohřeje a model z nízkotavného kovu se vypustí ven. Dalším krokem je pak definitivní odstranění zbytků modelového kovu. Stopové množství kovu se odstraňuje mechanicky, případně odleptáním kyselinou.
Vyrobenou skořepinu je nutné dále zpevnit. To se provádí buď dalším pokovením, nebo vyplněním skořepiny vhodným plnivem. Následuje mechanické upevnění skořepiny do rámu, popřípadě zabudování chladicích a topných elementů. Způsob upevnění a výplňový materiál závisí především na požadavcích kladených na formu. Existuje několik kritérií, podle kterých se volí nejen materiál skořepiny, ale i materiál tělesa formy - lze mezi ně zařadit teploty, tlaky a střídání teplot, ať už vyhřívání nebo chlazení formy (50 - 240 °C). Složení výplňového materiálu závisí především na funkci formy. Když je zapotřebí rychlý odvod tepla z formy, použije se materiál s velkou tepelnou vodivostí (olovo, zinek, hliník, ocelové třísky). Jinak se používají materiály chovající se jako tepelné izolanty (beton, šamot, slévárenský písek) nebo směsi těchto materiálů (ocelové třísky a písek).
Přednost forem vyrobených nekonvenčními způsoby spočívá hlavně v jejich nižší cenové náročnosti a poměrně rychlé výrobě. Toho lze s výhodou využít jak v malosériové výrobě (pro 100 - 1000 kusů), tak hlavně při navrhování nových výrobků, pro jejich prototypy a zkoušky.

Další články

Technologie pro povrchové úpravy
Nekonvenční technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: