SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 78
Downloaden Sie, um offline zu lesen
MAŠINSKI FAKULTET

      KRAGUJEVAC




                          BOGDAN NEDIĆ




TEHNOLOGIJE PRERADE
  PLASTIČNIH MASA




      Kragujevac, 2008.
TEHNOLOGIJE PRERADE PLASTIČNIH MASA
skripta



Autor:    Prof. dr Bogdan Nedić, dipl. ing.
          Mašinski fakultet, Kragujevac


          Mašinski fakultet
          34000 Kragujevac
          Sestre Janjić 6




          Višegodišnji rad autora skipte na prikupljanju i sistematizaciji informacija o
          primenjenim tehnologijama prerade plastičnih masa, projektovanju
          proizvoda od plastičnih masa i projektovanju alata za izradu delova od
          plastičnih masa doprineo je formiranju ovog svojevrsnog priručnika
          namenjenog kako studentima tako i inženjerima - stručnjacima u praksi za
          svakodnevno rešavanje niza problema.
          Skripta predstavlja rezultat rada autora sa studentima na realizaciji više
          desetina diplomskih radova sa konkretnim temama projektovanja
          proizvoda, alata, mašina i tehnologija za preradu plastičnih masa i
          rešavanje niza problema u preduzećima.
          Skripta sadrži osnovne i neophodne podatke potrebne za razumevanje
          problematike projektovanja delova od plastičnih masa, izbora i definisanje
          tehnologija i tehnoloških parametara prerade plastičnih masa i polaznih
          informacija potrebnih za projektovanje i primenu alata.



                                                                                  Autor
poglavlje 1.

     PROJEKTOVANJE PROIZVODA OD PLASTIČNIH MASA




poglavlje 2.

    TEHNOLOČKI POSTUPCI PRERADE PLASTIČNIH MASA




poglavlje 3.

               SAVREMENI POSTUPCI PRERADE POLIMERNIH
                                         MATERIJALA
POGLAVLJE 1


2.     PROJEKTOVANJE PROIZVODA OD PLASTIČNIH MASA
2.1.   Problematika projektovanja

Projektovanje i konstrukcija proizvoda iz plastomera određeno je zadatkom primene i
postupkom proizvodnje. Od velike je važnosti vrsta polimera koji treba primeniti, i
konstrukcijska mogućnost izrade kalupa, zavisno od mašine za brzganje.
Između projektanta, odnosno konstruktora proizvoda, konstruktora kalupa i tehnologa za
preradu ovim postupkom, potrebna je uska saradnja i razmena mišljenja, kako bi se proizvod
dobio uz najekonomičnije i tehnički najpogodnije uslove. Projektant, a ponekad dizajner, i
konstruktor proizvoda moraju dobro poznavati svojstva polimera – izvornu sirovinu,
konstrukciju kalupa i sam postupak prerade, tj. oblikovanja injekcionim presovanjem,
ekstrudiranjem i duvanjem.
Ovo je naročito važno i zbog toga jer se kupci, koji od proizvođača traže ponude za proizvode
plastomernih materijala, obično ne razumeju u ovu problematiku. Oni najčešće dostave crteže
ili uzorke neprikladnih oblika i imaju zahteve, koji nisu opravdani stvarnim tehničkim i
funkcionalnim potrebama.
Smatra se da je u opštem interesu prerađivača, da kupca već u početku savetuje i upozori na
sve, na šta ga upućuje njegovo iskustvo, pošto je proučio svaki specifični problem s tehničkog
i ekonomskog stsnovišta. Nejčešće nedoumice kupaca su
    • Izbor vrste polimera
    • Mogućnost oblikovanja, koničnost, bočni profil
    • Mesto brizganja
    • Nepodesan oblik, potrebna zaobljenja
    • Funkcionalnost površina
    • Debljina zida, mesta uvlačenja
    • Tolerancije
    • Umetanje metalnih delova, s tim u vezi unutrašnja naprezanja
    • Funkcija u konačnoj primeni, i
    • Eventualna naknadna obrada.

Rešavanje ovakvih pitanja zavisi u najvećoj meri od iskustva ljudi, jer se ovi problemi mogu
samo delimično egzaktno rešavati, koristeći se kod toga sistemski uređenim podatcima, koji
su kod svakog prerađivača kroz niz godina obrađivani i unošeni u podesne tabele, da bi se
komparativno, od slučaja do slučaja, mogli upotrebljavati.

Što se tiče drugog dela problema, koji se odnosi na osnovnu sirovinu, za koju proizvođač daje
precizne i utvrđene podatke, konstruktor proizvoda mora biti detaljno upoznat i poštovati
svojstva polimera, primenjujući ih prema zahtevima svakog proizvoda.
Kada su odabrani postupak i polimer može se započeti s polimeru prilagođenom
konstrukcijom proizvoda, tj. proizvod i sirovina stoje u direktnoj zavisnosti. Uprkos bogatom
izvoru informacija o polimeru, mora se premostiti praznina između poznatih vrednosti tipa
materijala i pozitivnih svojstava proizvoda uz pomoć iskustva konstruktora, odnosno celog
tima, koji je vezan za preradu i ako je moguće prerađivača polimera.
U mnogo slučajeva je potrebno da se nakon konstrukcije proizvoda izradi model. Tek nakon
ispitivanja i studije modela može se pristupiti konstrukciji i izradi kalupa za oblikovanje.


                                              3
Potrebno je napomeniti nekoliko osnovnih pravila koja se mogu imati u vidu pri konstrukciji
proizvoda od polimernih materijala.
Svaki konstruktor ili projektant i onaj koji oblikuje izradak mora pre oblikovanja imati jasnu
predstavu o upotrebi i zahtevima koji se postavljaju pred taj proizvod. Proizvodnja i
upotrebna svojstva proizvoda zavise od oblikovanja koje odgovara plastomeru i od ispravnog
izbora materijala kod oblikovanja proizvoda, razlikuju se dve grupe, i to:
    • Tehnički proizvodi i
    • Proizvodi široke potrošnje.

Tehnički proizvodi
Trebaju uvek ispunjavati određene zahteve. Kod izbora materijala mora se uvek voditi računa
o tome da zadovoljavaju zahtevima koji se pred njih postavljaju bilo da se radi o otpornosti na
hemikalije, o mehaničkim ili termičkim uslovima kao i o psihološkom momentu.
Ako se polaže u održavanje mera proizvoda tada se mora voditi računa o specifičnostima
izabranog materijala, o skupljanju u kalupu i naknadnom skupljanju. S druge strane se mora
paziti na toplotno istezanje i upijanje vlage.
Proizvod se, ako je to potrebno, proračunava i odgovarajuće tome prilagođeno izabranom
materijalu, konstruiše. Proračun se temelji na podatcima o materijalu koje daje proizvođač
polimera za određeni tip materijala. Debljine zidova se moraju uskladiti s ciljem primene i
mogućnostima proizvodnje.
Ako se zbog tehničko-prerađivačkih ili konstruktivnih razloga traži manja debljina zida, mogu
se koristiti: ukrućujuća rebra obrubovi koji opasuju proizvod i slične konstrukcijske
mogućnosti.
Za prihvat zavrtnja mogu se u projektovanom proizvodu odbrizgati navoji ili se navoj urezuje
u pripremljenu (oblikovanu) rupu, ukoliko se radi s materijalima s većom tvrdoćom i
čvrstoćom.Radi čvrstoće je preporučljivo predvideti dužine navoja 2 do 2,5 prečnika zavrtnja.
Ako se ove zavrtanjske veze često otpuštaju treba predvideti metalne umetke sa navojem. Ove
umetke možemo ubrizgavati u fazi oblikovanja brizganjem, ili ih ubaciti naknadno
ultrazvučnim postupkom.

Proizvodi široke potrošnje
I kod ovih proizvoda mora se voditi računa o predhodno pomenutim zahtevima, ali najčešće
ovi proizvodi imaju zahteve lepog površinskog izgleda, površinski sjaj otpornosti te površine
na delovanje medija za koji su namenjene.
S druge strane ovi proizvodi moraju imati u proizvodnji i u konačnoj nameni sva svoja
svojstva za spretno rukovanje i što svrsishodniju upotrebu.

2.1.1. Debljina zida

Debljina zida se određuje prema veličini i nameni proizvoda. Ispravno odabrana debljina zida
zavisi od vrste polimera, puta tečenja plastične mase, kalupne šupljine, raspoložive mašine i
traženim svojstvima samog proizvoda.
Određivanje njegove debljine zahteva veliko iskustvo, s obzirom da su putevi i otpori tečenja
različiti za svaki proizvod.
Opšti prosek debljine zida iznosi između 1 i 3 mm, odnosno kod velikih otpresaka između 3 i
6 mm. Debljine zida iznad 8 mm i ispod 0,5 mm su, prema svojstvima kompaktnih polimera ,
nepogodne i treba ih, ako je to moguće, izbegavati.
Debljina zida treba biti po mogućstvu jednolika. Ukoliko se, radi funkcije konstruisanog
proizvoda, ne mogu izbeći različite debljine zidova, potrebno je predvideti prelaze. Pri tome
treba obratiti posebnu pažnju na mesto ulivanja, tako da rastopljena plastična masa, kod


                                              4
brizganja, teče od debelih ka tankim delovima zidova. Brizganje, odnosno punjenje debljeg
zida kroz tanji, dovodi do stvaranja oblasti povećanog skupljanja materijala, udubljenja i
velikih unutrašnjih naprezanja u otpresku, odnosno proizvodu (Slika 1.).




             Slika 1. Preporučene vrednosti dimenzija u odnosu na debljinu zida

Jezgra za izjednačavanje debljine zidova proizvoda

Velike razlike debljine zida treba izbeći primenom jezgara. Na taj način se izbegavaju mesta
uvlačenja, sprečavaju usahline, smanjuju termička naprezanja i vreme izrade, a štedi se i na
materijalu. Preporučuje se konstrukcija jezgara paralelno sa smerom kretanja kapula. Jezgra
pod pravim uglom na smer kretanja zahtevaju hidrauličko ili mehaničko pokretanje što
povećava troškove izrade kalupa. Pokretna jezgra su skuplja ali i neophodna za izradu
podreza i navoja. Primena pokretnih jezgara traži izradu rezervnih, kako bi se zamenom
sprečilo pregrevanje.
Jezgra koja stižu duboko u kalup opterećena su velikom pritiscima, pa je njihova dužina vrlo
važna. Dužina jezgara prečnika iznad 4,5 mm ne sme biti veća od trostrukog prečnika, a kod
jezgara ispod 4,5 mm od dvostrukog prečnika. Ove mere mogu biti dvostruko veće ako jezgra
prolaze kroz čitav kalup. Sva jezgra moraju se uraditi sa zakošenjem.
Eventualni pomak jezgara u kalupu sprečava se pravilnim postavljanjem kao što je prikazano
na slici 2. Kod velikih debljina zidova proizvoda, gde nije moguće izbeći veliku debljinu treba
razmisliti o primeni penastih konstukcionih polimera.




                             Slika 2. Postavljanje jezgra u kalup


                                              5
Prema dijagramu na slici 3. Date su vrednosti za određivanje debljine zida, vezane za dužinu
puta i sposobnost tečenja pojedinih plastomera. Kod ovog treba imati uvek u vidu sposobnost
tečenja izabranog polimera, za određivanje debljine zida, kao i ostale faktore koji utiču na
debljinu zida.




                    Slika 3: Dijagram odnosa puta tečenja i debljine zida

U praksi je ustanovljeno da su prosečne maksimalne vrednosti puteva tečenja konstrukcijskih
polimera 600 mm, a samo u posebnim uslovima može se računati do 700mm. Praktična
saznanja nam pokazuju da se proizvodi konstruisani od plastomera, prema veličini proizvoda i
debljini zida dele na:

    • Manje,         debljina zida: 1 do 3 mm
    • Srednje,       debljina zida: 3 do 7 mm
    • Velike,        debljina zida: 7 do 11 mm.
Kod svih kompaktnih plastomera minimalna debljina zida može dostići vrednost 0,2 mm, a
maksimalna 12 mm.
Na kraju se može zaključiti da nije problem kad se radi o jednostavnim proizvodima, koji
mogu biti konstruisani uzevši jedan od normalnih polimera, prema zahtevu što ga postavlja
namena proizvoda. Kod njih je najlakše izvršiti analizu, jer su slični, što nije slučaj kod
tehničkih proizvoda komplikovanog oblika, koji radi svoje namene moraju biti veoma
složenog oblika i dimenzija.

2.1.2. Rebra za ojačanje

Upotreba rebara za ojačanje neizbežna je kod konstukcije proizvoda od plastomera. Ona
poboljšava čvrstoću kod iste debljine zida.
Ona osim što poboljšavaju čvrstoću kod iste debljine zida, pospešuje tečenje materijala unutar
kalupne šupljine za vreme punjenja – ubrizgavanja. Izvedbe rebara moraju imati
odgovarajuću koničnost u smeru izvlačenja iz kalupa, a njihove dimenzije trebaju biti u
granicama t = 0,4 – 0,7 S, gde je: S - debljina zida i t - debljina rebra za pojačanje.
Osim toga, prelazi rebara moraju imati minimalan radijus od 0,25 do 0,50 mm, a po
mogućnosti i više, što zavisi od veličine proizvoda i debljine rebra, jer se ovim ujedno
sprečava nastajanje udubljenja tamo gde se sastaju rebra i zidovi. Preporučuje se više tanjih i
pljosnatih rebara, nego manje visokih i debljih. Rebra ne smeju biti toliko tanka da bi
otežavala izvlačenje oblikovanog proizvoda iz kalupa. Oblik rebra zavisi i od oblika
proizvoda. Dimenzije rebra (t) u okvirnim vrednostima uzimamo za proizvode čije debljine
zidova iznose do 3mm: t = 0,4 S,i za proizvode debljine zida od 3 do 6 mm: t = 0,5 S, i
konačno za proizvode iznad 6 mm debljine zida: t = 0,7 S. Rebra povećavaju modul čvrstoće


                                              6
zida povećavajući istovremeno i opterećenost proizvoda. Rebrasta struktura dozvoljava
smanjenje debljine zida uz skoro potpuno zadržavanje prvobitne čvrstoće. Na taj način se
štedi materijal, težina je manja, ciklusi prerade kraći a izbegava se i nagomilavanje materijala
koji često negativno utiče na izgled površine.




                               Slika 4. Dimenzionisanje rebara

Rebra treba konstruisati u pravcu maksimalnog radnog opterećenja i tečenja rastopa.
Debljinu, dužinu i položj rebara treba odrediti već u početnoj – projektnoj fazi oblikovanja
proizvoda. Debela rebra su uzrok pojave pojačanog povlačenja materijala i uvlačenja. Na
ograničenim površinama mogu izazvati nehomogenost, velika termička naprezanja,
koncentraciju naprezanja materijala i loš izgled površine. Duga i tanka rebra su najbolje
rešenje za izbegavanje navedenih problema. Najvažni faktori za određivanje debljine rebara
su put tečenja materijala i debljina zida gotovog proizvoda. Na slici 4. date su preporučene
vrednosti za konstrukciju rebara za pojačanje. Iznete vrednosti imaju empiriski karakter, ali
ipak mnogo zavisi od iskustva kod resporeda rebara da ona budu pozicionirana na mesta, koja
će izvršiti pojačanje proizvoda, a ujedno i služiti kao vodiči kod lakšeg ispunjavanja šupljine.
Na slici 19.3. date su preporučene vrednosti za konstrukciju rebra za ojačanje. Ona moraju
biti postavljena na mesta koja će izvršiti pojačanje predmeta, a ujedno biti i vodiči za lakše
ispunjavanje gravure.




                        Slika 19.4.                              Slika 19.5.
Za različite polimere, za istu debljinu zida, razlikuju se preporučene vrednosti debljine rebara
za ojačanje , što je prikazano na slikama 19.4 i 19.5.

2.1.3. Izdanci – grebeni

Uopšteno izdanci služe za olakšanje mehaničkog sklapanja ali i za delove koji se često
rastavljaju. U mnogim konstrukcijama služe kao potporni ležaji ili odstojnici između dve ili


                                               7
više susednih površina. Zbog toga se svaka konstrukcija izdanka u velikoj meri zavisna od
njegove funkcije. Funkcije su različite, izdanak je jednom potreban za prihvat metalnog
umetka predviđenog za utiskivanje u hladnom stanju, a drugi put za samonarezivi vijak.
Spoljni prečnik izdanka treba da bude najmanje dvostruko veći od prečnika rupe, kao što je i
prikazano na slici 5.




                                       Slika 5. Izdanak

Izdanci se često spajaju sa drugim izdancima ili sa stranicama proizvoda radi postizanja veće
čvrstoće. Ako su izdanci povezani sa spoljnim površinama (slika 6.) potrebna je odgovarajuća
konstrukcija rebara zbog sprečavanja pojave mesta uvlačenja na vidljivoj površini gotovog
proizvoda. Ispravna konstrukcija proizvoda je ona gde se izdanci naslanjaju „dobro“, odnosno
treba izbegavati varijantu „loše“, (slika 6.).




                                Slika 6. Konstrukcija izdanka

2.1.4. Nagib i podrezivanje

Za oblikovanje proizvoda postupkom brizganja neophodno je sve bočne površine, prodore,
rebra i sl. izvesti sa dovoljnim konusom, da bi se lako izvukli iz kalupne šupljine. Nedovoljna
koničnost dovodi često do oštećenja otpresaka kod izbacivanja. Ovde je nužno uzeti u obzir,
da je skupljanje proizvoda različito, i to zavisi od primenjenog polimera.
Koničnost zida (slike 7 i 8) mora biti takva da omogući lako vađenje proizvoda iz kalupa. Taj
ugao uobičajno iznosi ½° do 2° po stranici i to za unutrašnje i spoljašnje zidove. Veća
vrednost se primenjuje u slučaju unutrašnjih zidova sa većom dužinom izvlačenja i
komplikovanim oblikom proizvoda.




                                              8
Slika 7. Nagib (k)

Površine izbacivača moraju imati dovoljno velike čeone površine kako ne bi suviše
opterećivali ili oštetili površinu oblikovanog proizvoda. U tabeli 1 mogu se videti
preporučene koničnosti u odnosu na visinu proizvoda. Kod strukturirane površine kao na slici
9 poželjan je ugao vađenja od najmanje 1° po stranici za svakih 0,025 mm dubine
strukturirane površine. Strukturiranje bi trebalo izvesti u istom smeru kao i vađenje kalupa.
Kod izbora koničnosti važan je izbor načina izbacivanja iz kalupa. Donje područje koničnosti
može se postići, tako da se iskoristi svojstvo skupljanja oblikovanog plastomera. Proizvodi sa
malim nagibom zahtevaju veći kvalitet izrade kalupa i kvalitetniju mašinu, jer je poznato da
zbog premalog nagiba dolazi do otežanog izbacivanja iz kalupa.

Doziranje sirovine, regulisanje pritiska brizganja i naknadnog pritiska je takođe vrlo
ograničeno, jer svako i najmanje prekoračenje, otežava normalan ciklus oblikovanja. Položaj
mesta brizganja i ulivanja može takođe loše uticati kao malih koničnosti, naročito ako ulivak
leži na nedovoljno koničnom rebru, kod čega može doći do uklještenja zbog naknadnog
pritiska.




                  Slika 8. i 9. Koničnost zida i preporuke pri projektovanju

Kad se zbog zahteva proizvoda i njegove funkcionalne namene potrebno primeniti koničnost
ispod 0,3 %, potrebno je osigurati izbacivanje dodatnim površinama za izbacivanje. Postoji
niz izvedbi kalupa s poboljšanom koničnosti u smeru otvaranja i izbacivanja iz kalupne
šupljine, ali svaka od njih zavisi od vrste proizvoda i primenjenog plastomera. Materijal koji


                                              9
se prerađuje i njegovo ponašanje u smislu skupljanja, njegova elastičnost, njegovo klizanje po
metalu, osim što određuje ili barem uslovljava oblikovanje proizvoda i uslove prerade
određuju i sposobnost vađenja iz kalupa, pa prema tome i koničnost.
Za okvirno određivanje koničnosti ipak ostaje presudna vrsta plastomera. Kod žilavo
elastičnih materijala često se sastavljaju podrezivanja radi zadržavanja na mestu (pokretna
strana kalupa) sa koje strane želimo izvršiti izbacivanje.
Pošto skupljanje, koničnost i podrezivanje zavise od vrste primenjenog polimera, u tabeli 1
date su okvirne vrednosti za ove odnose.

Tabela 1. Okvirne vrednosti u %
Oznaka plastomera           Skupljanje           Podrezivanje       Najmanja koničnost
                                 %                    %                 (nagib) %
PS                             0,4-0,6               1-1,5                 1,5
SB                             0,4-0,9                 2                  0,5-1
SAN                            0,4-0,7                1-2                   1
ABS                            0,5-0,7                 3                  0,5-1
PMMA                           0,3-0,7               1-1,5                 1,5
PC                             0,5-0,7                1-2                  1,5
Mod.PPO                        0,5-0,7                2-3                 0,5-1
PSU                            0,5-0,8                1-2                  1,5
PPS                            0,5-1,0                1-2                  1,5
PA                              1-2,5                 4-5                  1,5
PETP                           0,4-0,9                3-4                   1
PBTP                           1,5-2,0                4-5                  1,5
POM                            1,5-3,5                3-4                  0,5
PE n.g.                         1,5-3               10-12                 0,5-2
PE v.g.                         1-2,5                 7-8                  0,2
PP                             1,5-2,5                4-5                  1,5
PVC - tvrdi                    0,3-0,5               1-1,5                 1,5
PVC - meki                     0,8-3,5                -12                 0,2-2
Podrezivanje ne sme biti veće od istezanja na granici elastičnosti primenjenog materijala.
Spretnim razmeštajem nagiba moguće je da se na bočne nagibe proizvoda stave prodori a da
se pri tom ne mora primenjivati skupi kalup sa porečnim izvlačenjem.

Tabela 2. Koničnost (nagib) uglova vađenja iz kalupa –„k“ (mm)
  Visina                         Ugao vađenja iz kalupa u stepenima
proizvoda      1/8°        1/4°       1/2°         1°       1 1/2°          2°          3°
 „h“ mm
    10        0,022       0,044      0,087        0,17       0,26           0,5        0,52
    20        0,044       0,087      0,175        0,35       0,52         0,070        1,04
    30        0,065       0,131       0,26        0,51       0,78          1,05        1,56
    40        0,087       0,175       0,35        0,68       1,04           1,4        2,08
    50        0,109       0,218       0,43        0,85        1,3          1,75         2,6
    70        0,153       0,305       0,61         1,2       1,82          2,45        3,64
    80        0,174       0,349       0,69        1,36        2,1           2,8        4,16
    90        0,196       0,392       0,78        1,53       2,34          3,15        4,68
   100        0,218       0,436       0,87         1,7        2,6           3,5         5,2




                                             10
2.1.5. Smernice za konstrukciju proizvoda

Opterećenje kojem se u toku rada izložena neka konstrukcija stvara u materijalu određena
naprezanja koja, već prema vrsti i načinu konstrukcije, mogu izazvati pucanje proizvoda.
Ova se naprezanja mogu izračunati na osnovu Hukovog zakona koja se odnosi na linearni deo
dijagrama naprezanja/zatezanje ispod granice proporcionalnosti.
Hukov zakon možemo izraziti formulom:

                                        E=σ/ε [MPa]
Gde su:        σ = naprezanje, Mpa
               E = modul elestičnosti, Mpa
               ε = zatezanje u mm/mm
Za tehničke proračune većina konstruktora daje prednost približnom modulu. Približni modul
predstavlja modul materijala pri određenom opterećenju, temperaturi okoline i vremenu
trajanja opterećenja.
Dve najpoznatije vrste opterećenja su zatezanje i savijanje.
    • Naprezanje na zatezanje
                                       σ = F/A [MPa]
Gde su:        σ = naprezanje, Mpa
               F = sila, N
               A = površina poprečnog preseka u mm2
    • Naprezanje na savijanje
                                σ = (Mb*x*e)/I =M/W [MPa]

Gde su:       σs = naprezanje na savijanje, Mpa
              Mb = moment savijanja, Mpa
              I = aksijalni moment inercije, mm4
              e = razmak od neutralne ose do kraja spoljnjeg vlakna, mm
              W = I/e = moment otpora, mm3

    • Nosači
Nosač opterećen na jednom kraku se najčešće koristi za presovane spojeve, vođice ladica i
šinske klizače.

              σ = (6*F*l)/(b*h2) = [MPa]          f = (4*F*l3)/(E*b*h3) [mm]
Gde su:       σ = najveće naprezanje nosača u uklještenju (A), N/ mm2
              f = maksimalni ugib, mm
              l = operativna dužina nosača, mm
              E = približni modul, N/ mm2
              F = opterećenje, N
              b = širina preseka nosača, mm
              h = visina preseka nosača, mm

Nosači opterećeni silom u sredini često se upotrebljavaju za proračun rešetki kućnih aparata i
drugih elemenata.

              σ = (3*F*l)/(2*b*h2) = [MPa]       fm = (F*l3)/(4*E*b*h3) [mm]
Gde su:       σs = naprezanje spoljnjeg vlakna, Mpa
              f = maksimalni ugib, mm
              l = raspon nosača, mm


                                             11
E = modul elastičnosti, Mpa
              F = opterećenje, N
              b = širina preseka nosača, mm
              h = visina preseka nosača, mm
              fm = maksimalni ugib, mm

Kod projektovanja i konstruisanja proizvoda od polimernih materijala vođeni krajnji cilj je da
proizvod zadovolji sve uslove koji se pred njega postavljaju u periodu korišćenja. Kod vrlo
sliženih proizvoda s visokim zahtevima svojstava( mehanička, termička, i dr.), naročito za one
za koje koristimo visokokvalitetne (skupe) konstrukcione polimere, a ne možemo pristupiti
izradi prototipa, neophodno je voditi računa o još nekim uticajnim elementima kao što su
puzanje (tečenje)materijala, zamor, vek trajanja materijala i dr.
Pojave zamora materijala nastaju ako se otpresci izlože naizmenjivom opterećenju. Ova je
pojava česta kod onog nivoa naprezanja koji leži znatno ispod granice zatezanja polimera.
Konstruktoru su potrebni podatci o predvidivom maksimalnom opterećenju, momentu inercije
svakog preseka proizvoda kao i o faktorima koncentracije opterećenja kako bi mogao
izračunati nivo maksimalnog opterećenja. Ovo se opterećenje, u cilju predviđanja trajanja
proizvoda upoređuje s krivom otpornosti materijala na zamor u predviđenoj radnoj okolini.
Produženje veka trajanja nekog oblikovanog proizvoda može se postići samo promenom
preseka, ili promenom opterećenja. Svako drugo razmišljanje je izvan tehničkih pravila
primene polimernih materijala.
Konstuktor proizvoda, ili kalupa već u početnoj fazi odlučivanja na vrsti polimera, nepohodno
je da detaljno razmotri svojstva polimera i njegove mogućnosti primene za prototip
proizvoda. Ova svojstva su detaljno data u tehničkoj dokumentaciji proizvođača materijala.
Zapravo, krajnji je cilj da uz optimalne uslove kvaliteta primenimo, odgovarajući tip polimera
koji će opravdati tehničke i ekonamske vrednosti proizvoda u njegovoj eksplataciji.

2.1.6. Uskočno spajanje (žabica)

Podrezivanjem postižemo odnose pritisno uskočnog ili čvrstog spajanja, kod spajanja
elemenata od polimernih (konstrukciskih) materijala.
Mogućnost podrezivanja i potrebne koničnosti okvirno su dati u tabeli 1, pa kod konstukcije
veza ovim spajanjem imamo podatke, koji su nam dovoljni kod projektovanja i konstruisanja
proizvoda, vodeći pri tome računa o svojstvima pojedinih plastomera.
Podatci maksimalnog podrezivanja za uskočnu vezu mogu se okvirno izraziti po formuli sa
slike 10.




                  Slika 10. Maksimalno podrezivanje za uskočnu vezu (N)




                                              12
Ovim se sistemom, a naročito kod elastičnih plastomera, moguće izvesti niz veza. Kod
neelastičnih plastomera mogu se ostvariti veze presovanjem. Na slici 11 (a,b,c,d) prikazane
su četiri veze između dva elementa od plastomera, i to:
    • Uskočno preklopna veza,
    • Čvrsto preklopna veza,
    • Uskočna – bajonet preklipna veza i
    • Uskočna – preklopna klizna veza.




       Slika 11. Vrste veza                             Slika 12. Klinasta pritisna veza

Na slici 12. data je klinasta prstenasta veza kristalnih elastičnih polimera kao što su : PP,
POM, PA i dr. Produktivnost i racionalizacija montaže iz tehničkog i ekonomskog gledišta sa
pritisnim vezama, a najčešće sa pritisnim kukicama (žabicama) se vidno povećava upravo
zbog lakog i brzog montiranja.


2.1.7. Proizvodi s metalnim i drugim umetcima

Načelno je ulaganje metalnih delova u plastomere moguće, ali se treba ograničiti samo na
najnužnije slučajeve. Ovo važi kako za preradu plastomera tako i za primenu oblikovanih
proizvoda. Svako ulaganje metalnih delova u kalup za brizganje znači povećani utrošak
vremena i deluje poskupljujuće. Potpuna automatizacija proizvodnje moguća je samo u retkim
slučajevima. Kvalitet, tolerancije i ujednačenost delova može zbog toga trpeti.
Uloženi metalni delovi ometaju slobodno skupljanje i dovode u otpresku do naprezanja koja
mogu dovesti do prskanja. Naročito su na to osetljivi materijali, koji po svojim svojstvima
imaju malo istezanje do kidanja, kao što je PS -normalni. S druge strane mogu ovde zakazati
i materijali, koji imaju visoko istezanje do pojave kidanja kao što je polietilen, naročito onda
kad se ulivaju mediji koji uzrokuju istezanje do pojave kidanja. Čak i žilavi polikarbonat
naginje nakon dužeg vremena stvaranju napuklina uz uložene metalne delove. Naročito se
mora voditi računa da osim skupljanja plastomera postoji i znatno niže toplotno istezanje i
bolja toplotna provodljivost metala.
Kroz čestu promenu temperature nastaju u otpresku dodatna naprezanja koja uz nepovoljno
oblikovanje mogu dovesti do naprsnuća a ponekad do labavljenja metalnih delova. Često je
moguće bolje tehničko rešenje, tako što se metalni deo kasnije na toplo ili ultrazvučno
upresuje. Svakako da pri tome treba očekivati daleko manja, odnosno ultrazvučno sasvim
neznatna naprezanja. Velike metalne umetke treba predgrejavati pre samog ulaganja u kalup.
Naknadno presovanje metalnih umetaka u predeformisani prostor proizvoda od plastomera
ima nekoliko uslova, koje moramo postići da bi dobili sjedinjenje metalnog umetka s


                                              13
plastomerom. Metalni umetci pre presovanja moraju biti ožljebljeni, (Slika 13.). Pre umetanja
(presovanja), čelične umetke treba ugrejati da bi se plastomer prilagodio spoljnoj konturi
metalnog umetka. Temperatura omekšavanja leži unutar područija polimera.
Naknadnim umetanjem metalnih delova može se izbeći nagomilavanje mase na visokim
izdancima (Slika.14). Kod temperiranih otpresaka često se predgrajani deo upresuje u vrući
otpresak




Slika 13. Ožljebljeni metalni umetak         Slika 14. Naknadno umetanje metalnih
                                                  umeteka na visokim izdancima

Metalni umetci s navojem

Umetci snavojem tipa „Ensat“ s unutrašnjim i spoljašnjim navojem, koji na svojim donjim
završetcima imaju konus i prorez, urezuju svoj navoj sami pri uvrtanju u pripremljene rupe
bilo ručno ili mašinski, slika 15.
Za „Ensat“ umetke može se čvrstoća izvlačenja (čupanja) sa zadavoljavajućom tačnosti
proračunati po formuli:Fv = ε*(D*π)*τs.




                                Slika 15. Umetci s navojem

Gde su:
ε - korekcioni faktor 0,8≤M6 i 0,7>M6
D - spoljni prečnik
l – dužina
τs – čvrstoća na smicanje 1/2σ


Ekspanzioni (raširni) umetci

Ovi specijalni metalni umetci s metričkim unutrašnjim navojem i nazubljenim ili užljebljenim
prstenom na spoljnoj strani, umeće se samo u pripremljene rupe.
Zavrtanj koji se uvrće, odnosno trn za montažu širi donji deo umetka tako da se razilazi pri
čemu prodire u plastomer, slika 16. i 17. Proračun sile izvlačenja kod ovog tipa umetaka ne
može se dobiti sa pouzdanom tačnošću.


                                             14
Slika 16. Ekspanzioni umetak                        Slika 17. Ekspanzioni umetak
       s ekspanzioniom pločom                              s ureznim prstenom

Obrizgavanje metalnih umetaka

Pri obrizgavanju metalnih delova mora se naročito paziti da je metal okružen dovoljnim
slojem plastomera, jer se inače ne mogu preneti ni spomena vredne sile, a opasnost izvlačenja
(čupanja) je prevelika, slika 18(neispravno),slika 19 (ispravno).

Tanki sloj plastomera, slika 18.
    a. Metal
    b. Plastični omotač
Dovoljan sloj palstomera, slika 19.
    a. Metal
    b. Plastični omotač
Praktičnim radom došlo je se do zaključka da debljina zida (omotača) oko metalnog dela treba
bude jednaka debljini zida otpreska ili da bide nešto veća, odnosno u okvirima koji su dati na
slici 1.
S druge strane znatan deo toplote mase koja se ubrizgava za vreme punjenja odvodi se
metalom, tako da kod tankih slojeva polimera na neizbežnim dodirnim mestima toka rastopa
ne dolazi više do idealnog sjedinjavanja (zavarivanja). Da bi rastop bio na metalnim
umetcima bio izložen malom gubitku toplote, mora se masa metalnog dela izvesti što
manjom, kako je prikazano na slici 20. gde je velika masa metala, odnosno slika 21. bušenjem
rupe masa je smanjena. Kod povišenih zahtava za kvalitetom ili posebnim , teškim
slučajevima, preporučuje se predgrejavanje metalnog dela pre ulaganja u kalup. Temperatura
predgrejavanja treba po mogućnosti da leži u područiju visine temperature omekšavanja
plastomera kojeg prerađujemo, odnosno nešto niža. Da bi uloženi metalni umetci bili
svrsishodni, na njima se izvode radi osiguranja protiv zakretanja ravne površine, klinovi ili se
nasecaju.




                               Slika 18. Tanki sloj plastomera.




                                              15
U načelu metalne delove treba, ako je moguće, ulagatu samo u jednu polovinu kalupa tako da
se može zatvoriti bez opasnosti od oštećenja konture kalupne šupljine – gnezda.
Pri tome naročito treba paziti da na prihvatnoj strani bude raspoloživa dovoljna dužina, koja
daje dovoljnu sigurnost položaja. Ako se između metalnih delova i vođenja u kalupu odabere
preveliki zazor, to neminovno dovodi do prodiranja rastopa pri brizganju.




                              Slika 19. Dovoljan sloj plastomera

Zato se svaki metalni umetak na onom delu koji služi za prihvat u kulupu, mora izraditi
veoma precizno. Zavisno od svrhe primene daje se prednost ISO kvalitetu h7 ili h11. Na taj
način se sprečava prodiranje rastopa plastomera između prihvatnog dela i umetka.




Slika 20. Primer velike mase umetka           Slika 21. Primer smanjene mase bušenjem

Spajanje nabrizgavanjem

O postupku nabrizgavanja brizganjem govori se samo onda kada materijal koji se nabrizgava
predstavlja znatan udeo u proizvodu.
Zbog veličine metalnih delova nastaju ovde u pojačanoj meri naprezanja u plastomeru. Za
ovaj postupak uglavnom su pogodni plastomeri visoke trajne (vremenske) čvrstoće i dovoljne
otpornosti prema stavranju pukotina usled naprezanja. Već pri konstrukciji takvih proizvoda
treba obratiti pažnju na to da se postigne jednoosno stanje naprezanja, tj. kod svakog načina
vezivanja treba otpresak iz mase biti po mogućnosti osiguran metalnim umetkom samo u
jednom smeru. Ovakav primer nabrizgavanja metalne čaure u zupčaniku, prikazan je na slici
22. ovim se bitno povećava čvrstoća glavčine, a pri tom moramo paziti da nam bude dovoljno
mase nabrizgano na metalni umetak. Čaura (b) je izvedena tako da na spoljnoj strani ima
nazubljen prečnik, a u sredini klin radi osiguranja od aksijalnog pomeranja. Kad se izabere
postupak nabrizgavanja za obradu treba uvek težiti kombinaciji oblikovane veze i veze
izazvane silom. Prednapon nastaje skupljanjem plastomera na metalnoj glavčini kod hlađenja
u kalupi. Za vezu oblika služi nazubljenje i prstenasti klin na spoljnoj strani čaure (puškica).U
mnogo slučajeva zupčanik se nabrizgava direktno na osovinu. U ovom slučaju osovina se
obezbeđuje odgovarajućim elementom oblikovane veze, slika23.


                                               16
Veza između osovine i nabrizganog zupčanika osigurava se silom i oblikom:
    a. Zaglodane ravne površine,
    b. Uzdužno nazubljenje i
    c. Istisnuti izdanci.
Izvedba (rešenje) pod (c) upotrebljava se uspešno kod manjih vratila, a ovo je ujedno i
najjeftinija oblikovana veza.




                           Slika 22. Nabrizgavanje metalne čaure




                Slika 23. Nabrizgavanje direktno na vratilo (oblikovane veze)

2.1.8. Proizvodi sa navojem

Kod proizvoda dobijenih postupkom brizganja, često se navoj izvodi u kalupu. Navoj se može
i naknadno izvesti kod pojedinih tvrđih – tehničkih plastomera, ali to povećava i troškove,
naročito ako se radi o velikim serijama ili masovnoj proizvodnji. Često se dolazi u dilemu, šta
je opravdanije, da se kalup uradi u kalupu što znatno poskupljuje cenu kalupa, ili navoj
narezivati mehaničkim putem naknadno. Presudnu ulogu igra broj potrebnih proizvoda i tada
se lako može zaključiti i ekonomski efekat za obe varijante. Kod mekih plastomera, kao što su
PE niske gustine i meki PVC, nema dileme jer se u tu navoj ne može naknadno izvesti.
Izvedba navoja, bilo unutrašnjeg ili spoljašnjeg, s oštrim profilima ne dolazi u obzir kod
plastomera. Uvek treba imati naumu da poliplasti ne podnose oštre prelaze i ne može se
jednostavno primeniti profil metričkog navoja ili Vitvortovog profila, ili nekog drugog koji se
primenjuje u mašinstvu. Ovo naročito važi za plastomere sa malom udarnom žilavosti. Osim
toga, bilo bi nemoguće vađenje iz kalupa ako bi se jednostavno uzele vrednosti nekog navoja
koji je urađen u mašinstvu.
Izbor okvirnih vrednosti navoja kod izrade crteža i projektovanja proizvoda treba uraditi
prema slici 24 i tabeli 3. Veoma važno je primeniti koničnost. Naravno još jedna bitna stvar je
i to da kod proizvoda od polimera koji imaju veća skupljanja treba izvesti koničnost do kraja
jer je inače otežano vađenje iz kalupa.




                                              17
Slika 24. Preporučene vrednosti navoja


Kod projektovanja proizvoda moraju biti poznate tehničke mogućnosti izvedbe kalupa. Ako
to nije moguće, treba znati barem okvirno, da li će se navoj direktno u samom plastomeru,
posredno s umetanjem metalne čaure automatskim odvajanjem i sl.

Tabela 3.
                      d     d1       tg       ts       a     b       r
                    mm     mm       mm       mm      mm     mm      mm
                     2,6   2,16     7,58     5,83     2,9   0,2     0,2
                     3,0   2,55     8,96     6,89     3,4   0,3     0,2
                     3,5   2,95    10,36     7,97     4,0   0,3     0,3
                     4,0   3,30    11,58     8,91     4,5   0,4     0,3
                     5,0   4,20    14,74    11,34     5,5   0,4     0,4
                     6,0   4,90    17,20    13,23     6,5   0,5     0,5
                     8,0   6,60    23,17    17,82     8,6   0,6     0,6
                    10,0   8,30    29,13    22,41    10,7   0,8     0,7

Dva elementa proizvedena od polimera, koja se međusobno spajaju, treba biti po mogućnosti
izrađeni od istog materijala, kako bi se izbeglo zaribavanje kod navojnog spoja. Rešenje
unutrašnjeg navoja datog na slici 25 je ispravna i treba je se pridržavati. Naprotiv, navoj
prikazan na slici 26 je neispravan, na kraju podrezan, i nemoguće ga je izvesti obzirom na
konstrukciju kalupa. Na slici 27 prikazano je ispravno rešenje unutrašnjeg navoja sa suženim
završetkom i mogućnostima ugradnje jezgra u žig kalupa, koji formira navoj.




   Slika 25. Preporučeni          Slika 26. Neispravna izvedba Slika 27. Ispravna izvedba sa
       ispravni navoj                        navoja                      suženjem

Pri izvođenju unutrašnjeg i spoljnjeg navoja, kod proizvoda koji imaju funkciju zatvaranja
bez pritezanja u navoju, samo u dodirnoj površini čepa, primenjuje se rešenje delimičnog
odnosno prekinutog navoja. Ova vrsta navoja za 50% pojeftinjuje izvedbu kalupa, jer se
ciklus oblikovanja izvodi bez odvijanja navoja za vreme izbacivanja iz kalupa, odnosno
jezgro se otvara pod konusom (k, slika 28) i u fazi otvaranja kalupa oslobađa se navoj.


                                               18
Slika 28. Primer prekinutog (delimičnog) navoja

2.1.9. Proizvodi posebne namene

U ranijim razmatranjima date su preporuke i saveti kojih se traba pridržavati kod idejnog i
konstruktivnog rešenja pojedinih proizvoda od polimera. Rešenje crteža proizvoda zahteva
dobro poznavanje konstrukcije kalupa i postupka prerade, kao i svih zahteva koje se
postavljaju pred proizvod. Pristup pri izradi crteža takođe zahteva sva prethodna rešenja, kao
što su:
    • Debljina zida,
    • Dimenzionisanje rebra za pojačanje,
    • Koničnost u smislu izvlačenja iz kalupa,
    • Mesto i vrste ulivanja,
    • Dužina puta tečenja i dr.




                                  Slika 29. Koleno od 90o

I pored toga što konstruktori proizvoda u većini slučajeva poznaju postupak prerade, često se
dolazi u dilemu, kako odrediti položaj oblikovanja u kalupu, naročito kod komplikovanih
proizvoda koji imaju razne prodore u više ravni. Svakako je najbolje da konstruktor proizvoda
u isto vreme bude i konstruktor kalupa. Ovo je često neizvodljivo jer je nemoguće da svako
preduzeće koje ima potrebu za proizvodima od polimera, ima i pogon za oblikovanje plastike
(brizganje, duvanje).



                                             19
Na slici29. prikazuje koleno od 90°. Jezgro N sa čivijom A fiksirana je na osovinici C, za
vreme funkcije u cilkusu ostaje mirna radi podkopanog radijusa, dok se žig M izvlači.
Uskočna čivija P s oprugom pritiska o oslobađa jezgro N,koje se na kraju izvlači zajedno sa
osovinicom C i žigom M.




                                                    Slika 30. Koleno od 90° „lr“

Vraćanje: Graničnik B koji je učvršćen na osovinicu C i klizi po žlebu spolja i omogućava
zaustavljanjem jezgra N; žig koji nastavlja put i koristi uskočnu čiviju koju potiskuje opruga i
postavlja jezgro u zatvoreni položaj.Slika 30. koleno 90 s proširenim nastavkom spoja za cevi.
Jezgra sa „lastinim repom“ (presek B ) nosi umetak C koji je učvršćen zavrtnjem E i klinom
sa graničnikom D. Žig M se vodi: graničnik D ostaje u središtu, i zadržava jezgro A i umetak
C; zbog kosine jezgra A, umetak C i graničnik D se podižu dok poluradijus na umetku C ne
izađe iz potkopanog položaja, i istovremeno se graničnik D izvlači iz sedišta i nastavlja put sa
žigom M.




                 Slika 31. Ispravno dimenzionisanje i raspodela debljine zida

2.1.10. Tolerancije dužinskih mera i oblika proizvoda od polimera

Proizvodi od polimera primenjuju se u područijima gde su donedavno bili upotrebljivani
isljučivo metali. Sve veći zahtevi koji se na njih danas postavljaju imaju, osim mehaničkih,
fizičkih i hemiskih osobina i karakter sužavanje područija tolerancije mera.
Svojstva proizvoda zavise od 3 osnovna uslova, koje treba razmotriti pri izboru tolerancija:
     • Sirovina (vrsta polimera),
     • Oblik proizvoda i
     • Uslovi prerade.
Uslovi prerade su naročito značajni jer ukoliko se promene može doći do promene kvaliteta i
dimenzija otpreska.
Kod brizganja mogu se svojstva proizvoda menjati s promenom temperature rastopljenog
polimera ( time se menja viskozitet rastopa, brzina brizganja, temperatura kalupa, visina i


                                              20
trajanje dodatnog pritiska). Uslovi pod kojima se kalup popunjava rastopom poliplasta i
hlađenje istog, određuje unutrašnja naprezanja i orjentaciju tih naprezanja. Svi izloženi uslovi
utiču konačno na otpresak, njegovu čvrstinu i tolerancije dimenzija oblikovanog proizvoda.
Tolerancije dužinskih mera i obliks za proizvode od polimera propisane su JUS G. A1. 500.
počev od 1.1. 1969. godine.

Predmet standarda

Ovaj standard propisuje tolerancije dužinskih mera i oblika proizvoda izrađenih od plastičnih
masa (poliplasti): presovanjem, posrednim (transfernim) presovanjem termoaktivnih masa i
brizganjem polimernih materijala.
Ovim standardom nisu obuhvaćene: tolerancije geometriskih oblika navoja, dozvoljena
ovalnost i druga odstupanja od geometriskog oblika, formiranja izrađenih sklopova.

Definicije

Kalupna šupljina je prostor u kalupu koji ima oblik proizvoda.
Skupljanje je razlika stvarne dimenzije kalupne šupljine i izrađenog proizvoda, merene na
sobnoj temperaturi, izražena u procentima u odnosu na dimenziju izrađenog proizvoda.
                                      S = (Lk-L)/L *100
Gde su:       S = skupljanje u %
              L = mera proizvoda na sobnoj temperaturi
              Lk = mera kalupne šupljine na sobnoj temperaturi.

Raspon skupljanja je razlika između najvećeg i najmanjeg skupljanja poliplasta, određenog na
standardnoj epruveti. Δs = Smax-smin (%)
Tolerancija je razlika između najveće i najmanje dozvoljene vrednosti stvarne mere.
T = Dmax – Dmin (mm)
Dozvoljeno odstupanje je razlika između propisane nazivne mere i dozvoljenih stvarnih mera
proizvoda.

Tolerancije dužinskih mera

Osnovne grupe tačnosti izrade proizvoda
Raspon skupljanja poliplasta je osnovni činilac koji utiče na stvarnu meru proizvoda. Zbog
toga standard predviđa stepene tačnosti izrade proizvoda na osnovu raspona skupljanja. Prema
ovom standardu postoji 8 osnovnih grupa tačnosti izrade proizvoda, koji se označavaju
slovima A do N. Grupe se temelje na osnovnom redu standardnih brojeva R5 i date su u tabeli
4.
Tabela 4. Grupe tačnosti izrade proizvoda od polimera
   Osnovne grupe tačnosti                    Raspon skupljanja poliplasta u %
      izrade proizvoda                      iznad                           do
              A                                                            0,10
              B                              0,10                          0,16
              C                              0,16                          0,25
              D                              0,25                          0,40
              E                              0,40                          0,63
              F                              0,63                          1,00
              G                              1,00                          1,60
              H                              1,60


                                              21
Proizvođač poliplasta je obavezan da stavi na raspolaganje potrošaču sledeće podatke:
   • raspon skupljanja u smeru tečenja poliplasta,
   • raspon skupljanja u oba smera normalno na tečenje poliplasta i
   • uslove pri kojima je postignito odgovarajuće skupljanje.

Veličina tolerancija

Elementi koji utiču na veličinu tolerancija: Veličina tolerancije zavisi prvenstveno od
položaja proizvoda u kalupu, pri čemu može nastupiti jedan od sledećih slučajeva:
   a. ostvarenje mere zavisi od jednog dela kalupa,
   b. ostvarenje mere zavisi od dva ili više delova kalupa ili njihovog međusobnog
       položaja,
   c. ostvarenje mere zavisi od načina nastajanja kalupne šupljine (školjkasti kalup,
       višedelno gnezdo),
   d. ostvarenje mere zavisi od postupka prerade i od toga da li poliplast sadrži razne
       dodatke (punila, vlaknasti dodatci).

Obrazac za izračunavanje vrednosti tolerancije
Brojčane vrednosti tolerancije izračunavaju se pomoću sledećeg obrazca: T = kL+g
Gde su:
T = tolerancija,
k = koef. tačnosti izrade, koji izražava zavisnost tolerancije od raspona skupljanja
g = koef. koji izražava zavisnost od vrste kalupa, vrste dodatka i postupka prerade.

Vrednosti tolerancija po ovom obrascu važe za proizvode merene najranije 24 časa posle
izrade.

Tabela 5. Vrednost koeficijenta k
                      Koeficijent k za osnovne grupe tačnosti izrade
 Karakter nazivne
                        A         B       C       D        E         F            G       H
       mere
         a.          0,0020 0,0025 0,0032 0,0040 0,0050 0,0063                  0,0080 0,0100
         b.          0,0040 0,0050 0,0063 0,0080 0,0100 0,0125                  0,0160 0,0200

Vrednost keoficijenta g zavisi od broja delova kalupa koji utiču na ostvarenje mere, od vrste
dodataka u poliplastu i od postupka prerade. Vrednosti koeficijenta date su u tabeli 6.

Tabela 6. Vrednosti koeficijenta g
             Zavisnost mera                                 Koeficijent g u mm
a.                                                                  0.08
b.
   •   žig ili gnezdo sastoji se iz više delova,
       prerada se vrši brizganjem plastomera ili
       posrednim prestovanjem poliplasta sa
       praškastim puniocem
                                                                     0,25
   •   prerada se vrši presovanjem praškastog
       poliplasta ili posrednim presovanjem
       poliplasta koji sadrži vlaknasti punioc                       0,40
   •   prerada se vrši presovanjem poliplasta sa                     0,63
       dodatkom vlaknastih punilaca



                                                   22
Tolerancije oblika

Nagib i ugib
Sve površine izrađenog proizvoda u smeru otvaranja kalupa ili izvlačenja jezgra mogu biti
izvedene sa nagibom. U slučaju površine koja ima gnezdo ovo nije neophodno. Ako se
površina mora izvesti bez nagiba, mora se izvesti posebna konstrukcija kalupa koja to
omogućava (školjkasti kalup). Nagib zavisi od vrste poliplasta.
Razlikuju se tri vrste nagiba:
    • grubi – I
    • srednji – II
    • fini – III.
Kao orjentacione vrednosti veličine ugiba se računaju po obrascu:
    • za duroplaste y = (0,0025L+0,1)
    • za plastomere y = (0,008L+0,1)
gde je:        L = najveća mera izložena ugibu

2.1.11. Mesto ulivanja

Položaj mesta ulivanja, tj. mesto gde rastop ulazi u kalupnu šupljinu, veoma je važan faktor za
svojstva oblikovanog proizvoda.
Kod izbora mesta ulivanja često treba naći kompromis između želja korisnika proizvoda i
zahteva polimera. Mogućnost tečenja, odnosno realni odnos puta tečenja i debljine zida,
različiti su za razne polimere. To utiče kako na raspored tako i na broj ulivnih mesta. U tabeli
7 dato je nekoliko približnih vrednosti za moguće dužine tečenja pri debljini zida proizvoda
od 2 mm.
Neophodno je napomenuti da se ojačani plastomeri staklenim vlaknima ili kojim drugim
puniocem ponašaju drugačije, tj. teže teku i za odgovarajuću debljinu zida postižu kraće
puteve tečenja od onih koji nisu ojačani.

Poznato je da polikarbonat (PC) pruža veliko otpor pri smicanju kod brizganja, i da nije
moguće poboljšati ubrizgavanje promenama drugih parametara, osim temperature prerade i
izbora po viskozitetu.
Iz tih razloga neophodno je kod konstrukcije proizvoda voditi računa, naročito kod proizvoda
tankih zidova i dugačkih puteva tečenja, da se izabere tip prema odgovarajućem viskozitetu,
što je prikazano na slikama 32 i 33.
Iz izloženih podataka je vidljivo da je nužno izabrati tip vrlo visokog viskoziteta, kojim
postižemo duže puteve tečenja kod tanjih zidova, ako nam to površina i oblik proizvoda
zahteva.
Za razliku od neojačanih tipova polikarbonata kod ojačanih tipova od 10% do 40% sa SV,
slika 33.putevi tečenja su kraći. Tako na primer, kod:
• PC-a sa10% SV, kod debljine zida proizvoda 2 mm postižemo put tečenja 280 mm
• PC-a sa20% SV, kod debljine zida proizvoda 2 mm postižemo put tečenja 260 mm
• PC-a sa40% SV, kod debljine zida proizvoda 2 mm postižemo put tečenja 240 mm




                                              23
Tabela 7. Put tečenja (približne vrednosti) pri debljini zida 2mm




                                              24
Slika 32. PC ojačani




                                                      Slika 33. PC ojačani

Navedeni primer uzet je namerno iz grupe konstruktivnih plastomera, koji se smatraju teži za
preradu, tako da kod normalnih plastomera, ako se držimo ovih preporuka ne bi smelo biti
problema.
Takođe iz izloženih podataka je uočljivo i rasipanje dužine tečenja unutar iste grupe
plastomera vrlo veliko.
Konstruktor praktično mora uzeti u obzir podatke o putevima tečenja i debljine zida imajući u
vidu i otpore tečenja, koji se javljaju pri izradi otpreska.
Uticajem parametara oblikovanja, naročito temperature rastopa možemo usmeriti ponašanje
tečenja rastopa, ali za određene plastomere postoje i određene granice unutar kojih moramo
održavati proces oblikovanja. Kod udarno žilavih materijala iz grupe amorfnih plastomera
(SB,ABS) treba održati ograničenom visinu temperature prerade da bi se postigle optimalne
vrednosti svojstava. Drugi plastomeri (PP) naginju oksidacionoj razgradnji.




                                             25
Osim zavisnosti od ponašanja tečenja, raspored ulivanja vrši uticaj na:
    • Čvrstoću,
    • Ponašanje u stvaranju pukotina od naprezanja,
    • Postojanosti mera,
    • Ponašanje izvitoperenja,
    • Kvalitetu površine.
Kompletno razmatranje smeštaja ulivnog mesta pokazuje koliko je način konstrukcije
proizvoda i njegovog ulivnog mesta i na kraju izrade kalupa određen grupom (tipom)
primenjenog plastomera.

2.1.12. Vrste ulivanja

Ulivno mesto ostvarujemo ulivnim kanalom (ulivkom) koje možemo prema obliku i sistemu
podeliti na:
   • Stožasti ulivak, za proizvode koji se oblikuju s jednom kalupnom šupljinom (centralni
        ulivak)
   • Brizganje sistemom razvodnih kanala za proizvode, koji se oblikuju u više kalupnih
        šupljina ( prostorni ulivak) i
   • Brizganje bez ulivka, tj. tačkasti ulivak (centralno ubrizgavanje).

Oblik i zahtevi koji se postavljaju na proizvod u njegovoj konačnoj primeni uslovljavaju nam
koji ćemo ulivak primeniti.
Poznato je da se linije tečenja i spajanja različito ponašaju u odnosu na primenjeni ulivak. Za
svojstva čvrstoće otpreska važno je da se izbegne linija hladnog spajanja. Ove linije se
pojavljuju u slučajevima kad se tok rastopa podeli zbog jezgra ili drugih otpora, i sastavlja se
tek iza njih. Linija spajanja se u većini slučajeva nalazi nasuprot mestu ubrizgavanja, o čemu
se mora voditi računa pri samoj konstrukciji proizvoda. Iz ovoga sledi da konstruktor mora da
dobro poznavati postupak oblikovanja, kako bi mogao predvideti mesto ulivanja već kod
samog idejnog oblikovanja i konstruktivnog rešenja proizvoda.Linije spajanja su posebno
uočljive kod okruglih puškica ako ih ulivamo sa strane.
Prema vrsti oblikovanja plastomera, vidljive linije spajanja dovode više ili manje do
smanjenja čvrstoće na tom mestu. Ovo izbegavamo na taj način da mesto ulivanja
pomaknemo u sredinu izradka. Ovo radimo kad nam izrada to traži jer je ovo skuplja varijanta
i utiče na krajnju cenu proizvoda.
Osim ovih linija spajanja postoje i one koje ne snižavaju čvrstoću, već samo optički smetaju.
Ova pojava se izbegava usmeravanjem toka rastopa na zid kalupne šupljine
Proces punjenja kalupa većinom započinje na mestu ubrizgavanja u kalup.
Položaj ulivka utiče na konstrukciju kalupa, a prema tome i njegovu cenu. Odnos debljine
zida i oblika izratka najčešće uslovljavaju položaj ulivka. Kod bočnog ubrizgavanja, kod
kalupa s više gnezda, ne može se vazduh koji je u zatvorenom kalupu istisnuti kroz podeonu
ravan, izradak u tom slučaju neće biti popunjen ili u najboljem slučaju izrazito jake linije
spajanja.
Naknadne deformacije otpreska zavise osim od vrste plastomera i od mesta ulivanja i vrste
ulivka. Ova razmatranja nameću zaključak koliko treba razmišljati o vrsti ulivka, načinu
proizvodnje i kalupu već kod idejnog rešenja, projektovanja, konstrukcije i samog crteža
proizvoda.




                                              26
Slika 34. Položaj mesta ulivanja

Najčešće se pojavljuju stožasti, odnosno prostorni ulivak za izratke s normalnim debljinama
zida. Kod izradaka s debljim zidovima primenjujemo prostorni, odnosno centralni film ulivak.
Na slici 34. je prikazano:
    a. Centralni stožasti ili tačkasti ulivak
    b. Prostorni normalni ulivak
    c. Prostorni film ulivak
    d. Centralni film ulivak.
Svakako da se u praksi pojavljuju i druge vrste ulivaka jer nam to diktira uslov krajnje
namene izratka.

Na slici 35 od A-M prikazano je 12 primera rešenja mesta ulivanja, linija tečenja i spajanja.
Najpovoljnije je kada možemo primeniti centralni stožasti ulivak (A). Ulivci od C – F
najčešće se primenjuju za izratke koji se oblikuju u kalupima sa jednom šupljinom. Vidljivo
je da što imamo više ulaznih kanala to je više vidljivih linija spajanja. Iz ovoga se da
zaključiti da rastop treba dovoditi u izradak na što manje mesta, osim kad se radi o izratcima
debelih zidova i zapremina.
Kod izradaka u koje ubrizgavamo metalne umetke (N/1) treba voditi računa da linije spajanja
usmerimo na površine, koje ne zahtevaju lep površinski izgled. Izrađivanje okruglog oblika s
unutrašnjim prolazom, koji oblikuje jezgro oblikuju se bočnim kružnim ulivkom slika (I/2),
ali one sa debljim zidovima s ovakvim sistemom pokazuju osetne znakove linije sastavljanja,
slika (I/3). U ovim slučajevima je bolje primeniti sistem prikazan pod (D). Kad se žele izbeći
vidljive linije sastavljanja za proizvode pravouglog oblika i velikih površina, koje imaju
unutrašnji prostor (N/4), ugrađuje se kalotni džepić preko kojeg protiče rastop i na taj način
sprečava otpore kod spajanja.




                                             27
Slika 35. Preporučena rešenja za mesta ulivanja

Vrste ulivaka, slika 36:
   1. Stožasti centralni ulivak
   2. Postrani normalni ulivak
   3. Tačkasti ulivak ( za kalupe s više šupljina izvodi se razvodni sistem)
   4. Pločasti ulivak
   5. Postrani film ulivak
   6. Centralni film ulivak
   7. Prstenasti ulivak
   8. Tunelni ulivak s krnjim (a) i normalnim tunelom(b)




                                             28
Slika 36. Vrste ulivaka

Postupak zbrizgavanja nije se zadnjih godina usavršio samo pronalaženjem boljih plastomera,
razvijanjem boljih rešenja u gradnji mašina za brizganje već i napretkom u izradi kalupa.
Da bi se udovoljilo sve većim zahtevima oblikovanja, naročito u stabilnosti otpreska,
prvenstveno na naprezanja i uvijanja do kojih dolazi nakon hlađenja uz istovremeno
održavanje tolerancija i izbegavanje linija tečenja, nije u svakom slučaju zadovoljio stožasti
ili tačkasto – kapilarni ulivak.ulivak u obliku filma je rešenje, koje zadovoljava niz zahteva,
koje nije bilo moguće ispuniti drugim sistemima ulivanja.Izratci velikih površina, strogih
mehaničkih zahteva i najčešće sa zahtevom visoke prozirnosti, uspešno se ubrizgavaju ovim
ulivcima. Ovi izratci zahtevaju uticaj rastopa plastomera s određenom orjentacijom, a
primenom film-ulivka, osim ovih zahteva, postižu se i ostala tražena svojstva oblikovanog
proizvoda.
Na mnogim proizvodima,kao što su računari, kvadratne providne ploče i sl. traže se, zbog
mehaničkih svojstava, naročito čvrstoće na savijanje i udarne žilavosti, zahtevi s potrebnim
svojstvima.
Poznato je da je čvrstoća na savijanje i udarna žilavost veća u smeru normalnom na smer
tečenja rastopa plastomera, a čvrstoća na istezanje u samom smeru, pa je onda iz tih razloga
najpogodnija primena film – ulivnog sistema.
Velike površine su se ranije ubrizgavale na nekoliko mesta tačkstokapilarnog sistema, što je
uzrokovalo pojavu linija spajanja i kvarilo estetski izgled oblikovanog proizvoda.
Film-ulivkom se postiže da su ravni izratka potpuno glatke, bez vidljivih linija tečenja,
odnosno spajanja. Osim toga ovaj sistem osigurava oslobađanje zarobljenog vazduha, koji
inače izaziva niz teškoća, na primer pregaranje i slične probleme.

                                              29
Skup tehnoloških zahteva koji diktiraju primenu film-ulivnog sistema osigurava kvalitet
otpreska, ali radi svoje izvedbe zahteva dodatnu obradu, što povisuje troškove proizvodnje.
Zbog toga neophodno je da se odluke razmotre svi zahtevi i ekonomska opravdanost za
primenu onog sistema.
Vrsta, tj. izbor film-ulivka zavisi od oblika, veličine i zahteva koji se postavljaju pred
oblikovani proizvod. Ovi ulivci, s obzirom na navedene faktore, mogu biti sasvim različiti.
Najčešću primenu u praksi nalaze bočni film-ulivak. On se primenjuje naročito kod pljosnatih
proizvoda velikih površine i zahtevima za punom prozirnošću i estetskim izgledom, kao što su
poklopci instreumenata, koji zamenjuju staklo, televiziski ekrani i drugi tehnički proizvodi.
Kod ovih proizvoda se obično traži velika čvrstoća i male deformacije, što se sve postiže
ovim ulivkom a postiže se i manje skupljanje otpreska. Za izratke s tankim zidovima
primenjuje se sistem sa slike 37, za izratke s debljim zidom sistem na slici 38. i za one s
ekstremno debelim zidovima, sistem na slici 39.




Slika 37. Ulivak kod tankog        Slika 38. Ulivak kod           Slika 39. Ulivak kod
            zida                       debelog zida              ekstremno debelog zida




                                                        Slika 40. Debljina filma

Da bi se dobile jednoliko popunjavane kalupne šupljine, debljina filma je često različita, kao
što je prikazano na slici 40, gde je debljina u sredini filma 1,3 mm, a prema krajevima 1,7
mm. Ovi odnosi se mogu promeniti kod centralnog, prstenastog i bočnog film ulivka. Razlika
u debljini treba da iznosi, od ulaza rastopa plastomera do kraja razvodnog kanala, već prema
širini filma od 25% do 50%. Jednoliko punjenje se postiže i različitim dužinama ulivka uz
jednaku debljinu filma. Ali treba nastojati da kal razvoda bude što kraći i robusni, jer duži
ulivak gubi na efikasnosti. A što se tiče samog film – ulivka on treba biti što kraći.




                                             30
19.1.8 Spajanje otpresaka

Spajanje otpresaka, tj. integrisanje više elemenata od polimernih materijala izvodi se na više
načina:
        - uskočno spajanje,
        - spajanje nadbrizgavanjem,
        - ultrazvučno spajanje, itd.
Uskočno spajanje se postiže elastičnim ulaskom odgovarajućeg izdanka u odgovarajući prorez
ili podrez spojnog elementa.
Koristi se uglavnom za spajanje delova od elastičnijih plastomera ( PC, PPO), iz razloga jer
su ove veze predviđene za čestu montažu i demontažu. Spajanje se ostvaruje pod konstantnim
dejstvom određene sile.
Primer uskočnog spajanja je plastični zatvarač bez navoja kod flaša.
Na slici je dat primer ostvarenja zglobne veze između dva dela( jabučica), slika 41.




                             Slika 41. Primer uskočnog spajanja

Nadbrizgavanje se primenjuje najčešće kod spajanja delova različitih boja. Pri tome se prvo
vrši brizganje jednog komada, koji se kasnije postavlja u alat kao umetak, gde se vrši
formiranje sklopa. Ovako formirana veza se može razdvojiti samo razaranjem.
Ovako izrađeni delovi se podvrgavaju termostabilizaciji radi otklanjanja zaostalih unutrašnjih
napona koji nastaju zbog hlađenja novog ulivka oko predhodnog.




                            Slika 42. Spajanje nadbrizgavanjem



                                             31
Na slici 42 je prikazan primer izrade transparenta zadnjeg kombinovanog svetla u dve boje.
Pri tome je pokazivač pravca izrađen u narandžastoj boji, dok su stop svetlo i poziciono svetlo
izrađeni u crvenoj boji. U prvoj fazi se radi deo narandžaste boje - pokazivač pravca. Njegovo
brizganje se vrši u posebnom alatu. Nakon toga on se ubacuje kao umetak u drugi alat.
Neophodno je obezbediti čvrsto prijanjanje druge komponente posle njenog hlađenja, pa je u
tu svrhu izrađen spoj tipa "lastin rep" .

Spajanje ultrazvukom vrši se topljenjem otpreska za ultrazvučnu obradu, usled trenja
stvorenog ultrazvučnim vibracijama.




                                              32
POGLAVLJE 2




           TEHNOLOČKI POSTUPCI PRERADE PLASTIČNIH MASA
        Pod preradom plastičnoh masa podrazumevaju se svi postupci kojima se od polimera –
sirovine dobijaju polufabrikati ili gotovi proizvodi. Postupak prerade zavisi od sastava, vrste i
stanja polimera.
        Postupci prerade obično se dele prema tehnologiji prerade, nezavisno od hemijskih i
fizičkih promena koje se dešavaju za vreme prerade.
       Postoje dva osnovna postupka:
        - Prerada bez upotrebe pritiska: livenje, uronjavanje, premazivanje, impregniranje,
sinterovanje …
        - Prerada uz upotrebu pritiska i istovremeno dovođenje, odnosno odvođenje toplote:
presovanje, livenje pod pritiskom, ekstruzija, valjanje, savijanje, utiskivanje, duboko
izvlačenje …
        Vrednosti pritisaka i temperatura, kao i vremena njihovog delovanja zavise od fizičkih
i hemijskih osobina plastične mase (tečljivost, toplotna stabilnost itd.).
3.1. Postupci prerade plastičnih masa
       Postupci prerade plastičnih masa se mogu podeliti na:
       -    Osnovne operacije prerade,
       -    Prerade polufabrikata i
       -    Pomoćne operacije prerade.
3.1.1. Osnovne operacije prerade
       Osnovne operacije prerade plastičnih masa su;
       -    Kalandrovanje,
       -    Presovanje (obično, posredno, inekciono),
       -    Ekstrudiranje (folija, cevi, traka i ploča),
       -    Ekstruziono brizganje,
       -    Ekstruziono duvanje šupljih tela,
       -    Proizvodnja veštačkih pena i
       -    Prevlačenje metalnih predmeta veštačkim materijama.
3.1.1.1. Kalandrovanje
       Kalandrovanje je slično valjanju metala. Primenjuje se za dobijanje tankih folija.
Suština postupka je u višestrukom propuštanju fabrikata kroz zagrejane valjke, tako da se


                                                - 30 -
debljina stalno smanjuje. Kalandrovanjem se dobija folija debljine od 0,04 do 3 mm. Postupak
kalandrovanja se izvodi pomoću mašine koja se naziva kalander.
       Proizvodnja na kalanderu je kontinualna i koristi se u masovnoj proizvodnji, kada je
potrebno proizvoditi velike količine. Tri osnovne vrste kalandera su kalanderi za:
       -   izvlačenje folija,
       -   peglanje i
       -   utiskivanje dezena.
        Kalander za izvlačenje folija prevodi izmešani i homogeno plastificirani materijal u
tanke folije beskonačne dužine. Kalander se sastoji od tri, odnosno četiri cilindrična valjka,
paralelno postavljenih sa suprotnim smerom obrtanja. Vruća masa se kontinualano dodaje
između prva dva valjka kalandera, istiskuje u razmak između drugog i trećeg, a zatim trećeg i
četvrtog, pri čemu se debljina izjednačava i površina polira. Iza valjka se nalaze uređaj za
hlađenje, merenje, obrezivanje i namotavanje gotovih folija. Upravljanje procesom
proizvodnje folija zahteva usklađivanje različitih operacija, posebno u pogledu sastava,
temperature, brzine, kapaciteta itd… Na kalanderu se najčešće prerađuju omekšani i tvrdi
polivinil hlorid.
       Šematski prikaz kalandrovanja prikazan je na Slici 3-1.




                          Slika 3-1. – Šematski prikaz kalandrovanja

        Kalander za peglanje se koristi za dobijanje glatkih površina folija i ploča, dobijenih
ekstruzijom. Uređaj se sastoji od 3 paralelno postavljena valjka sa poliranim površinama.
Rastojanje valjaka se precizno reguliše.
        Kalander za dezeniranje utiskivanjem sastoji se od gravirnog valjka i kontra valjka sa
elastičnom površinom (obično guma ili presovani papir). Dezeniranje utiskivanjem vrši se u
plastičnom stanju. Materijal se odmah hladi da bi se sprečila deformacija dezena.


3.1.1.2. Presovanje plastičnih masa



                                            - 31 -
Izrada delova od plastičnih masa presovanjem vrši se u alatima (kalupima) za
presovanje, koji imaju jedno ili nekoliko profilisanih udubljenja sa konturom koja odgovara
obliku dela. Udubljenja alate se ispunjavaju plastičnom masom (u čvrstom ili rastoplenom
stanju) i pod dejstvom toplote i pritiska izvodi se oblikovanje dela.
       Osnovni postupci izrade delova od plastičnih masa u alatima za presovanje su:
       -   kompresiono presovanje,
       -   posredno presovanje i
       -   injekciono presovanje (presovanje brizganjem i livenje pod pritiskom).
        Prva dva načina presovanja pretežno se primenjuju kod izrade delova od
termoreaktivnih plastičnih masa (tzv. duroplasta koji se ne mogu topiti), dok se livenjem pod
pritiskom najčešće izrađuju delovi od termoplastičnih masa (termoplasti).

Kompresiono presovanje
       Kompresiono (obično) presovanje je najprostiji postupak izrade delova od duroplasta
primenom alata i kalupa za presovanje i široko se primenjuje u praksi (Slika 3-2.).




                              Slika 3-2. – Presovanje u kalupu
                             a-punjenje, b-presovanje, c-izbacivanje

         Proces običnog presovanja se izvodi na hidrauličnoj presi u dvodelnom alatu i sastoji
se iz sledećih faza rada:
       -   punjenje udubljenja predhodno zagrejanog alata plastičnom masom,
        - zatvaranje alata i izvođenja presovanja, pri čemu materijal omekšava pod dejstvom
toplote i pritiska i popunjava udubljenja alata, a zatim u toku određenog vremena očvršćava,
       -   otvaranje alata i izbacivanje gotovog dela (otpreska) iz njega.
      Udubljenje alata može se puniti zrnastom plastičnom masom ili prethodno presovanim
komadima (tablete, briketi).
       Običnim presovanjem mogu se izrađivati delovi svih veličina i svih vrsta plastičnih
masa za presovanje, osim delova sa dubokim otvorima malog prečnika, kao i delovi sa
armaturom male čvrstoće, koja se pod dejstvom pritiska materijala može deformisati.




                                             - 32 -
Posredno presovanje
        Ovaj način presovanja izvodi se pomoću alata koji imaju odvojenu komoru za punjenje
od udubljenja alata u kome se vrši oblikovanje dela (Slika 3-3.). Proces presovanja se sastoji iz
sledećih faza:
       -    punjenje komore materijalom, koji se u njoj zagreva i omekšava,
       -    potiskivanje rastopljenog materijala iz komore za punjenje, preko ulivnih kanala ka
            gravuri alata,
       -    vraćanje potiskivača, otvaranje alata i izbacivanje gotovog dela i
       -    zatvaranje alata i izvođenje sledećeg ciklusa.




                               Slika 3-3. – Posredno presovanje
                              a-punjenje, b-presovanje, c-izbacivanje

       Ovaj metod presovanja se koristi kod složenije konfiguracije delova.

Brizganje
       Brizganje je sa ekonomskog aspekta najznačajniji postupak prerade termoplasta.
Glavne prednosti ubizgavanja su u uštedi materijala, manjem vremenu izrade i manjem
potrebnom prostoru za proizvodnju (Slika 3-4.). I pored velikih troškova za nabavku opreme
(mašina i alata) ovaj postupak daje velike prednosti kod serija od samo nekoliko hiljada
komada.
       Prednosti ovog postupka su:
       -    tačnost dimenzija i oblika predmeta, kao i veliku mogućnost oblikovanja predmeta,
       -    proizvodnost sa čistom i glatkom površinom u bilo kojoj boji,
       -    široke mogućnosti dorade, obrade i oplemenjivanja površine,
       -    brza proizvodnja velikih serija,
       -    velike mogućnosti iskorišćavanja materijala.
        Kao najveća prednost ovog postupka smatra se činjenica da ovi proizvodi po svojim
dimenzijama odgovaraju alatu. Dakle, sve dimenzije se mogu odrediti tačno. Brizganje je
naročito podesno za velike serije i može se u mnogim slučajevima automatizovati.
       Da bi termoplast bio pogodan za preradu brizganjem, on mora da postane tečan pri
određenoj temperaturi, da se može brizgati u alatu delovanjem pritiska i da pri tome ispuni



                                               - 33 -
konturu alata. Termoplast mora da zadrži tečljivost u izvesnom vremenu, a da pri tome ne
dođe do hemijskog raspada, isparavanja, umrežavanja itd.




                          Slika 3-4. – Šematski prikaz punjenja alata

        Mašine za brizganje rade periodično, proces nije kontinualan. Sirovina iz ulivnog levka
se plastifikuje u grjnom cilindru i iz ovog ubizgava pomoću potisnog uređaja u vidu klipa ili
potisnog puža u alat gde se oblikuje. Rastopina ispunjava šupljinu alata, očvrsne u njemu i
najzad se kao gotov deo izvadi iz alata.
       Tok oblikovanja, koji na prvi pogled izgleda vrlo jednostavno, zavisi od mnogih
uslova prerade, koji znatno utiču na konačni rezultat oblikovanog proizvoda. Vrlo je važno
dovesti u sklad termoplast, alat i mašinu da bi konačni proizvodi imali veliku upotrebnu
vrednost. Zato je u nastavku dat pregled parametara koji utiču na postupak brizganja.
        Pritisak brizganja: pritisak ubrizgavanja zavisi od vrste termoplasta, dimenzija alata i
veličina određenih postupkom injekcionog brizganja.
       Na potrebni pritisak brizganja utiču dužina i širina alata, debljina dela i dimenzije ušća.
Sa porastom dužine i širine alata raste i pritisak brizganja. Smanjenje debljine otpreska i
preseka ušća dovodi do povećanja potrebnog pritiska brizganja.
       Povećanje temperature termoplasta zahteva veće pritiske brizganja, dok povišena
temperatura alata neznatno smanjuje pritisak brizganja.
         Temperatura brizganja: jedan od najvažnijih problema pri brizganju termoplasta
predstavlja jednoliko zagrevanje materijala. Čim je zapremina cilindra veća, to treba više
toplote dovesti masi. Provodljivost toplote granulata je slaba. Radi toga će materijal koji je
bliži zidu cilindra u jednom trenutku biti pregrejan. Problem je teži što je veći predmet koji
treba brizgati. Kod klipnih mašina za brizganje ovaj problem je naročito izražen.

                                              - 34 -
Usavršavanjem mašina za brizganje došlo se do mašina sa potisnim pužem. Okretanjem puža
vrši se mešanje granulata, tako da se postiže efekat jednolikog zagrevanja.
        Temperatura se određuje prema vrsti termoplasta, mašini, odnosno puta tečenja prema
debljini zida, kao i prema tome koliko je iskorišćen kapacitet mašine. Pri istoj temperaturi
mase teško tečljiv termoplast očvrsne u kraćem vremenu hlađenja, nego lako tečljiv. Tečljivost
materijala je u suštini zavisna od temperature mase, pritiska brizganja i temperature alata.
         Tanki zidovi iziskuju višu temperaturu, jer suviše niska temperatura vodi ka
orijentisanim naponima proizvoda. Međutim, treba voditi računa da suviše visoka temperatura
ne dovede do termičkog oštećenja materijala. Veća temperatura mase utiče na veće skupljanje
dela, ali se deformaciona razlika smanjuje, a mehaničke osobine povećavaju.
        Brzina brizganja; brzina brizganja je brzina kojom se kreće pužni klip napred. Od te
brzine zavisi količina mase koja u sekundi izađe iz mlaznice, odnosno uđe u alat.
       Brzina brizganja je funkcija temperature termoplasta, pritiska brizganja i mase
otpreska. Bira se tako da se kalupna šupljina ispuni još pri plastičnom stanju termoplasta.
        Kod proizvoda sa tankim zidovima bira se veća brzina brizganja. Time se ograničava
orijentacija tečenja, a temperatura mase izjednačava. Suviše velike brzine brizganja mogu
negativno uticati na kvalitet, mehaničke osobine, izgorelost i listanje.
        Naknadni pritisak: naknadni pritisak deluje na kraju faze brizganja. Uključuje se pre
kraja potpunog ispunjenja alata da bi se izbegle eventualne netačnosti pri doziranju. Naknadni
pritisak se bira da deo pokaže što manje ulegnuće, jer u suprotnom bi bio nepotrebno opterećen
unutrašnjim naprezanjem. Naknadni pritisak ima naročitu važnost kod proizvoda sa debelim
zidovima. Vreme delovanja naknadnog pritiska se određuje iskustveno i opravdano je reći da
je vreme trajanja naknadnog pritiska vreme hlađenja ulivnog sistema.

Livenje pod pritiskom
        Livenje pod pritiskom (injekciono presovanje) je slično posrednom presovanju. Izvodi
se odgovarajućim alatima na specijalnim mašinama za injekciono presovanje. Primenjuje se
uglavnom za presovanje termoplasta, mada su poslednjih godina razvijene i mašine za
injekciono presovanje duroplasta. Proces injekcionog presovanja (Slika 3-5.) sastoji se od
sledećih faza:
        a)   materijal za presovanje dozira se u bunker mašine, odakle se posredstvom
uređaja za doziranje dovodi u cilindar koji se zagreva posebnim grejačem,
       b) u cilindru se materijal topi i pod pritiskom klipa (ili pužnog valjka) potiskuje,
preko brizgaljke mašine, ulivne čaure i ulivnih kanala u alat,
       c)   pošto je temperatura alata niža od temperature materijala, već u toku procesa
popunjavanja udubljenja alata dolazi do naglog hlađenja i očvršćavanja materijala dela. Posle
određenog vremena alat se otvara i otpresak izbacuje iz njega.




                                            - 35 -
Slika 3-5. – Šema postupka injekcionog presovanja
3.1.1.3. Ekstrudiranje
        Ekstrudiranje je kontinualan postupak prerade plastičnih masa. Ovim postupkom
plastična masa, kao polazna sirovina, u prahu ili najčešće granulatu ubacuje se putem levka u
cilindar mašine u kojoj je smešten jedan ili više puževa, koji transportuju, a pod uticajem
dovedene toplote prevode je u tečno stanje. Dejstvom pogona za obrtanje puža, kao i
savlađivanjem otpora koji nastaju transportovanjem rastopljene plastične mase, kroz otvore
između puža i cilindra, masa se plastificira, homogenizira i na kraju u alatu mašine formira se
u željeni oblik. Ova mašina u kojoj se odvija pomenuti proces zove se ekstruder (Slika 3-6.).




                            Slika 3-6. – Skica jednopužnog ekstrudera
 1-puž, 2-cilindar, 3-spojnica za spajanje sa alatom, 4-vodeno hlađenje ulazna zona, 5-levak, 6-pogon
  ekstrudera, 7-temperiranje puža, 8-sistem za hlađenje i temperiranje cilindra, 9-grejni elementi za
                                            grejanje cilindra




                                                - 36 -
PROCESI EKSTRUZIJE U PROIZVODNJI FINALNIH PROIZVODA:

1) Proizvodnja folija i filmova postupkom ekstrudiranja (tehnologija duvanja)
         Rastopljena masa ekstrudira se kroz prstenasti alat, formira se crevo određenog
prečnika i debljine zida. Crevo se spolja hladi vazduhom u pravcu kretanja creva, vrši se
stabilizacija dimenzija, čime se sprečava lepljenje folije pri njenom namotavanju (Slika 3-7.).




                             Slika 3-7. – Ekstrudiranje duvanih folija

2) Proizvodnja folija livenjem
         Livenje se prvenstveno koristi za proizvodnju folija od termoplasta sa niskim
viskozitetom rastopljene mase (polietilen niske gustine, polipropilen, poliamid, celulozni
acetat i polikarbonat). U ekstruderu pripremljena masa kroz sito prolazi u široku mlaznicu,
nakon čega se u temperiranom kupatilu (40-50°C) hladi i zatim preko valjaka se cedi voda i
film (ili folija) se upućuju na opkrajanje i namotavanje.
       Regulacija količine koja izlazi i debljine folije vrši se pomoću tzv. “usana”. Postoje tri
osnovne konstrukcije mlaznica:
       -    široka mlaznica sa mogućnošću regulacije obe “usne”, kao na Slici 3-8.,




              Slika 3-8. – Široka mlaznica sa mogućnošću regulacije obe “usne”
       a-priključak; b-kućište; c-razdelni kanal; d i d’-ploče, tj. “usne” koje se mogu regulisati


                                                 - 37 -
-   samo jedna “usna” je pokretna, a druga je nepokretna, kao na Slici 3-9. i
       -   pokretna “usna” je i fleksibilna, što omogućuje tačno regulisanje razmaka.




            Slika 3-9. – Široka mlaznica kod koje je samo jedna “usna” pokretna

        Često ovim postupkom dobijene folije, kao na primer u slučaju polistirola, ne
zadovoljavaju uslove u pogledu visokog sjaja. Najbolje rezultate daje zagrevanje ekstrudirane
folije pomoću infracrvenog grejača, postavljenog između široke mlaznice i kalandera, prema
šemi (Slika 3-10.).




                          Slika 3-10. – Izvlačenje folija visokog sjaja
       1-ekstruder; 2-široka mlaznica; 3-infracrveni grejač; 4-kalander za peglanje i hlađenje

       Prednosti i mane postupka livenja širokim mlaznicama u odnosu na postupak
proizvodnje folija duvanjem su:
       Prednosti:
       -   obezbeđeno je intenzivno hlađenje folija i sprečavanje lepljenja,
       -   omogućena je kontinuirana kontrola debljine folije,
       -   olakšano je namotavanje folija, bez nabora,
       -   omogućena je veća produktivnost itd.
        Nedostaci:
       -   maksimalna širina folije ograničena je na 3 m, dok je kod postupka duvanjem
           moguće postići širinu do 12 m,
       -   mehaničke osobine folije slabije su od folija dobijenih postupkom duvanja,
       -   za proizvodnju kesa znatno su pogodnije folije dobijene duvanjem.

                                               - 38 -
3) Oblaganje podloga i proizvodnja laminarnih folija
        Ovim postupkom se vrši oplemenjivanje raznih podloga, najčešće papira u smislu
poboljšanja njihovih osobina i postizanja novih osobina: elastičnost, otpornost na habanje,
postojanost prema vodi, mastima i uljima, hemikalijama, a u specijalnim slučajevima i
postizanje nepropustljivosti za gasove i arome, kao i postizanje estetskog izgleda.
         Najraširenija i najmasovnija tehnika je ekstruziono oblaganje papira i kartona
polietilenom. Postupak se sastoji u plastifikaciji veštačke materije i njenoj ekstruziji, pomoću
široke pljosnate mlaznice (Slika 3-11.).




         Slika 3-11. – Oblaganje podloga pomoću ekstrudera sa širokom mlaznicom
    1-ekstruder; 2-široka mlaznica; 3-valjak pritiskač; 4-odmotavanje; 5-hlađenje; 6-namotavanje

4) Proizvodnja duvanih šupljih tela ekstrudiranjem
        U ekstruderu ili presi za livenje termoplast se zagrevanjem dovodi do tečnog stanja, a
zatim se preko kolenaste glave vertikalno na dole brizga u obliku creva. Dvodelni otvoreni alat
(kalup) obuhvata određenu dužinu creva, zatvara uz istovremeno uduvavanje vazduha pod
pritiskom kroz tanku cev ili iglu, koja prolazi grlo šupljeg tela. Na ovaj način vazduh pod
pritiskom širi crevo i sabija sa uz hladne zidove kalupa. Nakon hlađenja alat se otvara i gotov
proizvod se vadi iz alata (Slika 3-12.).




                              Slika 3-12. – Proizvodnja šupljih tela
                     a-ekstruder; b-nož; c-dvodelni šuplji kalup; d-ulaz vazduha

                                               - 39 -
Postoje tri mogućnosti za uduvavanje vazduha: aksijalno – odozgo, sa strane i
aksijalno – odozdo (Slika 3-13.).




                                 Slika 3-13. – Dovođenje vazduha
                          a-aksijalno odozgo; b-aksijalno odozdo; c-sa strane

5) Ekstrudiranje vlakana, filamenata i mreža
       Za ekstrudiranje vlakana i monofilamenata služe ekstruderi manjih dimenzija, sa
prečnikom puža 30 – 60 mm. Najčešće se ekstrudirana vlakna i filament naknadno istežu, čime
se molekuli posebno orjentišu, te se postiže znatno veća čvrstoća.
        Vlakna i monofilament manjih dimenzija se ekstrudiraju kroz ploču sa više otvora (10-
40). Postrojenje za proizvodnju vlakana i filamenata sastoji se iz:
        -   ekstrudera,
        -   vodenog kupatila,
        -   uređaja za istezanje i
        -   uređaja za namotavanje.

6) Ekstrudiranje cevi, profila i ploča
        Za proizvodnju cevi i profila najčešće se koriste materijali od PVC-a, polietilena male i
velike gustine, polipropilen, ređe poliamid, PMMA, PC i dr. Kod proizvodnje cevi od PVC-a u
prahu, koristi se dvopužni ekstruder, a od poliolefina i ostalih termoplasta, jednopužni
ekstruder.
         Istopljena masa iz ekstrudera ulazi u prstenasti alat, iz njega u uređaj za kalibrisanje,
gde dobija predviđenu dimenziju, a zatim u komoru za hlađenje i uređaj za izvlačenje, i na
kraju sečenje (Slika 3-14.).
        Ekstruzija profila vrši se, u principu, isto kao i ekstruzija cevi. Razne vrste profila date
su na Slici 3-15.




                                                - 40 -
Slika 3-14. – Alat za proizvodnju cevi iz polietilena (v.g.)
                        1-plastična cev; 2-nosač ploče; 3-dovod vazduha




                              Slika 3-15. – Razne vrste profila

       Ekstrudiranje traka i ploča ima praktičnu primenu uglavnom kod omekšanog i tvrdog
PVC-a, modifikovanog polistirola, polietilena male i velike gustine, polipropilena itd. Pod
pojmom trake podrazumeva se “fleksibilna ploča” debljine 2,5 mm i u principu njena
proizvodnja je identična sa proizvodnjom ploča, izuzev što se trake namotavaju na kalem, a
ploče odlažu na sto za odlaganje.

7) Oblaganje žica za električne instalacije ekstrudiranjem
        Žica koja se oblaže provlači se kroz otvor u trnu glave alata na izlasku iz ekstrudera
(Slika 3-16.).
        Neposredno pre izlaza iz kose, odnosno poprečne glave ekstrudera, žica ili kabl se
oblažu slojem tečnog, termoplastičnog termoplasta. Brzine izvlačenja se sve više povećavaju,
pa kod izvlačenja tankih žica mogu da iznose čak i do 1000 m/min.




                                             - 41 -
Slika 3-16. – Kosa glava za oblaganje žica (šematski prikaz)



3.1.1.4. Ekstruziono brizganje
        Ekstruzionim brizganjem danas se prerađuju svi polimerni materijali: duroplasti,
elastomeri i plastomeri. Od navedenih polimera najrasprostranjenija je prerada ekstruzionim
brizganjem plastomera poznata i pod imenom injekciono presovanje termoplasta. Zbog toga je
u okviru ovog rada ekstruzionom brizganju posvećena posebna pažnja u narednom poglavlju.
        Ekstruziono brizganje se može definisati kao postupak prerade plastomera brzim
ubrizgavanjem plastomernog rastopa u temperiranu kalupnu šupljinu i ujedno očvršćavanje u
željeni oblik proizvoda (često nazvan otpresak).
        Glavne prednosti prerade polimernih materijala postupkom ekstruzionog brizganja su u
uštedi materijala, manjem vremenu izrade i manjem potrebnom prostoru za odvijanje procesa
proizvodnje.
       Najčešće primenjene mašine za ovu vrstu obrade polimera su ekstruderi sa pužnom
predplastifikacijom, Slika 3-17.
        Kroz levak u ulazni otvor cilindra dolazi granulat plastomera. Puž ekstrudera zahvata
granulat i transportuje ga napred ka zagrevanom delu cilindra. Na tom putu plastomer se
pomera, zagreva i prelazi u rastop. Na kraju puža rastop izlazi pod pritiskom kroz mlaznicu i
popunjava kroz ulivni kanal kalupnu šupljinu. Nakon završetka zapreminskog popunjavanja
kalupne šupljine i kompresije rastopa deluje naknadni pritisak koji služi za kompenzaciju
kontrakcije proizvoda pri hlađenju. Po završenom hlađenju, kalup se otvara i vrši se
izbacivanje gotovog proizvoda.




                                           - 42 -
Slika 3-17. – Šematski prikaz ekstrudera sa pužnom predplastifikacijom
    1-podešavanje hoda zatvaranja i otvaranja kalupa;2-cilindar za zatvaranje kalupa;3-automatska pumpa za
podmazivanje;4-udešavajuća poluga pumpe za podmazivanje;5-pomična ploča-strana izbacivanja;6-čvrsta ploča
-strana mlaznice;7-kolenaste poluge-pokretači;8-izbacivačka poluga;9-pokretna motka;10-uređaj za podešavanje
      približavanja kalupa;11-komandni uređaj za otvaranje kalupa;12-mlaznica;13-grejači cilindra;14-puž;
     15-hidromotor;16-redukcioni zupčanici;17-brzinomer;18-glavni zupčanik puža;19-elastična spojka puža;
  20-hidraulični cilindar na strani ubrizgavanja;21-povratni cilindar;22-komandna ploča;23-hidraulični ventil;
   24-manometar;25-uređaj za kontrolu vode za hlađenje;26-elastična balansirajuća komanda za zaustavljanje
      radnog ciklusa za slučaj da izostane ispadanje otpreska iz kalupa;27-pogonski motor pumpe;28-pumpa;
                            29-selektor elektr. zaštite; 30-upravljački i kontrolni uređaj




3.1.1.5. Ekstruziono duvanje
       Ekstruziono duvanje se može posmatrati kao dvokoračni proces. Prvi korak obuhvata
proizvodnju poluproizvoda ekstrudiranjem, a drugi korak duvanje u konačni oblik i hlađenje
gotovog proizvoda u alatu. Kao poluproizvod se koristi epruveta dobijena pri stalnoj ekstruziji.
U specijalnim slučajevima su korisnije ekstruzione folije sa širokim razrezom, ili par folija.
        Tehnologija proizvodnje šupljih tela tehnikom duvanja je podeljena u dve velike
oblasti. Prva sadrži proizvodnju šupljih tela do 5 l zapremine ili oko 0,5 kg težine, druga
proizvodnju većih i težih tela. Za obe oblasti poznati procesi omogućuju izradu šupljih tela
zapremine između nekoliko mililitara i 2000 l, odnosno težine između nekoliko grama i 72 kg.
        U oblasti do 5 l zapremine koristi se ekstruzija sa izmičućim agregatom za duvanje
(kompresorom), cirkulacionim delom (sa klimajućim ekstruderom),transportom poluproizvoda
ili dvostraničnim sistemom sa pokretnim (povlačenje i izvlačenje) alatom za duvanje. Koriste
se i dvostranični sistemi sa skretnicom. Danas se najčešće koriste uređaji sa više glava i
kompjuterski upravljanjem trna za uravnoteženje duvnotehnički uslovljene razlike u debljini
zida u pravcu ose i korekture dužine za izjadnačenje debljine zida na obimu, kod

                                                   - 43 -
duvnotehnički nepovoljnih preseka. Poluproizvod (crevo) je odvojeno ili ispod dizne ili kroz
sistem za sečenje sa hladnim ili vrelim nožem. Neophodna brzina noža pri ovom procesu
iznosi preko 4 m/s. Na nekim sistemima transportuju se međusobno lančano povezana šuplja
tela.
       Uprošćen prikaz procesa dat je na Slici 3-18. Kretanja pokretnih delova mašine za
duvanje, kao i međusobni položaj tih delova se razlikuju od mašine do mašine, zavisno od
njene koncepcije.




                              Slika 3-18. – Faze procesa duvanja
       1-dizna;2-epruveta (čarapa,crevo);3-alat;4-osnovna ploča;5-nož za sečenje;6-duvaljka;
                                         7-gotov proizvod

        Na Slici 3-18. su prikazane osnovne faze procesa duvanja. Po ekstrudiranju
poluproizvoda (faza I) zatvara se alat (faza II) i nožem se seče poluproizvod (faza III), da bi se
zatim alat pomerio ka duvaljci i duvaljka prišla alatu (faza IV). Nakon duvanja i hlađenja
plastike u alatu, alat se otvara i odvaja gotov proizvod (faza V).


3.1.1.6. Proizvodnja veštačkih pena
        Veštačke pene sastoje se od velikog broja relativno malih, ovalnih, gasom ispunjenih
ćelija. Međusobno se razlikuju s obzirom na fizičke osobine, kao što su: specifična težina,
tvrdoća, fleksibilnost, propustljivost gasa i para, upijanje vode, postojanost prema raznim
hemijskim agensima, termoizolaciona i izolaciona svojstva zvuka itd. Od ovih osobina, u
najvećoj meri zavisi oblast primene spomenutih materijala u praksi.
        Tri osnovna načina proizvodnje penušavih sintetičkih materijala su:
        1) mešanje veštačkih materija sa tečnom penom,
        2) naduvavanje fizičkim putem i
        3) naduvavanje hemijskim sredstvima.



                                              - 44 -
PVC, polietilen i polistirol su materijali koji se najčešće danas prevode u penasta stanja
ekstruzijom.


3.1.1.7. Prevlačenje metalnih predmeta veštačkim materijama
        Prevlačenje metalnih i drugih predmeta veštačkim materijama može se vršiti:
        -   potapanjem u fluidizirani prah veštačkih materija,
        -   raspršivanjem hladnog praha veštačke materije na predgrejani predmet,
        -   plamenim raspršivanjem praha pomoću pištolja za metaliziranje,
        -   raspršivanjem ili nanošenjem tečne disperzije ili rastvora polimera i
        -   potapanjem u tečnu disperziju.
       Površina predmeta koja se oblaže mora da bude ravna, bez rupa ili šupljina u kojima bi
mogao da zaostane vazduh. Ona ne sme da bude masna. Oprema koja je potrebna za
prevlačenje predmeta veštačkim materijama sastoji se od peći za predgrevanje i rastapanje
unutar kojih se nalazi transporter ili uređaj za vešanje metalnih predmeta. Na njega se nanosi
prah veštačke materije, a u drugoj peći vrši se rastapanje.
        Za proces ekstruzije danas se isključivo koriste termoplastične mase. One mogu da,
pod uticajem temperature, pretrpe permanentno deformisanje bez promene fizičkih i hemijskih
osobina. Sposobnost deformisanja oblika, pod uticajem toplote, i vraćanja u prvobitno stanje je
osnovna osobina termoplastičnih masa.


3.1.2. Prerada polufabrikata
        U postupke prerade polufabrikata spadaju:
        -   Termoformiranje,
        -   Zavarivanje plastičnih masa,
        -   Spajanje lepljenjem i
        -   Obrada plastičnih masa rezanjem.


3.1.2.1. Termoformiranje (oblikovanje pomoću toplote)
        Pri preradi termoformiranjem, materijal se zagreva na temperaturu koja omogućava
oblikovanje bez izmene osnovnih karakteristika platične mase. Termoformiranje je tehnika
prerade folija, koje se zagrevaju do visokog elastičnog stanja i oblikuju. U tom stanju lančane
molekule odlikuje pokretljivost tako da se delovanjem mehaničkih sila pomeraju, mogu da se
pomeraju, a da pri tome struktura materije ostane ista. Najveće promene oblika postižu se
iznad temerature omekšavanja.
        Pri toplotnom oblikovanju u termoplastičnom stanju, za vreme elastičnog razvlačenja,
dolazi do orjentisanja molekula. Ako se u tom trenutku izvrši zamrzavanje, u materijalu
nastaju unutrašnja naprezanja. Pri ponovnom zagrevanju dolazi do izjednačenja naprezanja i

                                              - 45 -
promene oblika. To je povratna informacija i premet dobija oblik u kome se nalazio pre
zagrevanja.
        Ova pojava nije poželjna, ali ima svoju praktičnu primenu, jer pri ovakvom toplotnom
istezanju dolazi do poboljšanja mehaničkih osobina u smeru orjentisanja lančanih molekula.
Postupkom se mogu prerađivati samo tvrdi termoplasti na normalnoj temperaturi, koji se
nalaze u obliku poluprerađevina. Mogućnost prerade je bolja ukoliko je interval između
temperature omekšavanja i tečenja veći, ukoliko je veće područje termoplastičnosti.
        Dva osnovna postupka termoformiranja su: savijanje i izvlačenje, vučenje (duboko
izvlačenje).
        Savijanje se izvodi tako što se termoplastična masa prethodno zagreva, a zatim pod
određenim uglom i radijusom savija pomoću odgovarajućih alata ili između valjaka. Postupak
savijanja najviše se koristi pri proizvodnji većih posuda ili cevi, obično u cilju pripreme pre
zagrevanja ili lepljenja.
        Izvlačenje je operacija promene oblika pomoću alata koji se sastoji od matrice,
oblikača i držača sa oprugama. Izborom temperature, pritiska i brzine izvlačenja postiže se ista
debljina zida gotovog proizvoda, kao i polazna ploča.
        Na Slici 3-19. prikazan je postupak proizvodnje cilindričnih posuda iz ploče u dve
faze:
        -   pre izvlačenja i
        -   posle izvlačenja.




                          Slika 3-19. – Izvlačenje u otvorenoj matrici
             a-pre izvlačenja, b-posle izvlačenja, 1-oblikač, 2-matrica, 3-držač, 4-ploča

        Postoje i drugi načini izvlačenja primenom oblikača i matrice za dobijanje različitih
oblika proizvoda, Slika 3-20.
        Izvlačenjem kroz matrice određenog profila mogu se dobiti manje dimenzije profila,
kao i kod metala. Ovaj način prerade se retko koristi kod plastičnih masa.




                                               - 46 -
Slika 3-20. – Izvlačenje u zatvorenom kalupu
    a-pre izvlačenja, b-posle izvlačenja, 1-oblikač, 2-matrica, 3-držač, 4-ploča, 5-otvor za vazduh

       Vučenje (izvlačenje) je postupak oblikovanja spoljašnjom silom, koja deluje na fiksno
stegnutu ploču između prstena i držača, tako da se površina ploče povećava, a debljina
smanjuje.
      Delovanje spoljne sile na ploču može biti mehaničko, pomoću klipa (Slika 3-21.),
pneumatsko, delovanjem zbijenim vazduhom (Slika 3-22.), ili vakuumom (Slika 3-23.).




                     Slika 3-21. – Termoformiranje mehaničkim vučenjem
                  a-pre vučenja, b-posle vučenja, 1-klip, 2-prsten, 3-držač, 4-ploča

        Vakuumiranje je uvedeno kao osnovni postupak termoformiranja, jer je značajno
usavršen i automatizovan.
        Postupkom dubokog izvlačenja mogu se dobiti posude raznih veličina i debljine
zidova, kao što su: čaše za jednokratnu upotrebu, lavori, kofe i veći sudovi.




                                                - 47 -
Slika 3-22. – Termoformiranje duvanjem
 a-pre duvanja, b-posle duvanja, 1-postolje, 2-zaptivni element, 3-matrica, 4-ploča, 5-otvor za vazduh




                         Slika 3-23. – Termoformiranje vakuumiranjem
a-pre vakuumiranja, b-posle vakuumiranja, 1-postolje, 2-matrica, 3-držač, 4-folija, 5-otvor za vazduh,
                                   6-otvor, 7-zaptivni element



3.1.2.2. Zavarivanje plastičnih masa
       Zavarivanje plastičnih masa je spajanje dva dela, neposredno ili posredno (žicom za
zavarivanje), prethodnim dovođenjem plastične mase u termoplastično stanje, kada molekuli
imaju veliku slobodu kretanja. Delovanjem pritiska dolazi do homogenog sjedinjavanja.
       Na osnovu načina zagrevanja razlikuju se pet osnovnih postupaka zavarivanja:
       -    zavarivanje zagrejanog gasa,
       -    zavarivanje zagrejanog elementa,
       -    zavarivanje pritiska (trenjem),
       -    dielektrično zavarivanje i
       -    zavarivanje ultrazvukom.
       Zavarivanje plastičnih masa toplim gasom je najstariji i vrlo jednostavan postupak za
zavarivanje ploča, cevi, podova, kada i sl., pri izvođenju instalacija u hemijskoj industriji i
građevinarstvu.
                                                - 48 -
Postupkom se zavaruju: tvrdi PVC, meki PVC, polietilen, polipropilen i dr. Na Slici 3-
24. prikazan je postupak sučeonog zavarivanja ravnih ploča toplim gasom. Zavarivanje se
izvodi toplim gasom koji zagreva ploče i žicu, žica omekšava tako da se laganim pritiskom
povija i ispunjava šav. Pri zavarivanju PVC-a i tvdog polietilena kao topli gas upotrebljava se
vazduh, a kod mekog polietilen i polipropilena azot ili ugljen-dioksid.




               Slika 3-24. – Zavarivanje toplim gasom: 1-žica za zavarivanje, 2-šav

         Pored sličnosti zavarivanja metala i plastičnih masa postoje i određene razlike. Pri
zavarivanju metala punioc se topi, a kod zavarivanja plastičnih masa šipka punioca omekšava i
pod dejstvom sile ostvaruje stalnu vezu, permanentan spoj. U opštem slučaju spoj se može
puniti jednim prolaskom trougaone šipke, uz uštedu materijala.
       Faktori koji imaju značajan uticaj na jačinu vara ostvarenog zavarivanjem toplim
gasom kod plastičnih masa su:
          -   čvrstoća osnovnog materijala,
          -   temperatura i vrsta gasa,
          -   pritisak na trougaonu šipku za vreme zavarivanja,
          -   tip vara,
          -   priprema materijala pre zavarivanja,
          -   obučenost i iskustvo varioca.
        Zavarivanje zagrejanim elementom se sastoji u tome da se površina plastičnih
materijala zagreje do temperature spajanja medijumom za zagrevanje (od 204 do 342°C).
          Za vreme perioda hlađenja deluje se silom pritiska (od 0,03 do 0,09 Mpa) na spojene
delove.
         Zavarivanje pomoću zagrejanih elemenata primenjuje se kod nekih termoplasta gde
zavarivanje toplim gasom ne daje dobre rezultate, npr.: polimetil – akrilata (pleksi-stakla),
polietilena ili poliolefina.
       Na Slici 3-25. prikazan je postupak zavarivanja pomoću zagrejanog noža, koji se
pomera između ploča u pravcu strelice. Nož prati valjak za pritiskivanje.




                                               - 49 -
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa
Tehnologije prerade plasticnih masa

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt? (20)

Navarivanje
NavarivanjeNavarivanje
Navarivanje
 
Obrada valjanjem - osnove
Obrada valjanjem - osnoveObrada valjanjem - osnove
Obrada valjanjem - osnove
 
Glodanje
GlodanjeGlodanje
Glodanje
 
Obrada metala-rezanjem
Obrada metala-rezanjemObrada metala-rezanjem
Obrada metala-rezanjem
 
Modeliranje v i n to
Modeliranje v i n toModeliranje v i n to
Modeliranje v i n to
 
Osnovni postupci zavarivanja
Osnovni postupci zavarivanja Osnovni postupci zavarivanja
Osnovni postupci zavarivanja
 
Izrada navoja i zupcanika
Izrada navoja i zupcanikaIzrada navoja i zupcanika
Izrada navoja i zupcanika
 
Dobra prezentacija
Dobra prezentacijaDobra prezentacija
Dobra prezentacija
 
Struganje
StruganjeStruganje
Struganje
 
Polimeri,Ilda Koca
Polimeri,Ilda KocaPolimeri,Ilda Koca
Polimeri,Ilda Koca
 
Polimeri 2
Polimeri 2Polimeri 2
Polimeri 2
 
Livenje ukratko
Livenje ukratkoLivenje ukratko
Livenje ukratko
 
Rezanje testerama
Rezanje testeramaRezanje testerama
Rezanje testerama
 
Toplotne mašine i njihova efikasnost
Toplotne mašine i njihova efikasnostToplotne mašine i njihova efikasnost
Toplotne mašine i njihova efikasnost
 
Busenje 2013 2014
Busenje 2013 2014Busenje 2013 2014
Busenje 2013 2014
 
Polimeri 1
Polimeri 1Polimeri 1
Polimeri 1
 
Proizvodne tehnologije
Proizvodne tehnologijeProizvodne tehnologije
Proizvodne tehnologije
 
Obrada delova od lima izvlacenjem
Obrada delova od lima izvlacenjemObrada delova od lima izvlacenjem
Obrada delova od lima izvlacenjem
 
Lemljenje
LemljenjeLemljenje
Lemljenje
 
13 i 14 ČAS :Merenje i kontrola
13 i 14 ČAS :Merenje i kontrola13 i 14 ČAS :Merenje i kontrola
13 i 14 ČAS :Merenje i kontrola
 

Andere mochten auch

Alati za preradu plasticnih masa
Alati za preradu plasticnih masaAlati za preradu plasticnih masa
Alati za preradu plasticnih masalaza88
 
Alati i pribori sa mf kg
Alati i pribori   sa mf kgAlati i pribori   sa mf kg
Alati i pribori sa mf kgMilorad Rakić
 
Cnc proces ima_pet_osnovnih_koraka
Cnc proces ima_pet_osnovnih_korakaCnc proces ima_pet_osnovnih_koraka
Cnc proces ima_pet_osnovnih_korakaNenad Pejic
 
Modalne i nemodalne naredbe. G i M naredbe
Modalne i nemodalne naredbe. G i M naredbeModalne i nemodalne naredbe. G i M naredbe
Modalne i nemodalne naredbe. G i M naredbeSemsudin Habibovic
 
Chamfer in CNC Programming
Chamfer in CNC ProgrammingChamfer in CNC Programming
Chamfer in CNC ProgrammingAmir Dawa
 
Alati za-stezanje-i-rezim-obrade-2013-14
Alati za-stezanje-i-rezim-obrade-2013-14Alati za-stezanje-i-rezim-obrade-2013-14
Alati za-stezanje-i-rezim-obrade-2013-14Nenad Pejic
 
15 enemies-of-success
15 enemies-of-success15 enemies-of-success
15 enemies-of-successSarwan Singh
 
Web tek labs profile v2.3
Web tek labs profile v2.3Web tek labs profile v2.3
Web tek labs profile v2.3Mitesh Bhatia
 
Esercizio 4 informatica 2011-2012-Greta Pampaloni
Esercizio 4 informatica 2011-2012-Greta PampaloniEsercizio 4 informatica 2011-2012-Greta Pampaloni
Esercizio 4 informatica 2011-2012-Greta Pampalonigretapampaloni
 
Studi kasus pasien dengan chest pain
Studi kasus pasien dengan chest painStudi kasus pasien dengan chest pain
Studi kasus pasien dengan chest painAnissa Cindy
 
Cideb -module 2
Cideb -module 2Cideb -module 2
Cideb -module 2Lore Lazos
 
How Threadless Inspires Their Community to Create Such Amazing Art & Share It...
How Threadless Inspires Their Community to Create Such Amazing Art & Share It...How Threadless Inspires Their Community to Create Such Amazing Art & Share It...
How Threadless Inspires Their Community to Create Such Amazing Art & Share It...WordofMouth.org
 
Interview with pete killcommons
Interview with pete killcommonsInterview with pete killcommons
Interview with pete killcommonsPeter Killcommons
 

Andere mochten auch (19)

Alati za preradu plasticnih masa
Alati za preradu plasticnih masaAlati za preradu plasticnih masa
Alati za preradu plasticnih masa
 
Alati i pribori sa mf kg
Alati i pribori   sa mf kgAlati i pribori   sa mf kg
Alati i pribori sa mf kg
 
Plastične mase
Plastične masePlastične mase
Plastične mase
 
Om 1 - ppp
Om 1 - pppOm 1 - ppp
Om 1 - ppp
 
CNC - Kompenzacija radijusa vrha alata
CNC - Kompenzacija radijusa vrha alataCNC - Kompenzacija radijusa vrha alata
CNC - Kompenzacija radijusa vrha alata
 
Sve o bušenju
Sve o bušenjuSve o bušenju
Sve o bušenju
 
Cnc proces ima_pet_osnovnih_koraka
Cnc proces ima_pet_osnovnih_korakaCnc proces ima_pet_osnovnih_koraka
Cnc proces ima_pet_osnovnih_koraka
 
Naredbe G0, G1, G2, G3
Naredbe G0, G1, G2, G3Naredbe G0, G1, G2, G3
Naredbe G0, G1, G2, G3
 
Modalne i nemodalne naredbe. G i M naredbe
Modalne i nemodalne naredbe. G i M naredbeModalne i nemodalne naredbe. G i M naredbe
Modalne i nemodalne naredbe. G i M naredbe
 
Chamfer in CNC Programming
Chamfer in CNC ProgrammingChamfer in CNC Programming
Chamfer in CNC Programming
 
Alati za-stezanje-i-rezim-obrade-2013-14
Alati za-stezanje-i-rezim-obrade-2013-14Alati za-stezanje-i-rezim-obrade-2013-14
Alati za-stezanje-i-rezim-obrade-2013-14
 
Projekat dizalice
Projekat dizaliceProjekat dizalice
Projekat dizalice
 
15 enemies-of-success
15 enemies-of-success15 enemies-of-success
15 enemies-of-success
 
Web tek labs profile v2.3
Web tek labs profile v2.3Web tek labs profile v2.3
Web tek labs profile v2.3
 
Esercizio 4 informatica 2011-2012-Greta Pampaloni
Esercizio 4 informatica 2011-2012-Greta PampaloniEsercizio 4 informatica 2011-2012-Greta Pampaloni
Esercizio 4 informatica 2011-2012-Greta Pampaloni
 
Studi kasus pasien dengan chest pain
Studi kasus pasien dengan chest painStudi kasus pasien dengan chest pain
Studi kasus pasien dengan chest pain
 
Cideb -module 2
Cideb -module 2Cideb -module 2
Cideb -module 2
 
How Threadless Inspires Their Community to Create Such Amazing Art & Share It...
How Threadless Inspires Their Community to Create Such Amazing Art & Share It...How Threadless Inspires Their Community to Create Such Amazing Art & Share It...
How Threadless Inspires Their Community to Create Such Amazing Art & Share It...
 
Interview with pete killcommons
Interview with pete killcommonsInterview with pete killcommons
Interview with pete killcommons
 

Tehnologije prerade plasticnih masa

  • 1. MAŠINSKI FAKULTET KRAGUJEVAC BOGDAN NEDIĆ TEHNOLOGIJE PRERADE PLASTIČNIH MASA Kragujevac, 2008.
  • 2. TEHNOLOGIJE PRERADE PLASTIČNIH MASA skripta Autor: Prof. dr Bogdan Nedić, dipl. ing. Mašinski fakultet, Kragujevac Mašinski fakultet 34000 Kragujevac Sestre Janjić 6 Višegodišnji rad autora skipte na prikupljanju i sistematizaciji informacija o primenjenim tehnologijama prerade plastičnih masa, projektovanju proizvoda od plastičnih masa i projektovanju alata za izradu delova od plastičnih masa doprineo je formiranju ovog svojevrsnog priručnika namenjenog kako studentima tako i inženjerima - stručnjacima u praksi za svakodnevno rešavanje niza problema. Skripta predstavlja rezultat rada autora sa studentima na realizaciji više desetina diplomskih radova sa konkretnim temama projektovanja proizvoda, alata, mašina i tehnologija za preradu plastičnih masa i rešavanje niza problema u preduzećima. Skripta sadrži osnovne i neophodne podatke potrebne za razumevanje problematike projektovanja delova od plastičnih masa, izbora i definisanje tehnologija i tehnoloških parametara prerade plastičnih masa i polaznih informacija potrebnih za projektovanje i primenu alata. Autor
  • 3. poglavlje 1. PROJEKTOVANJE PROIZVODA OD PLASTIČNIH MASA poglavlje 2. TEHNOLOČKI POSTUPCI PRERADE PLASTIČNIH MASA poglavlje 3. SAVREMENI POSTUPCI PRERADE POLIMERNIH MATERIJALA
  • 4. POGLAVLJE 1 2. PROJEKTOVANJE PROIZVODA OD PLASTIČNIH MASA 2.1. Problematika projektovanja Projektovanje i konstrukcija proizvoda iz plastomera određeno je zadatkom primene i postupkom proizvodnje. Od velike je važnosti vrsta polimera koji treba primeniti, i konstrukcijska mogućnost izrade kalupa, zavisno od mašine za brzganje. Između projektanta, odnosno konstruktora proizvoda, konstruktora kalupa i tehnologa za preradu ovim postupkom, potrebna je uska saradnja i razmena mišljenja, kako bi se proizvod dobio uz najekonomičnije i tehnički najpogodnije uslove. Projektant, a ponekad dizajner, i konstruktor proizvoda moraju dobro poznavati svojstva polimera – izvornu sirovinu, konstrukciju kalupa i sam postupak prerade, tj. oblikovanja injekcionim presovanjem, ekstrudiranjem i duvanjem. Ovo je naročito važno i zbog toga jer se kupci, koji od proizvođača traže ponude za proizvode plastomernih materijala, obično ne razumeju u ovu problematiku. Oni najčešće dostave crteže ili uzorke neprikladnih oblika i imaju zahteve, koji nisu opravdani stvarnim tehničkim i funkcionalnim potrebama. Smatra se da je u opštem interesu prerađivača, da kupca već u početku savetuje i upozori na sve, na šta ga upućuje njegovo iskustvo, pošto je proučio svaki specifični problem s tehničkog i ekonomskog stsnovišta. Nejčešće nedoumice kupaca su • Izbor vrste polimera • Mogućnost oblikovanja, koničnost, bočni profil • Mesto brizganja • Nepodesan oblik, potrebna zaobljenja • Funkcionalnost površina • Debljina zida, mesta uvlačenja • Tolerancije • Umetanje metalnih delova, s tim u vezi unutrašnja naprezanja • Funkcija u konačnoj primeni, i • Eventualna naknadna obrada. Rešavanje ovakvih pitanja zavisi u najvećoj meri od iskustva ljudi, jer se ovi problemi mogu samo delimično egzaktno rešavati, koristeći se kod toga sistemski uređenim podatcima, koji su kod svakog prerađivača kroz niz godina obrađivani i unošeni u podesne tabele, da bi se komparativno, od slučaja do slučaja, mogli upotrebljavati. Što se tiče drugog dela problema, koji se odnosi na osnovnu sirovinu, za koju proizvođač daje precizne i utvrđene podatke, konstruktor proizvoda mora biti detaljno upoznat i poštovati svojstva polimera, primenjujući ih prema zahtevima svakog proizvoda. Kada su odabrani postupak i polimer može se započeti s polimeru prilagođenom konstrukcijom proizvoda, tj. proizvod i sirovina stoje u direktnoj zavisnosti. Uprkos bogatom izvoru informacija o polimeru, mora se premostiti praznina između poznatih vrednosti tipa materijala i pozitivnih svojstava proizvoda uz pomoć iskustva konstruktora, odnosno celog tima, koji je vezan za preradu i ako je moguće prerađivača polimera. U mnogo slučajeva je potrebno da se nakon konstrukcije proizvoda izradi model. Tek nakon ispitivanja i studije modela može se pristupiti konstrukciji i izradi kalupa za oblikovanje. 3
  • 5. Potrebno je napomeniti nekoliko osnovnih pravila koja se mogu imati u vidu pri konstrukciji proizvoda od polimernih materijala. Svaki konstruktor ili projektant i onaj koji oblikuje izradak mora pre oblikovanja imati jasnu predstavu o upotrebi i zahtevima koji se postavljaju pred taj proizvod. Proizvodnja i upotrebna svojstva proizvoda zavise od oblikovanja koje odgovara plastomeru i od ispravnog izbora materijala kod oblikovanja proizvoda, razlikuju se dve grupe, i to: • Tehnički proizvodi i • Proizvodi široke potrošnje. Tehnički proizvodi Trebaju uvek ispunjavati određene zahteve. Kod izbora materijala mora se uvek voditi računa o tome da zadovoljavaju zahtevima koji se pred njih postavljaju bilo da se radi o otpornosti na hemikalije, o mehaničkim ili termičkim uslovima kao i o psihološkom momentu. Ako se polaže u održavanje mera proizvoda tada se mora voditi računa o specifičnostima izabranog materijala, o skupljanju u kalupu i naknadnom skupljanju. S druge strane se mora paziti na toplotno istezanje i upijanje vlage. Proizvod se, ako je to potrebno, proračunava i odgovarajuće tome prilagođeno izabranom materijalu, konstruiše. Proračun se temelji na podatcima o materijalu koje daje proizvođač polimera za određeni tip materijala. Debljine zidova se moraju uskladiti s ciljem primene i mogućnostima proizvodnje. Ako se zbog tehničko-prerađivačkih ili konstruktivnih razloga traži manja debljina zida, mogu se koristiti: ukrućujuća rebra obrubovi koji opasuju proizvod i slične konstrukcijske mogućnosti. Za prihvat zavrtnja mogu se u projektovanom proizvodu odbrizgati navoji ili se navoj urezuje u pripremljenu (oblikovanu) rupu, ukoliko se radi s materijalima s većom tvrdoćom i čvrstoćom.Radi čvrstoće je preporučljivo predvideti dužine navoja 2 do 2,5 prečnika zavrtnja. Ako se ove zavrtanjske veze često otpuštaju treba predvideti metalne umetke sa navojem. Ove umetke možemo ubrizgavati u fazi oblikovanja brizganjem, ili ih ubaciti naknadno ultrazvučnim postupkom. Proizvodi široke potrošnje I kod ovih proizvoda mora se voditi računa o predhodno pomenutim zahtevima, ali najčešće ovi proizvodi imaju zahteve lepog površinskog izgleda, površinski sjaj otpornosti te površine na delovanje medija za koji su namenjene. S druge strane ovi proizvodi moraju imati u proizvodnji i u konačnoj nameni sva svoja svojstva za spretno rukovanje i što svrsishodniju upotrebu. 2.1.1. Debljina zida Debljina zida se određuje prema veličini i nameni proizvoda. Ispravno odabrana debljina zida zavisi od vrste polimera, puta tečenja plastične mase, kalupne šupljine, raspoložive mašine i traženim svojstvima samog proizvoda. Određivanje njegove debljine zahteva veliko iskustvo, s obzirom da su putevi i otpori tečenja različiti za svaki proizvod. Opšti prosek debljine zida iznosi između 1 i 3 mm, odnosno kod velikih otpresaka između 3 i 6 mm. Debljine zida iznad 8 mm i ispod 0,5 mm su, prema svojstvima kompaktnih polimera , nepogodne i treba ih, ako je to moguće, izbegavati. Debljina zida treba biti po mogućstvu jednolika. Ukoliko se, radi funkcije konstruisanog proizvoda, ne mogu izbeći različite debljine zidova, potrebno je predvideti prelaze. Pri tome treba obratiti posebnu pažnju na mesto ulivanja, tako da rastopljena plastična masa, kod 4
  • 6. brizganja, teče od debelih ka tankim delovima zidova. Brizganje, odnosno punjenje debljeg zida kroz tanji, dovodi do stvaranja oblasti povećanog skupljanja materijala, udubljenja i velikih unutrašnjih naprezanja u otpresku, odnosno proizvodu (Slika 1.). Slika 1. Preporučene vrednosti dimenzija u odnosu na debljinu zida Jezgra za izjednačavanje debljine zidova proizvoda Velike razlike debljine zida treba izbeći primenom jezgara. Na taj način se izbegavaju mesta uvlačenja, sprečavaju usahline, smanjuju termička naprezanja i vreme izrade, a štedi se i na materijalu. Preporučuje se konstrukcija jezgara paralelno sa smerom kretanja kapula. Jezgra pod pravim uglom na smer kretanja zahtevaju hidrauličko ili mehaničko pokretanje što povećava troškove izrade kalupa. Pokretna jezgra su skuplja ali i neophodna za izradu podreza i navoja. Primena pokretnih jezgara traži izradu rezervnih, kako bi se zamenom sprečilo pregrevanje. Jezgra koja stižu duboko u kalup opterećena su velikom pritiscima, pa je njihova dužina vrlo važna. Dužina jezgara prečnika iznad 4,5 mm ne sme biti veća od trostrukog prečnika, a kod jezgara ispod 4,5 mm od dvostrukog prečnika. Ove mere mogu biti dvostruko veće ako jezgra prolaze kroz čitav kalup. Sva jezgra moraju se uraditi sa zakošenjem. Eventualni pomak jezgara u kalupu sprečava se pravilnim postavljanjem kao što je prikazano na slici 2. Kod velikih debljina zidova proizvoda, gde nije moguće izbeći veliku debljinu treba razmisliti o primeni penastih konstukcionih polimera. Slika 2. Postavljanje jezgra u kalup 5
  • 7. Prema dijagramu na slici 3. Date su vrednosti za određivanje debljine zida, vezane za dužinu puta i sposobnost tečenja pojedinih plastomera. Kod ovog treba imati uvek u vidu sposobnost tečenja izabranog polimera, za određivanje debljine zida, kao i ostale faktore koji utiču na debljinu zida. Slika 3: Dijagram odnosa puta tečenja i debljine zida U praksi je ustanovljeno da su prosečne maksimalne vrednosti puteva tečenja konstrukcijskih polimera 600 mm, a samo u posebnim uslovima može se računati do 700mm. Praktična saznanja nam pokazuju da se proizvodi konstruisani od plastomera, prema veličini proizvoda i debljini zida dele na: • Manje, debljina zida: 1 do 3 mm • Srednje, debljina zida: 3 do 7 mm • Velike, debljina zida: 7 do 11 mm. Kod svih kompaktnih plastomera minimalna debljina zida može dostići vrednost 0,2 mm, a maksimalna 12 mm. Na kraju se može zaključiti da nije problem kad se radi o jednostavnim proizvodima, koji mogu biti konstruisani uzevši jedan od normalnih polimera, prema zahtevu što ga postavlja namena proizvoda. Kod njih je najlakše izvršiti analizu, jer su slični, što nije slučaj kod tehničkih proizvoda komplikovanog oblika, koji radi svoje namene moraju biti veoma složenog oblika i dimenzija. 2.1.2. Rebra za ojačanje Upotreba rebara za ojačanje neizbežna je kod konstukcije proizvoda od plastomera. Ona poboljšava čvrstoću kod iste debljine zida. Ona osim što poboljšavaju čvrstoću kod iste debljine zida, pospešuje tečenje materijala unutar kalupne šupljine za vreme punjenja – ubrizgavanja. Izvedbe rebara moraju imati odgovarajuću koničnost u smeru izvlačenja iz kalupa, a njihove dimenzije trebaju biti u granicama t = 0,4 – 0,7 S, gde je: S - debljina zida i t - debljina rebra za pojačanje. Osim toga, prelazi rebara moraju imati minimalan radijus od 0,25 do 0,50 mm, a po mogućnosti i više, što zavisi od veličine proizvoda i debljine rebra, jer se ovim ujedno sprečava nastajanje udubljenja tamo gde se sastaju rebra i zidovi. Preporučuje se više tanjih i pljosnatih rebara, nego manje visokih i debljih. Rebra ne smeju biti toliko tanka da bi otežavala izvlačenje oblikovanog proizvoda iz kalupa. Oblik rebra zavisi i od oblika proizvoda. Dimenzije rebra (t) u okvirnim vrednostima uzimamo za proizvode čije debljine zidova iznose do 3mm: t = 0,4 S,i za proizvode debljine zida od 3 do 6 mm: t = 0,5 S, i konačno za proizvode iznad 6 mm debljine zida: t = 0,7 S. Rebra povećavaju modul čvrstoće 6
  • 8. zida povećavajući istovremeno i opterećenost proizvoda. Rebrasta struktura dozvoljava smanjenje debljine zida uz skoro potpuno zadržavanje prvobitne čvrstoće. Na taj način se štedi materijal, težina je manja, ciklusi prerade kraći a izbegava se i nagomilavanje materijala koji često negativno utiče na izgled površine. Slika 4. Dimenzionisanje rebara Rebra treba konstruisati u pravcu maksimalnog radnog opterećenja i tečenja rastopa. Debljinu, dužinu i položj rebara treba odrediti već u početnoj – projektnoj fazi oblikovanja proizvoda. Debela rebra su uzrok pojave pojačanog povlačenja materijala i uvlačenja. Na ograničenim površinama mogu izazvati nehomogenost, velika termička naprezanja, koncentraciju naprezanja materijala i loš izgled površine. Duga i tanka rebra su najbolje rešenje za izbegavanje navedenih problema. Najvažni faktori za određivanje debljine rebara su put tečenja materijala i debljina zida gotovog proizvoda. Na slici 4. date su preporučene vrednosti za konstrukciju rebara za pojačanje. Iznete vrednosti imaju empiriski karakter, ali ipak mnogo zavisi od iskustva kod resporeda rebara da ona budu pozicionirana na mesta, koja će izvršiti pojačanje proizvoda, a ujedno i služiti kao vodiči kod lakšeg ispunjavanja šupljine. Na slici 19.3. date su preporučene vrednosti za konstrukciju rebra za ojačanje. Ona moraju biti postavljena na mesta koja će izvršiti pojačanje predmeta, a ujedno biti i vodiči za lakše ispunjavanje gravure. Slika 19.4. Slika 19.5. Za različite polimere, za istu debljinu zida, razlikuju se preporučene vrednosti debljine rebara za ojačanje , što je prikazano na slikama 19.4 i 19.5. 2.1.3. Izdanci – grebeni Uopšteno izdanci služe za olakšanje mehaničkog sklapanja ali i za delove koji se često rastavljaju. U mnogim konstrukcijama služe kao potporni ležaji ili odstojnici između dve ili 7
  • 9. više susednih površina. Zbog toga se svaka konstrukcija izdanka u velikoj meri zavisna od njegove funkcije. Funkcije su različite, izdanak je jednom potreban za prihvat metalnog umetka predviđenog za utiskivanje u hladnom stanju, a drugi put za samonarezivi vijak. Spoljni prečnik izdanka treba da bude najmanje dvostruko veći od prečnika rupe, kao što je i prikazano na slici 5. Slika 5. Izdanak Izdanci se često spajaju sa drugim izdancima ili sa stranicama proizvoda radi postizanja veće čvrstoće. Ako su izdanci povezani sa spoljnim površinama (slika 6.) potrebna je odgovarajuća konstrukcija rebara zbog sprečavanja pojave mesta uvlačenja na vidljivoj površini gotovog proizvoda. Ispravna konstrukcija proizvoda je ona gde se izdanci naslanjaju „dobro“, odnosno treba izbegavati varijantu „loše“, (slika 6.). Slika 6. Konstrukcija izdanka 2.1.4. Nagib i podrezivanje Za oblikovanje proizvoda postupkom brizganja neophodno je sve bočne površine, prodore, rebra i sl. izvesti sa dovoljnim konusom, da bi se lako izvukli iz kalupne šupljine. Nedovoljna koničnost dovodi često do oštećenja otpresaka kod izbacivanja. Ovde je nužno uzeti u obzir, da je skupljanje proizvoda različito, i to zavisi od primenjenog polimera. Koničnost zida (slike 7 i 8) mora biti takva da omogući lako vađenje proizvoda iz kalupa. Taj ugao uobičajno iznosi ½° do 2° po stranici i to za unutrašnje i spoljašnje zidove. Veća vrednost se primenjuje u slučaju unutrašnjih zidova sa većom dužinom izvlačenja i komplikovanim oblikom proizvoda. 8
  • 10. Slika 7. Nagib (k) Površine izbacivača moraju imati dovoljno velike čeone površine kako ne bi suviše opterećivali ili oštetili površinu oblikovanog proizvoda. U tabeli 1 mogu se videti preporučene koničnosti u odnosu na visinu proizvoda. Kod strukturirane površine kao na slici 9 poželjan je ugao vađenja od najmanje 1° po stranici za svakih 0,025 mm dubine strukturirane površine. Strukturiranje bi trebalo izvesti u istom smeru kao i vađenje kalupa. Kod izbora koničnosti važan je izbor načina izbacivanja iz kalupa. Donje područje koničnosti može se postići, tako da se iskoristi svojstvo skupljanja oblikovanog plastomera. Proizvodi sa malim nagibom zahtevaju veći kvalitet izrade kalupa i kvalitetniju mašinu, jer je poznato da zbog premalog nagiba dolazi do otežanog izbacivanja iz kalupa. Doziranje sirovine, regulisanje pritiska brizganja i naknadnog pritiska je takođe vrlo ograničeno, jer svako i najmanje prekoračenje, otežava normalan ciklus oblikovanja. Položaj mesta brizganja i ulivanja može takođe loše uticati kao malih koničnosti, naročito ako ulivak leži na nedovoljno koničnom rebru, kod čega može doći do uklještenja zbog naknadnog pritiska. Slika 8. i 9. Koničnost zida i preporuke pri projektovanju Kad se zbog zahteva proizvoda i njegove funkcionalne namene potrebno primeniti koničnost ispod 0,3 %, potrebno je osigurati izbacivanje dodatnim površinama za izbacivanje. Postoji niz izvedbi kalupa s poboljšanom koničnosti u smeru otvaranja i izbacivanja iz kalupne šupljine, ali svaka od njih zavisi od vrste proizvoda i primenjenog plastomera. Materijal koji 9
  • 11. se prerađuje i njegovo ponašanje u smislu skupljanja, njegova elastičnost, njegovo klizanje po metalu, osim što određuje ili barem uslovljava oblikovanje proizvoda i uslove prerade određuju i sposobnost vađenja iz kalupa, pa prema tome i koničnost. Za okvirno određivanje koničnosti ipak ostaje presudna vrsta plastomera. Kod žilavo elastičnih materijala često se sastavljaju podrezivanja radi zadržavanja na mestu (pokretna strana kalupa) sa koje strane želimo izvršiti izbacivanje. Pošto skupljanje, koničnost i podrezivanje zavise od vrste primenjenog polimera, u tabeli 1 date su okvirne vrednosti za ove odnose. Tabela 1. Okvirne vrednosti u % Oznaka plastomera Skupljanje Podrezivanje Najmanja koničnost % % (nagib) % PS 0,4-0,6 1-1,5 1,5 SB 0,4-0,9 2 0,5-1 SAN 0,4-0,7 1-2 1 ABS 0,5-0,7 3 0,5-1 PMMA 0,3-0,7 1-1,5 1,5 PC 0,5-0,7 1-2 1,5 Mod.PPO 0,5-0,7 2-3 0,5-1 PSU 0,5-0,8 1-2 1,5 PPS 0,5-1,0 1-2 1,5 PA 1-2,5 4-5 1,5 PETP 0,4-0,9 3-4 1 PBTP 1,5-2,0 4-5 1,5 POM 1,5-3,5 3-4 0,5 PE n.g. 1,5-3 10-12 0,5-2 PE v.g. 1-2,5 7-8 0,2 PP 1,5-2,5 4-5 1,5 PVC - tvrdi 0,3-0,5 1-1,5 1,5 PVC - meki 0,8-3,5 -12 0,2-2 Podrezivanje ne sme biti veće od istezanja na granici elastičnosti primenjenog materijala. Spretnim razmeštajem nagiba moguće je da se na bočne nagibe proizvoda stave prodori a da se pri tom ne mora primenjivati skupi kalup sa porečnim izvlačenjem. Tabela 2. Koničnost (nagib) uglova vađenja iz kalupa –„k“ (mm) Visina Ugao vađenja iz kalupa u stepenima proizvoda 1/8° 1/4° 1/2° 1° 1 1/2° 2° 3° „h“ mm 10 0,022 0,044 0,087 0,17 0,26 0,5 0,52 20 0,044 0,087 0,175 0,35 0,52 0,070 1,04 30 0,065 0,131 0,26 0,51 0,78 1,05 1,56 40 0,087 0,175 0,35 0,68 1,04 1,4 2,08 50 0,109 0,218 0,43 0,85 1,3 1,75 2,6 70 0,153 0,305 0,61 1,2 1,82 2,45 3,64 80 0,174 0,349 0,69 1,36 2,1 2,8 4,16 90 0,196 0,392 0,78 1,53 2,34 3,15 4,68 100 0,218 0,436 0,87 1,7 2,6 3,5 5,2 10
  • 12. 2.1.5. Smernice za konstrukciju proizvoda Opterećenje kojem se u toku rada izložena neka konstrukcija stvara u materijalu određena naprezanja koja, već prema vrsti i načinu konstrukcije, mogu izazvati pucanje proizvoda. Ova se naprezanja mogu izračunati na osnovu Hukovog zakona koja se odnosi na linearni deo dijagrama naprezanja/zatezanje ispod granice proporcionalnosti. Hukov zakon možemo izraziti formulom: E=σ/ε [MPa] Gde su: σ = naprezanje, Mpa E = modul elestičnosti, Mpa ε = zatezanje u mm/mm Za tehničke proračune većina konstruktora daje prednost približnom modulu. Približni modul predstavlja modul materijala pri određenom opterećenju, temperaturi okoline i vremenu trajanja opterećenja. Dve najpoznatije vrste opterećenja su zatezanje i savijanje. • Naprezanje na zatezanje σ = F/A [MPa] Gde su: σ = naprezanje, Mpa F = sila, N A = površina poprečnog preseka u mm2 • Naprezanje na savijanje σ = (Mb*x*e)/I =M/W [MPa] Gde su: σs = naprezanje na savijanje, Mpa Mb = moment savijanja, Mpa I = aksijalni moment inercije, mm4 e = razmak od neutralne ose do kraja spoljnjeg vlakna, mm W = I/e = moment otpora, mm3 • Nosači Nosač opterećen na jednom kraku se najčešće koristi za presovane spojeve, vođice ladica i šinske klizače. σ = (6*F*l)/(b*h2) = [MPa] f = (4*F*l3)/(E*b*h3) [mm] Gde su: σ = najveće naprezanje nosača u uklještenju (A), N/ mm2 f = maksimalni ugib, mm l = operativna dužina nosača, mm E = približni modul, N/ mm2 F = opterećenje, N b = širina preseka nosača, mm h = visina preseka nosača, mm Nosači opterećeni silom u sredini često se upotrebljavaju za proračun rešetki kućnih aparata i drugih elemenata. σ = (3*F*l)/(2*b*h2) = [MPa] fm = (F*l3)/(4*E*b*h3) [mm] Gde su: σs = naprezanje spoljnjeg vlakna, Mpa f = maksimalni ugib, mm l = raspon nosača, mm 11
  • 13. E = modul elastičnosti, Mpa F = opterećenje, N b = širina preseka nosača, mm h = visina preseka nosača, mm fm = maksimalni ugib, mm Kod projektovanja i konstruisanja proizvoda od polimernih materijala vođeni krajnji cilj je da proizvod zadovolji sve uslove koji se pred njega postavljaju u periodu korišćenja. Kod vrlo sliženih proizvoda s visokim zahtevima svojstava( mehanička, termička, i dr.), naročito za one za koje koristimo visokokvalitetne (skupe) konstrukcione polimere, a ne možemo pristupiti izradi prototipa, neophodno je voditi računa o još nekim uticajnim elementima kao što su puzanje (tečenje)materijala, zamor, vek trajanja materijala i dr. Pojave zamora materijala nastaju ako se otpresci izlože naizmenjivom opterećenju. Ova je pojava česta kod onog nivoa naprezanja koji leži znatno ispod granice zatezanja polimera. Konstruktoru su potrebni podatci o predvidivom maksimalnom opterećenju, momentu inercije svakog preseka proizvoda kao i o faktorima koncentracije opterećenja kako bi mogao izračunati nivo maksimalnog opterećenja. Ovo se opterećenje, u cilju predviđanja trajanja proizvoda upoređuje s krivom otpornosti materijala na zamor u predviđenoj radnoj okolini. Produženje veka trajanja nekog oblikovanog proizvoda može se postići samo promenom preseka, ili promenom opterećenja. Svako drugo razmišljanje je izvan tehničkih pravila primene polimernih materijala. Konstuktor proizvoda, ili kalupa već u početnoj fazi odlučivanja na vrsti polimera, nepohodno je da detaljno razmotri svojstva polimera i njegove mogućnosti primene za prototip proizvoda. Ova svojstva su detaljno data u tehničkoj dokumentaciji proizvođača materijala. Zapravo, krajnji je cilj da uz optimalne uslove kvaliteta primenimo, odgovarajući tip polimera koji će opravdati tehničke i ekonamske vrednosti proizvoda u njegovoj eksplataciji. 2.1.6. Uskočno spajanje (žabica) Podrezivanjem postižemo odnose pritisno uskočnog ili čvrstog spajanja, kod spajanja elemenata od polimernih (konstrukciskih) materijala. Mogućnost podrezivanja i potrebne koničnosti okvirno su dati u tabeli 1, pa kod konstukcije veza ovim spajanjem imamo podatke, koji su nam dovoljni kod projektovanja i konstruisanja proizvoda, vodeći pri tome računa o svojstvima pojedinih plastomera. Podatci maksimalnog podrezivanja za uskočnu vezu mogu se okvirno izraziti po formuli sa slike 10. Slika 10. Maksimalno podrezivanje za uskočnu vezu (N) 12
  • 14. Ovim se sistemom, a naročito kod elastičnih plastomera, moguće izvesti niz veza. Kod neelastičnih plastomera mogu se ostvariti veze presovanjem. Na slici 11 (a,b,c,d) prikazane su četiri veze između dva elementa od plastomera, i to: • Uskočno preklopna veza, • Čvrsto preklopna veza, • Uskočna – bajonet preklipna veza i • Uskočna – preklopna klizna veza. Slika 11. Vrste veza Slika 12. Klinasta pritisna veza Na slici 12. data je klinasta prstenasta veza kristalnih elastičnih polimera kao što su : PP, POM, PA i dr. Produktivnost i racionalizacija montaže iz tehničkog i ekonomskog gledišta sa pritisnim vezama, a najčešće sa pritisnim kukicama (žabicama) se vidno povećava upravo zbog lakog i brzog montiranja. 2.1.7. Proizvodi s metalnim i drugim umetcima Načelno je ulaganje metalnih delova u plastomere moguće, ali se treba ograničiti samo na najnužnije slučajeve. Ovo važi kako za preradu plastomera tako i za primenu oblikovanih proizvoda. Svako ulaganje metalnih delova u kalup za brizganje znači povećani utrošak vremena i deluje poskupljujuće. Potpuna automatizacija proizvodnje moguća je samo u retkim slučajevima. Kvalitet, tolerancije i ujednačenost delova može zbog toga trpeti. Uloženi metalni delovi ometaju slobodno skupljanje i dovode u otpresku do naprezanja koja mogu dovesti do prskanja. Naročito su na to osetljivi materijali, koji po svojim svojstvima imaju malo istezanje do kidanja, kao što je PS -normalni. S druge strane mogu ovde zakazati i materijali, koji imaju visoko istezanje do pojave kidanja kao što je polietilen, naročito onda kad se ulivaju mediji koji uzrokuju istezanje do pojave kidanja. Čak i žilavi polikarbonat naginje nakon dužeg vremena stvaranju napuklina uz uložene metalne delove. Naročito se mora voditi računa da osim skupljanja plastomera postoji i znatno niže toplotno istezanje i bolja toplotna provodljivost metala. Kroz čestu promenu temperature nastaju u otpresku dodatna naprezanja koja uz nepovoljno oblikovanje mogu dovesti do naprsnuća a ponekad do labavljenja metalnih delova. Često je moguće bolje tehničko rešenje, tako što se metalni deo kasnije na toplo ili ultrazvučno upresuje. Svakako da pri tome treba očekivati daleko manja, odnosno ultrazvučno sasvim neznatna naprezanja. Velike metalne umetke treba predgrejavati pre samog ulaganja u kalup. Naknadno presovanje metalnih umetaka u predeformisani prostor proizvoda od plastomera ima nekoliko uslova, koje moramo postići da bi dobili sjedinjenje metalnog umetka s 13
  • 15. plastomerom. Metalni umetci pre presovanja moraju biti ožljebljeni, (Slika 13.). Pre umetanja (presovanja), čelične umetke treba ugrejati da bi se plastomer prilagodio spoljnoj konturi metalnog umetka. Temperatura omekšavanja leži unutar područija polimera. Naknadnim umetanjem metalnih delova može se izbeći nagomilavanje mase na visokim izdancima (Slika.14). Kod temperiranih otpresaka često se predgrajani deo upresuje u vrući otpresak Slika 13. Ožljebljeni metalni umetak Slika 14. Naknadno umetanje metalnih umeteka na visokim izdancima Metalni umetci s navojem Umetci snavojem tipa „Ensat“ s unutrašnjim i spoljašnjim navojem, koji na svojim donjim završetcima imaju konus i prorez, urezuju svoj navoj sami pri uvrtanju u pripremljene rupe bilo ručno ili mašinski, slika 15. Za „Ensat“ umetke može se čvrstoća izvlačenja (čupanja) sa zadavoljavajućom tačnosti proračunati po formuli:Fv = ε*(D*π)*τs. Slika 15. Umetci s navojem Gde su: ε - korekcioni faktor 0,8≤M6 i 0,7>M6 D - spoljni prečnik l – dužina τs – čvrstoća na smicanje 1/2σ Ekspanzioni (raširni) umetci Ovi specijalni metalni umetci s metričkim unutrašnjim navojem i nazubljenim ili užljebljenim prstenom na spoljnoj strani, umeće se samo u pripremljene rupe. Zavrtanj koji se uvrće, odnosno trn za montažu širi donji deo umetka tako da se razilazi pri čemu prodire u plastomer, slika 16. i 17. Proračun sile izvlačenja kod ovog tipa umetaka ne može se dobiti sa pouzdanom tačnošću. 14
  • 16. Slika 16. Ekspanzioni umetak Slika 17. Ekspanzioni umetak s ekspanzioniom pločom s ureznim prstenom Obrizgavanje metalnih umetaka Pri obrizgavanju metalnih delova mora se naročito paziti da je metal okružen dovoljnim slojem plastomera, jer se inače ne mogu preneti ni spomena vredne sile, a opasnost izvlačenja (čupanja) je prevelika, slika 18(neispravno),slika 19 (ispravno). Tanki sloj plastomera, slika 18. a. Metal b. Plastični omotač Dovoljan sloj palstomera, slika 19. a. Metal b. Plastični omotač Praktičnim radom došlo je se do zaključka da debljina zida (omotača) oko metalnog dela treba bude jednaka debljini zida otpreska ili da bide nešto veća, odnosno u okvirima koji su dati na slici 1. S druge strane znatan deo toplote mase koja se ubrizgava za vreme punjenja odvodi se metalom, tako da kod tankih slojeva polimera na neizbežnim dodirnim mestima toka rastopa ne dolazi više do idealnog sjedinjavanja (zavarivanja). Da bi rastop bio na metalnim umetcima bio izložen malom gubitku toplote, mora se masa metalnog dela izvesti što manjom, kako je prikazano na slici 20. gde je velika masa metala, odnosno slika 21. bušenjem rupe masa je smanjena. Kod povišenih zahtava za kvalitetom ili posebnim , teškim slučajevima, preporučuje se predgrejavanje metalnog dela pre ulaganja u kalup. Temperatura predgrejavanja treba po mogućnosti da leži u područiju visine temperature omekšavanja plastomera kojeg prerađujemo, odnosno nešto niža. Da bi uloženi metalni umetci bili svrsishodni, na njima se izvode radi osiguranja protiv zakretanja ravne površine, klinovi ili se nasecaju. Slika 18. Tanki sloj plastomera. 15
  • 17. U načelu metalne delove treba, ako je moguće, ulagatu samo u jednu polovinu kalupa tako da se može zatvoriti bez opasnosti od oštećenja konture kalupne šupljine – gnezda. Pri tome naročito treba paziti da na prihvatnoj strani bude raspoloživa dovoljna dužina, koja daje dovoljnu sigurnost položaja. Ako se između metalnih delova i vođenja u kalupu odabere preveliki zazor, to neminovno dovodi do prodiranja rastopa pri brizganju. Slika 19. Dovoljan sloj plastomera Zato se svaki metalni umetak na onom delu koji služi za prihvat u kulupu, mora izraditi veoma precizno. Zavisno od svrhe primene daje se prednost ISO kvalitetu h7 ili h11. Na taj način se sprečava prodiranje rastopa plastomera između prihvatnog dela i umetka. Slika 20. Primer velike mase umetka Slika 21. Primer smanjene mase bušenjem Spajanje nabrizgavanjem O postupku nabrizgavanja brizganjem govori se samo onda kada materijal koji se nabrizgava predstavlja znatan udeo u proizvodu. Zbog veličine metalnih delova nastaju ovde u pojačanoj meri naprezanja u plastomeru. Za ovaj postupak uglavnom su pogodni plastomeri visoke trajne (vremenske) čvrstoće i dovoljne otpornosti prema stavranju pukotina usled naprezanja. Već pri konstrukciji takvih proizvoda treba obratiti pažnju na to da se postigne jednoosno stanje naprezanja, tj. kod svakog načina vezivanja treba otpresak iz mase biti po mogućnosti osiguran metalnim umetkom samo u jednom smeru. Ovakav primer nabrizgavanja metalne čaure u zupčaniku, prikazan je na slici 22. ovim se bitno povećava čvrstoća glavčine, a pri tom moramo paziti da nam bude dovoljno mase nabrizgano na metalni umetak. Čaura (b) je izvedena tako da na spoljnoj strani ima nazubljen prečnik, a u sredini klin radi osiguranja od aksijalnog pomeranja. Kad se izabere postupak nabrizgavanja za obradu treba uvek težiti kombinaciji oblikovane veze i veze izazvane silom. Prednapon nastaje skupljanjem plastomera na metalnoj glavčini kod hlađenja u kalupi. Za vezu oblika služi nazubljenje i prstenasti klin na spoljnoj strani čaure (puškica).U mnogo slučajeva zupčanik se nabrizgava direktno na osovinu. U ovom slučaju osovina se obezbeđuje odgovarajućim elementom oblikovane veze, slika23. 16
  • 18. Veza između osovine i nabrizganog zupčanika osigurava se silom i oblikom: a. Zaglodane ravne površine, b. Uzdužno nazubljenje i c. Istisnuti izdanci. Izvedba (rešenje) pod (c) upotrebljava se uspešno kod manjih vratila, a ovo je ujedno i najjeftinija oblikovana veza. Slika 22. Nabrizgavanje metalne čaure Slika 23. Nabrizgavanje direktno na vratilo (oblikovane veze) 2.1.8. Proizvodi sa navojem Kod proizvoda dobijenih postupkom brizganja, često se navoj izvodi u kalupu. Navoj se može i naknadno izvesti kod pojedinih tvrđih – tehničkih plastomera, ali to povećava i troškove, naročito ako se radi o velikim serijama ili masovnoj proizvodnji. Često se dolazi u dilemu, šta je opravdanije, da se kalup uradi u kalupu što znatno poskupljuje cenu kalupa, ili navoj narezivati mehaničkim putem naknadno. Presudnu ulogu igra broj potrebnih proizvoda i tada se lako može zaključiti i ekonomski efekat za obe varijante. Kod mekih plastomera, kao što su PE niske gustine i meki PVC, nema dileme jer se u tu navoj ne može naknadno izvesti. Izvedba navoja, bilo unutrašnjeg ili spoljašnjeg, s oštrim profilima ne dolazi u obzir kod plastomera. Uvek treba imati naumu da poliplasti ne podnose oštre prelaze i ne može se jednostavno primeniti profil metričkog navoja ili Vitvortovog profila, ili nekog drugog koji se primenjuje u mašinstvu. Ovo naročito važi za plastomere sa malom udarnom žilavosti. Osim toga, bilo bi nemoguće vađenje iz kalupa ako bi se jednostavno uzele vrednosti nekog navoja koji je urađen u mašinstvu. Izbor okvirnih vrednosti navoja kod izrade crteža i projektovanja proizvoda treba uraditi prema slici 24 i tabeli 3. Veoma važno je primeniti koničnost. Naravno još jedna bitna stvar je i to da kod proizvoda od polimera koji imaju veća skupljanja treba izvesti koničnost do kraja jer je inače otežano vađenje iz kalupa. 17
  • 19. Slika 24. Preporučene vrednosti navoja Kod projektovanja proizvoda moraju biti poznate tehničke mogućnosti izvedbe kalupa. Ako to nije moguće, treba znati barem okvirno, da li će se navoj direktno u samom plastomeru, posredno s umetanjem metalne čaure automatskim odvajanjem i sl. Tabela 3. d d1 tg ts a b r mm mm mm mm mm mm mm 2,6 2,16 7,58 5,83 2,9 0,2 0,2 3,0 2,55 8,96 6,89 3,4 0,3 0,2 3,5 2,95 10,36 7,97 4,0 0,3 0,3 4,0 3,30 11,58 8,91 4,5 0,4 0,3 5,0 4,20 14,74 11,34 5,5 0,4 0,4 6,0 4,90 17,20 13,23 6,5 0,5 0,5 8,0 6,60 23,17 17,82 8,6 0,6 0,6 10,0 8,30 29,13 22,41 10,7 0,8 0,7 Dva elementa proizvedena od polimera, koja se međusobno spajaju, treba biti po mogućnosti izrađeni od istog materijala, kako bi se izbeglo zaribavanje kod navojnog spoja. Rešenje unutrašnjeg navoja datog na slici 25 je ispravna i treba je se pridržavati. Naprotiv, navoj prikazan na slici 26 je neispravan, na kraju podrezan, i nemoguće ga je izvesti obzirom na konstrukciju kalupa. Na slici 27 prikazano je ispravno rešenje unutrašnjeg navoja sa suženim završetkom i mogućnostima ugradnje jezgra u žig kalupa, koji formira navoj. Slika 25. Preporučeni Slika 26. Neispravna izvedba Slika 27. Ispravna izvedba sa ispravni navoj navoja suženjem Pri izvođenju unutrašnjeg i spoljnjeg navoja, kod proizvoda koji imaju funkciju zatvaranja bez pritezanja u navoju, samo u dodirnoj površini čepa, primenjuje se rešenje delimičnog odnosno prekinutog navoja. Ova vrsta navoja za 50% pojeftinjuje izvedbu kalupa, jer se ciklus oblikovanja izvodi bez odvijanja navoja za vreme izbacivanja iz kalupa, odnosno jezgro se otvara pod konusom (k, slika 28) i u fazi otvaranja kalupa oslobađa se navoj. 18
  • 20. Slika 28. Primer prekinutog (delimičnog) navoja 2.1.9. Proizvodi posebne namene U ranijim razmatranjima date su preporuke i saveti kojih se traba pridržavati kod idejnog i konstruktivnog rešenja pojedinih proizvoda od polimera. Rešenje crteža proizvoda zahteva dobro poznavanje konstrukcije kalupa i postupka prerade, kao i svih zahteva koje se postavljaju pred proizvod. Pristup pri izradi crteža takođe zahteva sva prethodna rešenja, kao što su: • Debljina zida, • Dimenzionisanje rebra za pojačanje, • Koničnost u smislu izvlačenja iz kalupa, • Mesto i vrste ulivanja, • Dužina puta tečenja i dr. Slika 29. Koleno od 90o I pored toga što konstruktori proizvoda u većini slučajeva poznaju postupak prerade, često se dolazi u dilemu, kako odrediti položaj oblikovanja u kalupu, naročito kod komplikovanih proizvoda koji imaju razne prodore u više ravni. Svakako je najbolje da konstruktor proizvoda u isto vreme bude i konstruktor kalupa. Ovo je često neizvodljivo jer je nemoguće da svako preduzeće koje ima potrebu za proizvodima od polimera, ima i pogon za oblikovanje plastike (brizganje, duvanje). 19
  • 21. Na slici29. prikazuje koleno od 90°. Jezgro N sa čivijom A fiksirana je na osovinici C, za vreme funkcije u cilkusu ostaje mirna radi podkopanog radijusa, dok se žig M izvlači. Uskočna čivija P s oprugom pritiska o oslobađa jezgro N,koje se na kraju izvlači zajedno sa osovinicom C i žigom M. Slika 30. Koleno od 90° „lr“ Vraćanje: Graničnik B koji je učvršćen na osovinicu C i klizi po žlebu spolja i omogućava zaustavljanjem jezgra N; žig koji nastavlja put i koristi uskočnu čiviju koju potiskuje opruga i postavlja jezgro u zatvoreni položaj.Slika 30. koleno 90 s proširenim nastavkom spoja za cevi. Jezgra sa „lastinim repom“ (presek B ) nosi umetak C koji je učvršćen zavrtnjem E i klinom sa graničnikom D. Žig M se vodi: graničnik D ostaje u središtu, i zadržava jezgro A i umetak C; zbog kosine jezgra A, umetak C i graničnik D se podižu dok poluradijus na umetku C ne izađe iz potkopanog položaja, i istovremeno se graničnik D izvlači iz sedišta i nastavlja put sa žigom M. Slika 31. Ispravno dimenzionisanje i raspodela debljine zida 2.1.10. Tolerancije dužinskih mera i oblika proizvoda od polimera Proizvodi od polimera primenjuju se u područijima gde su donedavno bili upotrebljivani isljučivo metali. Sve veći zahtevi koji se na njih danas postavljaju imaju, osim mehaničkih, fizičkih i hemiskih osobina i karakter sužavanje područija tolerancije mera. Svojstva proizvoda zavise od 3 osnovna uslova, koje treba razmotriti pri izboru tolerancija: • Sirovina (vrsta polimera), • Oblik proizvoda i • Uslovi prerade. Uslovi prerade su naročito značajni jer ukoliko se promene može doći do promene kvaliteta i dimenzija otpreska. Kod brizganja mogu se svojstva proizvoda menjati s promenom temperature rastopljenog polimera ( time se menja viskozitet rastopa, brzina brizganja, temperatura kalupa, visina i 20
  • 22. trajanje dodatnog pritiska). Uslovi pod kojima se kalup popunjava rastopom poliplasta i hlađenje istog, određuje unutrašnja naprezanja i orjentaciju tih naprezanja. Svi izloženi uslovi utiču konačno na otpresak, njegovu čvrstinu i tolerancije dimenzija oblikovanog proizvoda. Tolerancije dužinskih mera i obliks za proizvode od polimera propisane su JUS G. A1. 500. počev od 1.1. 1969. godine. Predmet standarda Ovaj standard propisuje tolerancije dužinskih mera i oblika proizvoda izrađenih od plastičnih masa (poliplasti): presovanjem, posrednim (transfernim) presovanjem termoaktivnih masa i brizganjem polimernih materijala. Ovim standardom nisu obuhvaćene: tolerancije geometriskih oblika navoja, dozvoljena ovalnost i druga odstupanja od geometriskog oblika, formiranja izrađenih sklopova. Definicije Kalupna šupljina je prostor u kalupu koji ima oblik proizvoda. Skupljanje je razlika stvarne dimenzije kalupne šupljine i izrađenog proizvoda, merene na sobnoj temperaturi, izražena u procentima u odnosu na dimenziju izrađenog proizvoda. S = (Lk-L)/L *100 Gde su: S = skupljanje u % L = mera proizvoda na sobnoj temperaturi Lk = mera kalupne šupljine na sobnoj temperaturi. Raspon skupljanja je razlika između najvećeg i najmanjeg skupljanja poliplasta, određenog na standardnoj epruveti. Δs = Smax-smin (%) Tolerancija je razlika između najveće i najmanje dozvoljene vrednosti stvarne mere. T = Dmax – Dmin (mm) Dozvoljeno odstupanje je razlika između propisane nazivne mere i dozvoljenih stvarnih mera proizvoda. Tolerancije dužinskih mera Osnovne grupe tačnosti izrade proizvoda Raspon skupljanja poliplasta je osnovni činilac koji utiče na stvarnu meru proizvoda. Zbog toga standard predviđa stepene tačnosti izrade proizvoda na osnovu raspona skupljanja. Prema ovom standardu postoji 8 osnovnih grupa tačnosti izrade proizvoda, koji se označavaju slovima A do N. Grupe se temelje na osnovnom redu standardnih brojeva R5 i date su u tabeli 4. Tabela 4. Grupe tačnosti izrade proizvoda od polimera Osnovne grupe tačnosti Raspon skupljanja poliplasta u % izrade proizvoda iznad do A 0,10 B 0,10 0,16 C 0,16 0,25 D 0,25 0,40 E 0,40 0,63 F 0,63 1,00 G 1,00 1,60 H 1,60 21
  • 23. Proizvođač poliplasta je obavezan da stavi na raspolaganje potrošaču sledeće podatke: • raspon skupljanja u smeru tečenja poliplasta, • raspon skupljanja u oba smera normalno na tečenje poliplasta i • uslove pri kojima je postignito odgovarajuće skupljanje. Veličina tolerancija Elementi koji utiču na veličinu tolerancija: Veličina tolerancije zavisi prvenstveno od položaja proizvoda u kalupu, pri čemu može nastupiti jedan od sledećih slučajeva: a. ostvarenje mere zavisi od jednog dela kalupa, b. ostvarenje mere zavisi od dva ili više delova kalupa ili njihovog međusobnog položaja, c. ostvarenje mere zavisi od načina nastajanja kalupne šupljine (školjkasti kalup, višedelno gnezdo), d. ostvarenje mere zavisi od postupka prerade i od toga da li poliplast sadrži razne dodatke (punila, vlaknasti dodatci). Obrazac za izračunavanje vrednosti tolerancije Brojčane vrednosti tolerancije izračunavaju se pomoću sledećeg obrazca: T = kL+g Gde su: T = tolerancija, k = koef. tačnosti izrade, koji izražava zavisnost tolerancije od raspona skupljanja g = koef. koji izražava zavisnost od vrste kalupa, vrste dodatka i postupka prerade. Vrednosti tolerancija po ovom obrascu važe za proizvode merene najranije 24 časa posle izrade. Tabela 5. Vrednost koeficijenta k Koeficijent k za osnovne grupe tačnosti izrade Karakter nazivne A B C D E F G H mere a. 0,0020 0,0025 0,0032 0,0040 0,0050 0,0063 0,0080 0,0100 b. 0,0040 0,0050 0,0063 0,0080 0,0100 0,0125 0,0160 0,0200 Vrednost keoficijenta g zavisi od broja delova kalupa koji utiču na ostvarenje mere, od vrste dodataka u poliplastu i od postupka prerade. Vrednosti koeficijenta date su u tabeli 6. Tabela 6. Vrednosti koeficijenta g Zavisnost mera Koeficijent g u mm a. 0.08 b. • žig ili gnezdo sastoji se iz više delova, prerada se vrši brizganjem plastomera ili posrednim prestovanjem poliplasta sa praškastim puniocem 0,25 • prerada se vrši presovanjem praškastog poliplasta ili posrednim presovanjem poliplasta koji sadrži vlaknasti punioc 0,40 • prerada se vrši presovanjem poliplasta sa 0,63 dodatkom vlaknastih punilaca 22
  • 24. Tolerancije oblika Nagib i ugib Sve površine izrađenog proizvoda u smeru otvaranja kalupa ili izvlačenja jezgra mogu biti izvedene sa nagibom. U slučaju površine koja ima gnezdo ovo nije neophodno. Ako se površina mora izvesti bez nagiba, mora se izvesti posebna konstrukcija kalupa koja to omogućava (školjkasti kalup). Nagib zavisi od vrste poliplasta. Razlikuju se tri vrste nagiba: • grubi – I • srednji – II • fini – III. Kao orjentacione vrednosti veličine ugiba se računaju po obrascu: • za duroplaste y = (0,0025L+0,1) • za plastomere y = (0,008L+0,1) gde je: L = najveća mera izložena ugibu 2.1.11. Mesto ulivanja Položaj mesta ulivanja, tj. mesto gde rastop ulazi u kalupnu šupljinu, veoma je važan faktor za svojstva oblikovanog proizvoda. Kod izbora mesta ulivanja često treba naći kompromis između želja korisnika proizvoda i zahteva polimera. Mogućnost tečenja, odnosno realni odnos puta tečenja i debljine zida, različiti su za razne polimere. To utiče kako na raspored tako i na broj ulivnih mesta. U tabeli 7 dato je nekoliko približnih vrednosti za moguće dužine tečenja pri debljini zida proizvoda od 2 mm. Neophodno je napomenuti da se ojačani plastomeri staklenim vlaknima ili kojim drugim puniocem ponašaju drugačije, tj. teže teku i za odgovarajuću debljinu zida postižu kraće puteve tečenja od onih koji nisu ojačani. Poznato je da polikarbonat (PC) pruža veliko otpor pri smicanju kod brizganja, i da nije moguće poboljšati ubrizgavanje promenama drugih parametara, osim temperature prerade i izbora po viskozitetu. Iz tih razloga neophodno je kod konstrukcije proizvoda voditi računa, naročito kod proizvoda tankih zidova i dugačkih puteva tečenja, da se izabere tip prema odgovarajućem viskozitetu, što je prikazano na slikama 32 i 33. Iz izloženih podataka je vidljivo da je nužno izabrati tip vrlo visokog viskoziteta, kojim postižemo duže puteve tečenja kod tanjih zidova, ako nam to površina i oblik proizvoda zahteva. Za razliku od neojačanih tipova polikarbonata kod ojačanih tipova od 10% do 40% sa SV, slika 33.putevi tečenja su kraći. Tako na primer, kod: • PC-a sa10% SV, kod debljine zida proizvoda 2 mm postižemo put tečenja 280 mm • PC-a sa20% SV, kod debljine zida proizvoda 2 mm postižemo put tečenja 260 mm • PC-a sa40% SV, kod debljine zida proizvoda 2 mm postižemo put tečenja 240 mm 23
  • 25. Tabela 7. Put tečenja (približne vrednosti) pri debljini zida 2mm 24
  • 26. Slika 32. PC ojačani Slika 33. PC ojačani Navedeni primer uzet je namerno iz grupe konstruktivnih plastomera, koji se smatraju teži za preradu, tako da kod normalnih plastomera, ako se držimo ovih preporuka ne bi smelo biti problema. Takođe iz izloženih podataka je uočljivo i rasipanje dužine tečenja unutar iste grupe plastomera vrlo veliko. Konstruktor praktično mora uzeti u obzir podatke o putevima tečenja i debljine zida imajući u vidu i otpore tečenja, koji se javljaju pri izradi otpreska. Uticajem parametara oblikovanja, naročito temperature rastopa možemo usmeriti ponašanje tečenja rastopa, ali za određene plastomere postoje i određene granice unutar kojih moramo održavati proces oblikovanja. Kod udarno žilavih materijala iz grupe amorfnih plastomera (SB,ABS) treba održati ograničenom visinu temperature prerade da bi se postigle optimalne vrednosti svojstava. Drugi plastomeri (PP) naginju oksidacionoj razgradnji. 25
  • 27. Osim zavisnosti od ponašanja tečenja, raspored ulivanja vrši uticaj na: • Čvrstoću, • Ponašanje u stvaranju pukotina od naprezanja, • Postojanosti mera, • Ponašanje izvitoperenja, • Kvalitetu površine. Kompletno razmatranje smeštaja ulivnog mesta pokazuje koliko je način konstrukcije proizvoda i njegovog ulivnog mesta i na kraju izrade kalupa određen grupom (tipom) primenjenog plastomera. 2.1.12. Vrste ulivanja Ulivno mesto ostvarujemo ulivnim kanalom (ulivkom) koje možemo prema obliku i sistemu podeliti na: • Stožasti ulivak, za proizvode koji se oblikuju s jednom kalupnom šupljinom (centralni ulivak) • Brizganje sistemom razvodnih kanala za proizvode, koji se oblikuju u više kalupnih šupljina ( prostorni ulivak) i • Brizganje bez ulivka, tj. tačkasti ulivak (centralno ubrizgavanje). Oblik i zahtevi koji se postavljaju na proizvod u njegovoj konačnoj primeni uslovljavaju nam koji ćemo ulivak primeniti. Poznato je da se linije tečenja i spajanja različito ponašaju u odnosu na primenjeni ulivak. Za svojstva čvrstoće otpreska važno je da se izbegne linija hladnog spajanja. Ove linije se pojavljuju u slučajevima kad se tok rastopa podeli zbog jezgra ili drugih otpora, i sastavlja se tek iza njih. Linija spajanja se u većini slučajeva nalazi nasuprot mestu ubrizgavanja, o čemu se mora voditi računa pri samoj konstrukciji proizvoda. Iz ovoga sledi da konstruktor mora da dobro poznavati postupak oblikovanja, kako bi mogao predvideti mesto ulivanja već kod samog idejnog oblikovanja i konstruktivnog rešenja proizvoda.Linije spajanja su posebno uočljive kod okruglih puškica ako ih ulivamo sa strane. Prema vrsti oblikovanja plastomera, vidljive linije spajanja dovode više ili manje do smanjenja čvrstoće na tom mestu. Ovo izbegavamo na taj način da mesto ulivanja pomaknemo u sredinu izradka. Ovo radimo kad nam izrada to traži jer je ovo skuplja varijanta i utiče na krajnju cenu proizvoda. Osim ovih linija spajanja postoje i one koje ne snižavaju čvrstoću, već samo optički smetaju. Ova pojava se izbegava usmeravanjem toka rastopa na zid kalupne šupljine Proces punjenja kalupa većinom započinje na mestu ubrizgavanja u kalup. Položaj ulivka utiče na konstrukciju kalupa, a prema tome i njegovu cenu. Odnos debljine zida i oblika izratka najčešće uslovljavaju položaj ulivka. Kod bočnog ubrizgavanja, kod kalupa s više gnezda, ne može se vazduh koji je u zatvorenom kalupu istisnuti kroz podeonu ravan, izradak u tom slučaju neće biti popunjen ili u najboljem slučaju izrazito jake linije spajanja. Naknadne deformacije otpreska zavise osim od vrste plastomera i od mesta ulivanja i vrste ulivka. Ova razmatranja nameću zaključak koliko treba razmišljati o vrsti ulivka, načinu proizvodnje i kalupu već kod idejnog rešenja, projektovanja, konstrukcije i samog crteža proizvoda. 26
  • 28. Slika 34. Položaj mesta ulivanja Najčešće se pojavljuju stožasti, odnosno prostorni ulivak za izratke s normalnim debljinama zida. Kod izradaka s debljim zidovima primenjujemo prostorni, odnosno centralni film ulivak. Na slici 34. je prikazano: a. Centralni stožasti ili tačkasti ulivak b. Prostorni normalni ulivak c. Prostorni film ulivak d. Centralni film ulivak. Svakako da se u praksi pojavljuju i druge vrste ulivaka jer nam to diktira uslov krajnje namene izratka. Na slici 35 od A-M prikazano je 12 primera rešenja mesta ulivanja, linija tečenja i spajanja. Najpovoljnije je kada možemo primeniti centralni stožasti ulivak (A). Ulivci od C – F najčešće se primenjuju za izratke koji se oblikuju u kalupima sa jednom šupljinom. Vidljivo je da što imamo više ulaznih kanala to je više vidljivih linija spajanja. Iz ovoga se da zaključiti da rastop treba dovoditi u izradak na što manje mesta, osim kad se radi o izratcima debelih zidova i zapremina. Kod izradaka u koje ubrizgavamo metalne umetke (N/1) treba voditi računa da linije spajanja usmerimo na površine, koje ne zahtevaju lep površinski izgled. Izrađivanje okruglog oblika s unutrašnjim prolazom, koji oblikuje jezgro oblikuju se bočnim kružnim ulivkom slika (I/2), ali one sa debljim zidovima s ovakvim sistemom pokazuju osetne znakove linije sastavljanja, slika (I/3). U ovim slučajevima je bolje primeniti sistem prikazan pod (D). Kad se žele izbeći vidljive linije sastavljanja za proizvode pravouglog oblika i velikih površina, koje imaju unutrašnji prostor (N/4), ugrađuje se kalotni džepić preko kojeg protiče rastop i na taj način sprečava otpore kod spajanja. 27
  • 29. Slika 35. Preporučena rešenja za mesta ulivanja Vrste ulivaka, slika 36: 1. Stožasti centralni ulivak 2. Postrani normalni ulivak 3. Tačkasti ulivak ( za kalupe s više šupljina izvodi se razvodni sistem) 4. Pločasti ulivak 5. Postrani film ulivak 6. Centralni film ulivak 7. Prstenasti ulivak 8. Tunelni ulivak s krnjim (a) i normalnim tunelom(b) 28
  • 30. Slika 36. Vrste ulivaka Postupak zbrizgavanja nije se zadnjih godina usavršio samo pronalaženjem boljih plastomera, razvijanjem boljih rešenja u gradnji mašina za brizganje već i napretkom u izradi kalupa. Da bi se udovoljilo sve većim zahtevima oblikovanja, naročito u stabilnosti otpreska, prvenstveno na naprezanja i uvijanja do kojih dolazi nakon hlađenja uz istovremeno održavanje tolerancija i izbegavanje linija tečenja, nije u svakom slučaju zadovoljio stožasti ili tačkasto – kapilarni ulivak.ulivak u obliku filma je rešenje, koje zadovoljava niz zahteva, koje nije bilo moguće ispuniti drugim sistemima ulivanja.Izratci velikih površina, strogih mehaničkih zahteva i najčešće sa zahtevom visoke prozirnosti, uspešno se ubrizgavaju ovim ulivcima. Ovi izratci zahtevaju uticaj rastopa plastomera s određenom orjentacijom, a primenom film-ulivka, osim ovih zahteva, postižu se i ostala tražena svojstva oblikovanog proizvoda. Na mnogim proizvodima,kao što su računari, kvadratne providne ploče i sl. traže se, zbog mehaničkih svojstava, naročito čvrstoće na savijanje i udarne žilavosti, zahtevi s potrebnim svojstvima. Poznato je da je čvrstoća na savijanje i udarna žilavost veća u smeru normalnom na smer tečenja rastopa plastomera, a čvrstoća na istezanje u samom smeru, pa je onda iz tih razloga najpogodnija primena film – ulivnog sistema. Velike površine su se ranije ubrizgavale na nekoliko mesta tačkstokapilarnog sistema, što je uzrokovalo pojavu linija spajanja i kvarilo estetski izgled oblikovanog proizvoda. Film-ulivkom se postiže da su ravni izratka potpuno glatke, bez vidljivih linija tečenja, odnosno spajanja. Osim toga ovaj sistem osigurava oslobađanje zarobljenog vazduha, koji inače izaziva niz teškoća, na primer pregaranje i slične probleme. 29
  • 31. Skup tehnoloških zahteva koji diktiraju primenu film-ulivnog sistema osigurava kvalitet otpreska, ali radi svoje izvedbe zahteva dodatnu obradu, što povisuje troškove proizvodnje. Zbog toga neophodno je da se odluke razmotre svi zahtevi i ekonomska opravdanost za primenu onog sistema. Vrsta, tj. izbor film-ulivka zavisi od oblika, veličine i zahteva koji se postavljaju pred oblikovani proizvod. Ovi ulivci, s obzirom na navedene faktore, mogu biti sasvim različiti. Najčešću primenu u praksi nalaze bočni film-ulivak. On se primenjuje naročito kod pljosnatih proizvoda velikih površine i zahtevima za punom prozirnošću i estetskim izgledom, kao što su poklopci instreumenata, koji zamenjuju staklo, televiziski ekrani i drugi tehnički proizvodi. Kod ovih proizvoda se obično traži velika čvrstoća i male deformacije, što se sve postiže ovim ulivkom a postiže se i manje skupljanje otpreska. Za izratke s tankim zidovima primenjuje se sistem sa slike 37, za izratke s debljim zidom sistem na slici 38. i za one s ekstremno debelim zidovima, sistem na slici 39. Slika 37. Ulivak kod tankog Slika 38. Ulivak kod Slika 39. Ulivak kod zida debelog zida ekstremno debelog zida Slika 40. Debljina filma Da bi se dobile jednoliko popunjavane kalupne šupljine, debljina filma je često različita, kao što je prikazano na slici 40, gde je debljina u sredini filma 1,3 mm, a prema krajevima 1,7 mm. Ovi odnosi se mogu promeniti kod centralnog, prstenastog i bočnog film ulivka. Razlika u debljini treba da iznosi, od ulaza rastopa plastomera do kraja razvodnog kanala, već prema širini filma od 25% do 50%. Jednoliko punjenje se postiže i različitim dužinama ulivka uz jednaku debljinu filma. Ali treba nastojati da kal razvoda bude što kraći i robusni, jer duži ulivak gubi na efikasnosti. A što se tiče samog film – ulivka on treba biti što kraći. 30
  • 32. 19.1.8 Spajanje otpresaka Spajanje otpresaka, tj. integrisanje više elemenata od polimernih materijala izvodi se na više načina: - uskočno spajanje, - spajanje nadbrizgavanjem, - ultrazvučno spajanje, itd. Uskočno spajanje se postiže elastičnim ulaskom odgovarajućeg izdanka u odgovarajući prorez ili podrez spojnog elementa. Koristi se uglavnom za spajanje delova od elastičnijih plastomera ( PC, PPO), iz razloga jer su ove veze predviđene za čestu montažu i demontažu. Spajanje se ostvaruje pod konstantnim dejstvom određene sile. Primer uskočnog spajanja je plastični zatvarač bez navoja kod flaša. Na slici je dat primer ostvarenja zglobne veze između dva dela( jabučica), slika 41. Slika 41. Primer uskočnog spajanja Nadbrizgavanje se primenjuje najčešće kod spajanja delova različitih boja. Pri tome se prvo vrši brizganje jednog komada, koji se kasnije postavlja u alat kao umetak, gde se vrši formiranje sklopa. Ovako formirana veza se može razdvojiti samo razaranjem. Ovako izrađeni delovi se podvrgavaju termostabilizaciji radi otklanjanja zaostalih unutrašnjih napona koji nastaju zbog hlađenja novog ulivka oko predhodnog. Slika 42. Spajanje nadbrizgavanjem 31
  • 33. Na slici 42 je prikazan primer izrade transparenta zadnjeg kombinovanog svetla u dve boje. Pri tome je pokazivač pravca izrađen u narandžastoj boji, dok su stop svetlo i poziciono svetlo izrađeni u crvenoj boji. U prvoj fazi se radi deo narandžaste boje - pokazivač pravca. Njegovo brizganje se vrši u posebnom alatu. Nakon toga on se ubacuje kao umetak u drugi alat. Neophodno je obezbediti čvrsto prijanjanje druge komponente posle njenog hlađenja, pa je u tu svrhu izrađen spoj tipa "lastin rep" . Spajanje ultrazvukom vrši se topljenjem otpreska za ultrazvučnu obradu, usled trenja stvorenog ultrazvučnim vibracijama. 32
  • 34. POGLAVLJE 2 TEHNOLOČKI POSTUPCI PRERADE PLASTIČNIH MASA Pod preradom plastičnoh masa podrazumevaju se svi postupci kojima se od polimera – sirovine dobijaju polufabrikati ili gotovi proizvodi. Postupak prerade zavisi od sastava, vrste i stanja polimera. Postupci prerade obično se dele prema tehnologiji prerade, nezavisno od hemijskih i fizičkih promena koje se dešavaju za vreme prerade. Postoje dva osnovna postupka: - Prerada bez upotrebe pritiska: livenje, uronjavanje, premazivanje, impregniranje, sinterovanje … - Prerada uz upotrebu pritiska i istovremeno dovođenje, odnosno odvođenje toplote: presovanje, livenje pod pritiskom, ekstruzija, valjanje, savijanje, utiskivanje, duboko izvlačenje … Vrednosti pritisaka i temperatura, kao i vremena njihovog delovanja zavise od fizičkih i hemijskih osobina plastične mase (tečljivost, toplotna stabilnost itd.). 3.1. Postupci prerade plastičnih masa Postupci prerade plastičnih masa se mogu podeliti na: - Osnovne operacije prerade, - Prerade polufabrikata i - Pomoćne operacije prerade. 3.1.1. Osnovne operacije prerade Osnovne operacije prerade plastičnih masa su; - Kalandrovanje, - Presovanje (obično, posredno, inekciono), - Ekstrudiranje (folija, cevi, traka i ploča), - Ekstruziono brizganje, - Ekstruziono duvanje šupljih tela, - Proizvodnja veštačkih pena i - Prevlačenje metalnih predmeta veštačkim materijama. 3.1.1.1. Kalandrovanje Kalandrovanje je slično valjanju metala. Primenjuje se za dobijanje tankih folija. Suština postupka je u višestrukom propuštanju fabrikata kroz zagrejane valjke, tako da se - 30 -
  • 35. debljina stalno smanjuje. Kalandrovanjem se dobija folija debljine od 0,04 do 3 mm. Postupak kalandrovanja se izvodi pomoću mašine koja se naziva kalander. Proizvodnja na kalanderu je kontinualna i koristi se u masovnoj proizvodnji, kada je potrebno proizvoditi velike količine. Tri osnovne vrste kalandera su kalanderi za: - izvlačenje folija, - peglanje i - utiskivanje dezena. Kalander za izvlačenje folija prevodi izmešani i homogeno plastificirani materijal u tanke folije beskonačne dužine. Kalander se sastoji od tri, odnosno četiri cilindrična valjka, paralelno postavljenih sa suprotnim smerom obrtanja. Vruća masa se kontinualano dodaje između prva dva valjka kalandera, istiskuje u razmak između drugog i trećeg, a zatim trećeg i četvrtog, pri čemu se debljina izjednačava i površina polira. Iza valjka se nalaze uređaj za hlađenje, merenje, obrezivanje i namotavanje gotovih folija. Upravljanje procesom proizvodnje folija zahteva usklađivanje različitih operacija, posebno u pogledu sastava, temperature, brzine, kapaciteta itd… Na kalanderu se najčešće prerađuju omekšani i tvrdi polivinil hlorid. Šematski prikaz kalandrovanja prikazan je na Slici 3-1. Slika 3-1. – Šematski prikaz kalandrovanja Kalander za peglanje se koristi za dobijanje glatkih površina folija i ploča, dobijenih ekstruzijom. Uređaj se sastoji od 3 paralelno postavljena valjka sa poliranim površinama. Rastojanje valjaka se precizno reguliše. Kalander za dezeniranje utiskivanjem sastoji se od gravirnog valjka i kontra valjka sa elastičnom površinom (obično guma ili presovani papir). Dezeniranje utiskivanjem vrši se u plastičnom stanju. Materijal se odmah hladi da bi se sprečila deformacija dezena. 3.1.1.2. Presovanje plastičnih masa - 31 -
  • 36. Izrada delova od plastičnih masa presovanjem vrši se u alatima (kalupima) za presovanje, koji imaju jedno ili nekoliko profilisanih udubljenja sa konturom koja odgovara obliku dela. Udubljenja alate se ispunjavaju plastičnom masom (u čvrstom ili rastoplenom stanju) i pod dejstvom toplote i pritiska izvodi se oblikovanje dela. Osnovni postupci izrade delova od plastičnih masa u alatima za presovanje su: - kompresiono presovanje, - posredno presovanje i - injekciono presovanje (presovanje brizganjem i livenje pod pritiskom). Prva dva načina presovanja pretežno se primenjuju kod izrade delova od termoreaktivnih plastičnih masa (tzv. duroplasta koji se ne mogu topiti), dok se livenjem pod pritiskom najčešće izrađuju delovi od termoplastičnih masa (termoplasti). Kompresiono presovanje Kompresiono (obično) presovanje je najprostiji postupak izrade delova od duroplasta primenom alata i kalupa za presovanje i široko se primenjuje u praksi (Slika 3-2.). Slika 3-2. – Presovanje u kalupu a-punjenje, b-presovanje, c-izbacivanje Proces običnog presovanja se izvodi na hidrauličnoj presi u dvodelnom alatu i sastoji se iz sledećih faza rada: - punjenje udubljenja predhodno zagrejanog alata plastičnom masom, - zatvaranje alata i izvođenja presovanja, pri čemu materijal omekšava pod dejstvom toplote i pritiska i popunjava udubljenja alata, a zatim u toku određenog vremena očvršćava, - otvaranje alata i izbacivanje gotovog dela (otpreska) iz njega. Udubljenje alata može se puniti zrnastom plastičnom masom ili prethodno presovanim komadima (tablete, briketi). Običnim presovanjem mogu se izrađivati delovi svih veličina i svih vrsta plastičnih masa za presovanje, osim delova sa dubokim otvorima malog prečnika, kao i delovi sa armaturom male čvrstoće, koja se pod dejstvom pritiska materijala može deformisati. - 32 -
  • 37. Posredno presovanje Ovaj način presovanja izvodi se pomoću alata koji imaju odvojenu komoru za punjenje od udubljenja alata u kome se vrši oblikovanje dela (Slika 3-3.). Proces presovanja se sastoji iz sledećih faza: - punjenje komore materijalom, koji se u njoj zagreva i omekšava, - potiskivanje rastopljenog materijala iz komore za punjenje, preko ulivnih kanala ka gravuri alata, - vraćanje potiskivača, otvaranje alata i izbacivanje gotovog dela i - zatvaranje alata i izvođenje sledećeg ciklusa. Slika 3-3. – Posredno presovanje a-punjenje, b-presovanje, c-izbacivanje Ovaj metod presovanja se koristi kod složenije konfiguracije delova. Brizganje Brizganje je sa ekonomskog aspekta najznačajniji postupak prerade termoplasta. Glavne prednosti ubizgavanja su u uštedi materijala, manjem vremenu izrade i manjem potrebnom prostoru za proizvodnju (Slika 3-4.). I pored velikih troškova za nabavku opreme (mašina i alata) ovaj postupak daje velike prednosti kod serija od samo nekoliko hiljada komada. Prednosti ovog postupka su: - tačnost dimenzija i oblika predmeta, kao i veliku mogućnost oblikovanja predmeta, - proizvodnost sa čistom i glatkom površinom u bilo kojoj boji, - široke mogućnosti dorade, obrade i oplemenjivanja površine, - brza proizvodnja velikih serija, - velike mogućnosti iskorišćavanja materijala. Kao najveća prednost ovog postupka smatra se činjenica da ovi proizvodi po svojim dimenzijama odgovaraju alatu. Dakle, sve dimenzije se mogu odrediti tačno. Brizganje je naročito podesno za velike serije i može se u mnogim slučajevima automatizovati. Da bi termoplast bio pogodan za preradu brizganjem, on mora da postane tečan pri određenoj temperaturi, da se može brizgati u alatu delovanjem pritiska i da pri tome ispuni - 33 -
  • 38. konturu alata. Termoplast mora da zadrži tečljivost u izvesnom vremenu, a da pri tome ne dođe do hemijskog raspada, isparavanja, umrežavanja itd. Slika 3-4. – Šematski prikaz punjenja alata Mašine za brizganje rade periodično, proces nije kontinualan. Sirovina iz ulivnog levka se plastifikuje u grjnom cilindru i iz ovog ubizgava pomoću potisnog uređaja u vidu klipa ili potisnog puža u alat gde se oblikuje. Rastopina ispunjava šupljinu alata, očvrsne u njemu i najzad se kao gotov deo izvadi iz alata. Tok oblikovanja, koji na prvi pogled izgleda vrlo jednostavno, zavisi od mnogih uslova prerade, koji znatno utiču na konačni rezultat oblikovanog proizvoda. Vrlo je važno dovesti u sklad termoplast, alat i mašinu da bi konačni proizvodi imali veliku upotrebnu vrednost. Zato je u nastavku dat pregled parametara koji utiču na postupak brizganja. Pritisak brizganja: pritisak ubrizgavanja zavisi od vrste termoplasta, dimenzija alata i veličina određenih postupkom injekcionog brizganja. Na potrebni pritisak brizganja utiču dužina i širina alata, debljina dela i dimenzije ušća. Sa porastom dužine i širine alata raste i pritisak brizganja. Smanjenje debljine otpreska i preseka ušća dovodi do povećanja potrebnog pritiska brizganja. Povećanje temperature termoplasta zahteva veće pritiske brizganja, dok povišena temperatura alata neznatno smanjuje pritisak brizganja. Temperatura brizganja: jedan od najvažnijih problema pri brizganju termoplasta predstavlja jednoliko zagrevanje materijala. Čim je zapremina cilindra veća, to treba više toplote dovesti masi. Provodljivost toplote granulata je slaba. Radi toga će materijal koji je bliži zidu cilindra u jednom trenutku biti pregrejan. Problem je teži što je veći predmet koji treba brizgati. Kod klipnih mašina za brizganje ovaj problem je naročito izražen. - 34 -
  • 39. Usavršavanjem mašina za brizganje došlo se do mašina sa potisnim pužem. Okretanjem puža vrši se mešanje granulata, tako da se postiže efekat jednolikog zagrevanja. Temperatura se određuje prema vrsti termoplasta, mašini, odnosno puta tečenja prema debljini zida, kao i prema tome koliko je iskorišćen kapacitet mašine. Pri istoj temperaturi mase teško tečljiv termoplast očvrsne u kraćem vremenu hlađenja, nego lako tečljiv. Tečljivost materijala je u suštini zavisna od temperature mase, pritiska brizganja i temperature alata. Tanki zidovi iziskuju višu temperaturu, jer suviše niska temperatura vodi ka orijentisanim naponima proizvoda. Međutim, treba voditi računa da suviše visoka temperatura ne dovede do termičkog oštećenja materijala. Veća temperatura mase utiče na veće skupljanje dela, ali se deformaciona razlika smanjuje, a mehaničke osobine povećavaju. Brzina brizganja; brzina brizganja je brzina kojom se kreće pužni klip napred. Od te brzine zavisi količina mase koja u sekundi izađe iz mlaznice, odnosno uđe u alat. Brzina brizganja je funkcija temperature termoplasta, pritiska brizganja i mase otpreska. Bira se tako da se kalupna šupljina ispuni još pri plastičnom stanju termoplasta. Kod proizvoda sa tankim zidovima bira se veća brzina brizganja. Time se ograničava orijentacija tečenja, a temperatura mase izjednačava. Suviše velike brzine brizganja mogu negativno uticati na kvalitet, mehaničke osobine, izgorelost i listanje. Naknadni pritisak: naknadni pritisak deluje na kraju faze brizganja. Uključuje se pre kraja potpunog ispunjenja alata da bi se izbegle eventualne netačnosti pri doziranju. Naknadni pritisak se bira da deo pokaže što manje ulegnuće, jer u suprotnom bi bio nepotrebno opterećen unutrašnjim naprezanjem. Naknadni pritisak ima naročitu važnost kod proizvoda sa debelim zidovima. Vreme delovanja naknadnog pritiska se određuje iskustveno i opravdano je reći da je vreme trajanja naknadnog pritiska vreme hlađenja ulivnog sistema. Livenje pod pritiskom Livenje pod pritiskom (injekciono presovanje) je slično posrednom presovanju. Izvodi se odgovarajućim alatima na specijalnim mašinama za injekciono presovanje. Primenjuje se uglavnom za presovanje termoplasta, mada su poslednjih godina razvijene i mašine za injekciono presovanje duroplasta. Proces injekcionog presovanja (Slika 3-5.) sastoji se od sledećih faza: a) materijal za presovanje dozira se u bunker mašine, odakle se posredstvom uređaja za doziranje dovodi u cilindar koji se zagreva posebnim grejačem, b) u cilindru se materijal topi i pod pritiskom klipa (ili pužnog valjka) potiskuje, preko brizgaljke mašine, ulivne čaure i ulivnih kanala u alat, c) pošto je temperatura alata niža od temperature materijala, već u toku procesa popunjavanja udubljenja alata dolazi do naglog hlađenja i očvršćavanja materijala dela. Posle određenog vremena alat se otvara i otpresak izbacuje iz njega. - 35 -
  • 40. Slika 3-5. – Šema postupka injekcionog presovanja 3.1.1.3. Ekstrudiranje Ekstrudiranje je kontinualan postupak prerade plastičnih masa. Ovim postupkom plastična masa, kao polazna sirovina, u prahu ili najčešće granulatu ubacuje se putem levka u cilindar mašine u kojoj je smešten jedan ili više puževa, koji transportuju, a pod uticajem dovedene toplote prevode je u tečno stanje. Dejstvom pogona za obrtanje puža, kao i savlađivanjem otpora koji nastaju transportovanjem rastopljene plastične mase, kroz otvore između puža i cilindra, masa se plastificira, homogenizira i na kraju u alatu mašine formira se u željeni oblik. Ova mašina u kojoj se odvija pomenuti proces zove se ekstruder (Slika 3-6.). Slika 3-6. – Skica jednopužnog ekstrudera 1-puž, 2-cilindar, 3-spojnica za spajanje sa alatom, 4-vodeno hlađenje ulazna zona, 5-levak, 6-pogon ekstrudera, 7-temperiranje puža, 8-sistem za hlađenje i temperiranje cilindra, 9-grejni elementi za grejanje cilindra - 36 -
  • 41. PROCESI EKSTRUZIJE U PROIZVODNJI FINALNIH PROIZVODA: 1) Proizvodnja folija i filmova postupkom ekstrudiranja (tehnologija duvanja) Rastopljena masa ekstrudira se kroz prstenasti alat, formira se crevo određenog prečnika i debljine zida. Crevo se spolja hladi vazduhom u pravcu kretanja creva, vrši se stabilizacija dimenzija, čime se sprečava lepljenje folije pri njenom namotavanju (Slika 3-7.). Slika 3-7. – Ekstrudiranje duvanih folija 2) Proizvodnja folija livenjem Livenje se prvenstveno koristi za proizvodnju folija od termoplasta sa niskim viskozitetom rastopljene mase (polietilen niske gustine, polipropilen, poliamid, celulozni acetat i polikarbonat). U ekstruderu pripremljena masa kroz sito prolazi u široku mlaznicu, nakon čega se u temperiranom kupatilu (40-50°C) hladi i zatim preko valjaka se cedi voda i film (ili folija) se upućuju na opkrajanje i namotavanje. Regulacija količine koja izlazi i debljine folije vrši se pomoću tzv. “usana”. Postoje tri osnovne konstrukcije mlaznica: - široka mlaznica sa mogućnošću regulacije obe “usne”, kao na Slici 3-8., Slika 3-8. – Široka mlaznica sa mogućnošću regulacije obe “usne” a-priključak; b-kućište; c-razdelni kanal; d i d’-ploče, tj. “usne” koje se mogu regulisati - 37 -
  • 42. - samo jedna “usna” je pokretna, a druga je nepokretna, kao na Slici 3-9. i - pokretna “usna” je i fleksibilna, što omogućuje tačno regulisanje razmaka. Slika 3-9. – Široka mlaznica kod koje je samo jedna “usna” pokretna Često ovim postupkom dobijene folije, kao na primer u slučaju polistirola, ne zadovoljavaju uslove u pogledu visokog sjaja. Najbolje rezultate daje zagrevanje ekstrudirane folije pomoću infracrvenog grejača, postavljenog između široke mlaznice i kalandera, prema šemi (Slika 3-10.). Slika 3-10. – Izvlačenje folija visokog sjaja 1-ekstruder; 2-široka mlaznica; 3-infracrveni grejač; 4-kalander za peglanje i hlađenje Prednosti i mane postupka livenja širokim mlaznicama u odnosu na postupak proizvodnje folija duvanjem su: Prednosti: - obezbeđeno je intenzivno hlađenje folija i sprečavanje lepljenja, - omogućena je kontinuirana kontrola debljine folije, - olakšano je namotavanje folija, bez nabora, - omogućena je veća produktivnost itd. Nedostaci: - maksimalna širina folije ograničena je na 3 m, dok je kod postupka duvanjem moguće postići širinu do 12 m, - mehaničke osobine folije slabije su od folija dobijenih postupkom duvanja, - za proizvodnju kesa znatno su pogodnije folije dobijene duvanjem. - 38 -
  • 43. 3) Oblaganje podloga i proizvodnja laminarnih folija Ovim postupkom se vrši oplemenjivanje raznih podloga, najčešće papira u smislu poboljšanja njihovih osobina i postizanja novih osobina: elastičnost, otpornost na habanje, postojanost prema vodi, mastima i uljima, hemikalijama, a u specijalnim slučajevima i postizanje nepropustljivosti za gasove i arome, kao i postizanje estetskog izgleda. Najraširenija i najmasovnija tehnika je ekstruziono oblaganje papira i kartona polietilenom. Postupak se sastoji u plastifikaciji veštačke materije i njenoj ekstruziji, pomoću široke pljosnate mlaznice (Slika 3-11.). Slika 3-11. – Oblaganje podloga pomoću ekstrudera sa širokom mlaznicom 1-ekstruder; 2-široka mlaznica; 3-valjak pritiskač; 4-odmotavanje; 5-hlađenje; 6-namotavanje 4) Proizvodnja duvanih šupljih tela ekstrudiranjem U ekstruderu ili presi za livenje termoplast se zagrevanjem dovodi do tečnog stanja, a zatim se preko kolenaste glave vertikalno na dole brizga u obliku creva. Dvodelni otvoreni alat (kalup) obuhvata određenu dužinu creva, zatvara uz istovremeno uduvavanje vazduha pod pritiskom kroz tanku cev ili iglu, koja prolazi grlo šupljeg tela. Na ovaj način vazduh pod pritiskom širi crevo i sabija sa uz hladne zidove kalupa. Nakon hlađenja alat se otvara i gotov proizvod se vadi iz alata (Slika 3-12.). Slika 3-12. – Proizvodnja šupljih tela a-ekstruder; b-nož; c-dvodelni šuplji kalup; d-ulaz vazduha - 39 -
  • 44. Postoje tri mogućnosti za uduvavanje vazduha: aksijalno – odozgo, sa strane i aksijalno – odozdo (Slika 3-13.). Slika 3-13. – Dovođenje vazduha a-aksijalno odozgo; b-aksijalno odozdo; c-sa strane 5) Ekstrudiranje vlakana, filamenata i mreža Za ekstrudiranje vlakana i monofilamenata služe ekstruderi manjih dimenzija, sa prečnikom puža 30 – 60 mm. Najčešće se ekstrudirana vlakna i filament naknadno istežu, čime se molekuli posebno orjentišu, te se postiže znatno veća čvrstoća. Vlakna i monofilament manjih dimenzija se ekstrudiraju kroz ploču sa više otvora (10- 40). Postrojenje za proizvodnju vlakana i filamenata sastoji se iz: - ekstrudera, - vodenog kupatila, - uređaja za istezanje i - uređaja za namotavanje. 6) Ekstrudiranje cevi, profila i ploča Za proizvodnju cevi i profila najčešće se koriste materijali od PVC-a, polietilena male i velike gustine, polipropilen, ređe poliamid, PMMA, PC i dr. Kod proizvodnje cevi od PVC-a u prahu, koristi se dvopužni ekstruder, a od poliolefina i ostalih termoplasta, jednopužni ekstruder. Istopljena masa iz ekstrudera ulazi u prstenasti alat, iz njega u uređaj za kalibrisanje, gde dobija predviđenu dimenziju, a zatim u komoru za hlađenje i uređaj za izvlačenje, i na kraju sečenje (Slika 3-14.). Ekstruzija profila vrši se, u principu, isto kao i ekstruzija cevi. Razne vrste profila date su na Slici 3-15. - 40 -
  • 45. Slika 3-14. – Alat za proizvodnju cevi iz polietilena (v.g.) 1-plastična cev; 2-nosač ploče; 3-dovod vazduha Slika 3-15. – Razne vrste profila Ekstrudiranje traka i ploča ima praktičnu primenu uglavnom kod omekšanog i tvrdog PVC-a, modifikovanog polistirola, polietilena male i velike gustine, polipropilena itd. Pod pojmom trake podrazumeva se “fleksibilna ploča” debljine 2,5 mm i u principu njena proizvodnja je identična sa proizvodnjom ploča, izuzev što se trake namotavaju na kalem, a ploče odlažu na sto za odlaganje. 7) Oblaganje žica za električne instalacije ekstrudiranjem Žica koja se oblaže provlači se kroz otvor u trnu glave alata na izlasku iz ekstrudera (Slika 3-16.). Neposredno pre izlaza iz kose, odnosno poprečne glave ekstrudera, žica ili kabl se oblažu slojem tečnog, termoplastičnog termoplasta. Brzine izvlačenja se sve više povećavaju, pa kod izvlačenja tankih žica mogu da iznose čak i do 1000 m/min. - 41 -
  • 46. Slika 3-16. – Kosa glava za oblaganje žica (šematski prikaz) 3.1.1.4. Ekstruziono brizganje Ekstruzionim brizganjem danas se prerađuju svi polimerni materijali: duroplasti, elastomeri i plastomeri. Od navedenih polimera najrasprostranjenija je prerada ekstruzionim brizganjem plastomera poznata i pod imenom injekciono presovanje termoplasta. Zbog toga je u okviru ovog rada ekstruzionom brizganju posvećena posebna pažnja u narednom poglavlju. Ekstruziono brizganje se može definisati kao postupak prerade plastomera brzim ubrizgavanjem plastomernog rastopa u temperiranu kalupnu šupljinu i ujedno očvršćavanje u željeni oblik proizvoda (često nazvan otpresak). Glavne prednosti prerade polimernih materijala postupkom ekstruzionog brizganja su u uštedi materijala, manjem vremenu izrade i manjem potrebnom prostoru za odvijanje procesa proizvodnje. Najčešće primenjene mašine za ovu vrstu obrade polimera su ekstruderi sa pužnom predplastifikacijom, Slika 3-17. Kroz levak u ulazni otvor cilindra dolazi granulat plastomera. Puž ekstrudera zahvata granulat i transportuje ga napred ka zagrevanom delu cilindra. Na tom putu plastomer se pomera, zagreva i prelazi u rastop. Na kraju puža rastop izlazi pod pritiskom kroz mlaznicu i popunjava kroz ulivni kanal kalupnu šupljinu. Nakon završetka zapreminskog popunjavanja kalupne šupljine i kompresije rastopa deluje naknadni pritisak koji služi za kompenzaciju kontrakcije proizvoda pri hlađenju. Po završenom hlađenju, kalup se otvara i vrši se izbacivanje gotovog proizvoda. - 42 -
  • 47. Slika 3-17. – Šematski prikaz ekstrudera sa pužnom predplastifikacijom 1-podešavanje hoda zatvaranja i otvaranja kalupa;2-cilindar za zatvaranje kalupa;3-automatska pumpa za podmazivanje;4-udešavajuća poluga pumpe za podmazivanje;5-pomična ploča-strana izbacivanja;6-čvrsta ploča -strana mlaznice;7-kolenaste poluge-pokretači;8-izbacivačka poluga;9-pokretna motka;10-uređaj za podešavanje približavanja kalupa;11-komandni uređaj za otvaranje kalupa;12-mlaznica;13-grejači cilindra;14-puž; 15-hidromotor;16-redukcioni zupčanici;17-brzinomer;18-glavni zupčanik puža;19-elastična spojka puža; 20-hidraulični cilindar na strani ubrizgavanja;21-povratni cilindar;22-komandna ploča;23-hidraulični ventil; 24-manometar;25-uređaj za kontrolu vode za hlađenje;26-elastična balansirajuća komanda za zaustavljanje radnog ciklusa za slučaj da izostane ispadanje otpreska iz kalupa;27-pogonski motor pumpe;28-pumpa; 29-selektor elektr. zaštite; 30-upravljački i kontrolni uređaj 3.1.1.5. Ekstruziono duvanje Ekstruziono duvanje se može posmatrati kao dvokoračni proces. Prvi korak obuhvata proizvodnju poluproizvoda ekstrudiranjem, a drugi korak duvanje u konačni oblik i hlađenje gotovog proizvoda u alatu. Kao poluproizvod se koristi epruveta dobijena pri stalnoj ekstruziji. U specijalnim slučajevima su korisnije ekstruzione folije sa širokim razrezom, ili par folija. Tehnologija proizvodnje šupljih tela tehnikom duvanja je podeljena u dve velike oblasti. Prva sadrži proizvodnju šupljih tela do 5 l zapremine ili oko 0,5 kg težine, druga proizvodnju većih i težih tela. Za obe oblasti poznati procesi omogućuju izradu šupljih tela zapremine između nekoliko mililitara i 2000 l, odnosno težine između nekoliko grama i 72 kg. U oblasti do 5 l zapremine koristi se ekstruzija sa izmičućim agregatom za duvanje (kompresorom), cirkulacionim delom (sa klimajućim ekstruderom),transportom poluproizvoda ili dvostraničnim sistemom sa pokretnim (povlačenje i izvlačenje) alatom za duvanje. Koriste se i dvostranični sistemi sa skretnicom. Danas se najčešće koriste uređaji sa više glava i kompjuterski upravljanjem trna za uravnoteženje duvnotehnički uslovljene razlike u debljini zida u pravcu ose i korekture dužine za izjadnačenje debljine zida na obimu, kod - 43 -
  • 48. duvnotehnički nepovoljnih preseka. Poluproizvod (crevo) je odvojeno ili ispod dizne ili kroz sistem za sečenje sa hladnim ili vrelim nožem. Neophodna brzina noža pri ovom procesu iznosi preko 4 m/s. Na nekim sistemima transportuju se međusobno lančano povezana šuplja tela. Uprošćen prikaz procesa dat je na Slici 3-18. Kretanja pokretnih delova mašine za duvanje, kao i međusobni položaj tih delova se razlikuju od mašine do mašine, zavisno od njene koncepcije. Slika 3-18. – Faze procesa duvanja 1-dizna;2-epruveta (čarapa,crevo);3-alat;4-osnovna ploča;5-nož za sečenje;6-duvaljka; 7-gotov proizvod Na Slici 3-18. su prikazane osnovne faze procesa duvanja. Po ekstrudiranju poluproizvoda (faza I) zatvara se alat (faza II) i nožem se seče poluproizvod (faza III), da bi se zatim alat pomerio ka duvaljci i duvaljka prišla alatu (faza IV). Nakon duvanja i hlađenja plastike u alatu, alat se otvara i odvaja gotov proizvod (faza V). 3.1.1.6. Proizvodnja veštačkih pena Veštačke pene sastoje se od velikog broja relativno malih, ovalnih, gasom ispunjenih ćelija. Međusobno se razlikuju s obzirom na fizičke osobine, kao što su: specifična težina, tvrdoća, fleksibilnost, propustljivost gasa i para, upijanje vode, postojanost prema raznim hemijskim agensima, termoizolaciona i izolaciona svojstva zvuka itd. Od ovih osobina, u najvećoj meri zavisi oblast primene spomenutih materijala u praksi. Tri osnovna načina proizvodnje penušavih sintetičkih materijala su: 1) mešanje veštačkih materija sa tečnom penom, 2) naduvavanje fizičkim putem i 3) naduvavanje hemijskim sredstvima. - 44 -
  • 49. PVC, polietilen i polistirol su materijali koji se najčešće danas prevode u penasta stanja ekstruzijom. 3.1.1.7. Prevlačenje metalnih predmeta veštačkim materijama Prevlačenje metalnih i drugih predmeta veštačkim materijama može se vršiti: - potapanjem u fluidizirani prah veštačkih materija, - raspršivanjem hladnog praha veštačke materije na predgrejani predmet, - plamenim raspršivanjem praha pomoću pištolja za metaliziranje, - raspršivanjem ili nanošenjem tečne disperzije ili rastvora polimera i - potapanjem u tečnu disperziju. Površina predmeta koja se oblaže mora da bude ravna, bez rupa ili šupljina u kojima bi mogao da zaostane vazduh. Ona ne sme da bude masna. Oprema koja je potrebna za prevlačenje predmeta veštačkim materijama sastoji se od peći za predgrevanje i rastapanje unutar kojih se nalazi transporter ili uređaj za vešanje metalnih predmeta. Na njega se nanosi prah veštačke materije, a u drugoj peći vrši se rastapanje. Za proces ekstruzije danas se isključivo koriste termoplastične mase. One mogu da, pod uticajem temperature, pretrpe permanentno deformisanje bez promene fizičkih i hemijskih osobina. Sposobnost deformisanja oblika, pod uticajem toplote, i vraćanja u prvobitno stanje je osnovna osobina termoplastičnih masa. 3.1.2. Prerada polufabrikata U postupke prerade polufabrikata spadaju: - Termoformiranje, - Zavarivanje plastičnih masa, - Spajanje lepljenjem i - Obrada plastičnih masa rezanjem. 3.1.2.1. Termoformiranje (oblikovanje pomoću toplote) Pri preradi termoformiranjem, materijal se zagreva na temperaturu koja omogućava oblikovanje bez izmene osnovnih karakteristika platične mase. Termoformiranje je tehnika prerade folija, koje se zagrevaju do visokog elastičnog stanja i oblikuju. U tom stanju lančane molekule odlikuje pokretljivost tako da se delovanjem mehaničkih sila pomeraju, mogu da se pomeraju, a da pri tome struktura materije ostane ista. Najveće promene oblika postižu se iznad temerature omekšavanja. Pri toplotnom oblikovanju u termoplastičnom stanju, za vreme elastičnog razvlačenja, dolazi do orjentisanja molekula. Ako se u tom trenutku izvrši zamrzavanje, u materijalu nastaju unutrašnja naprezanja. Pri ponovnom zagrevanju dolazi do izjednačenja naprezanja i - 45 -
  • 50. promene oblika. To je povratna informacija i premet dobija oblik u kome se nalazio pre zagrevanja. Ova pojava nije poželjna, ali ima svoju praktičnu primenu, jer pri ovakvom toplotnom istezanju dolazi do poboljšanja mehaničkih osobina u smeru orjentisanja lančanih molekula. Postupkom se mogu prerađivati samo tvrdi termoplasti na normalnoj temperaturi, koji se nalaze u obliku poluprerađevina. Mogućnost prerade je bolja ukoliko je interval između temperature omekšavanja i tečenja veći, ukoliko je veće područje termoplastičnosti. Dva osnovna postupka termoformiranja su: savijanje i izvlačenje, vučenje (duboko izvlačenje). Savijanje se izvodi tako što se termoplastična masa prethodno zagreva, a zatim pod određenim uglom i radijusom savija pomoću odgovarajućih alata ili između valjaka. Postupak savijanja najviše se koristi pri proizvodnji većih posuda ili cevi, obično u cilju pripreme pre zagrevanja ili lepljenja. Izvlačenje je operacija promene oblika pomoću alata koji se sastoji od matrice, oblikača i držača sa oprugama. Izborom temperature, pritiska i brzine izvlačenja postiže se ista debljina zida gotovog proizvoda, kao i polazna ploča. Na Slici 3-19. prikazan je postupak proizvodnje cilindričnih posuda iz ploče u dve faze: - pre izvlačenja i - posle izvlačenja. Slika 3-19. – Izvlačenje u otvorenoj matrici a-pre izvlačenja, b-posle izvlačenja, 1-oblikač, 2-matrica, 3-držač, 4-ploča Postoje i drugi načini izvlačenja primenom oblikača i matrice za dobijanje različitih oblika proizvoda, Slika 3-20. Izvlačenjem kroz matrice određenog profila mogu se dobiti manje dimenzije profila, kao i kod metala. Ovaj način prerade se retko koristi kod plastičnih masa. - 46 -
  • 51. Slika 3-20. – Izvlačenje u zatvorenom kalupu a-pre izvlačenja, b-posle izvlačenja, 1-oblikač, 2-matrica, 3-držač, 4-ploča, 5-otvor za vazduh Vučenje (izvlačenje) je postupak oblikovanja spoljašnjom silom, koja deluje na fiksno stegnutu ploču između prstena i držača, tako da se površina ploče povećava, a debljina smanjuje. Delovanje spoljne sile na ploču može biti mehaničko, pomoću klipa (Slika 3-21.), pneumatsko, delovanjem zbijenim vazduhom (Slika 3-22.), ili vakuumom (Slika 3-23.). Slika 3-21. – Termoformiranje mehaničkim vučenjem a-pre vučenja, b-posle vučenja, 1-klip, 2-prsten, 3-držač, 4-ploča Vakuumiranje je uvedeno kao osnovni postupak termoformiranja, jer je značajno usavršen i automatizovan. Postupkom dubokog izvlačenja mogu se dobiti posude raznih veličina i debljine zidova, kao što su: čaše za jednokratnu upotrebu, lavori, kofe i veći sudovi. - 47 -
  • 52. Slika 3-22. – Termoformiranje duvanjem a-pre duvanja, b-posle duvanja, 1-postolje, 2-zaptivni element, 3-matrica, 4-ploča, 5-otvor za vazduh Slika 3-23. – Termoformiranje vakuumiranjem a-pre vakuumiranja, b-posle vakuumiranja, 1-postolje, 2-matrica, 3-držač, 4-folija, 5-otvor za vazduh, 6-otvor, 7-zaptivni element 3.1.2.2. Zavarivanje plastičnih masa Zavarivanje plastičnih masa je spajanje dva dela, neposredno ili posredno (žicom za zavarivanje), prethodnim dovođenjem plastične mase u termoplastično stanje, kada molekuli imaju veliku slobodu kretanja. Delovanjem pritiska dolazi do homogenog sjedinjavanja. Na osnovu načina zagrevanja razlikuju se pet osnovnih postupaka zavarivanja: - zavarivanje zagrejanog gasa, - zavarivanje zagrejanog elementa, - zavarivanje pritiska (trenjem), - dielektrično zavarivanje i - zavarivanje ultrazvukom. Zavarivanje plastičnih masa toplim gasom je najstariji i vrlo jednostavan postupak za zavarivanje ploča, cevi, podova, kada i sl., pri izvođenju instalacija u hemijskoj industriji i građevinarstvu. - 48 -
  • 53. Postupkom se zavaruju: tvrdi PVC, meki PVC, polietilen, polipropilen i dr. Na Slici 3- 24. prikazan je postupak sučeonog zavarivanja ravnih ploča toplim gasom. Zavarivanje se izvodi toplim gasom koji zagreva ploče i žicu, žica omekšava tako da se laganim pritiskom povija i ispunjava šav. Pri zavarivanju PVC-a i tvdog polietilena kao topli gas upotrebljava se vazduh, a kod mekog polietilen i polipropilena azot ili ugljen-dioksid. Slika 3-24. – Zavarivanje toplim gasom: 1-žica za zavarivanje, 2-šav Pored sličnosti zavarivanja metala i plastičnih masa postoje i određene razlike. Pri zavarivanju metala punioc se topi, a kod zavarivanja plastičnih masa šipka punioca omekšava i pod dejstvom sile ostvaruje stalnu vezu, permanentan spoj. U opštem slučaju spoj se može puniti jednim prolaskom trougaone šipke, uz uštedu materijala. Faktori koji imaju značajan uticaj na jačinu vara ostvarenog zavarivanjem toplim gasom kod plastičnih masa su: - čvrstoća osnovnog materijala, - temperatura i vrsta gasa, - pritisak na trougaonu šipku za vreme zavarivanja, - tip vara, - priprema materijala pre zavarivanja, - obučenost i iskustvo varioca. Zavarivanje zagrejanim elementom se sastoji u tome da se površina plastičnih materijala zagreje do temperature spajanja medijumom za zagrevanje (od 204 do 342°C). Za vreme perioda hlađenja deluje se silom pritiska (od 0,03 do 0,09 Mpa) na spojene delove. Zavarivanje pomoću zagrejanih elemenata primenjuje se kod nekih termoplasta gde zavarivanje toplim gasom ne daje dobre rezultate, npr.: polimetil – akrilata (pleksi-stakla), polietilena ili poliolefina. Na Slici 3-25. prikazan je postupak zavarivanja pomoću zagrejanog noža, koji se pomera između ploča u pravcu strelice. Nož prati valjak za pritiskivanje. - 49 -