Správné temperování vstřikovacích
forem na kov, zejména forem,
které jsou při práci vystaveny působení
nerovnoměrně rozložených
teplot, je podmínkou nejen pro
vznik kvalitního a přesného výlisku,
ale je od ní odvislá i dosažitelná
produktivita práce, protože pracovní
cyklus formy je ovlivňován
teplotou formy, resp. jejím rozvržením.
Z uvedeného důvodu jsou
formy i jádra vybavovány chladicími
kanály, kterými protéká chladicí
médium. Problém je v tom, že
tvary výlisků jsou často velmi komplikované
a chladicí kanály, vyrobené
konvenčními technologickými
metodami, nelze vždy vyrobit
tak, aby se zajistil přístup chladicí
kapaliny do požadovaného místa.
V důsledku toho pak dosažitelná
temperace formy nemusí být vždy
optimální. Řešení daného problému
nabízí technologie vyvinuté na
bázi laserového sintrování od firmy
LASER CONCEPT GmbH, Lichtenfels.
Nová technologie dovoluje
vyrobit jádra a vložky forem ve
složitých 3D vnějších i vnitřních
tvarech a tak koncipovat chladicí
kanály libovolného průřezu, kopírující
povrch, který přichází do
kontaktu s horkou taveninou dle
potřeby.
Používá se technologie laserového
navařování kovového jednosložkového
prášku (Laser Cudiny), což
je tzv. generativní výrobní postup.
Požadovaný dílec se vytváří vrstvu
po vrstvě a typická tloušťka je
20 až 50 ?m. Protože se podařilo
vyvinout vhodnou ocel pro práci
zatepla, kterou lze tímto postupem
navařovat, otevřely se dveře pro
použití uvedené metody i při výrobě
vstřikovacích forem na hliník.
Ocel označená CL60DG svými
vlastnostmi odpovídá oceli 1.2709,
má vysokou houževnatost, pevnost
v tahu do 1800 N.mm-2 a tvrdost
do 54 HRc. Mechanické vlastnosti
jsou zachovány do vysokých teplot
a je tedy zaručeno, že jádro či
vložka formy budou mít i na styku
s horkou taveninou vlastnosti
odpovídající základnímu materiálu
formy a nedojde ke snížení životnosti
formy z důvodu předčasného
opotřebení. Již první prototypové
zkoušky prokázaly splnění předpokladů,
tj. zvýšení přesnosti odlitků
z důvodu menšího, resp. rovnoměrnějšího
smrštění po vychladnutí
a možností zkrátit výrobní cyklus
stříkání, a tím zvýšit produktivitu
formy. Projevila se vysoká odolnost
proti vymítání povrchu a zvýšená
odolnost proti tvorbě povrchových
trhlin. Po vyhodnocení prototypové
fáze se přikročilo ke zkouškám
za provozu. Zvolila se forma pro
odlitek skříně vačkové hřídele čtyřválcového
motoru. Jako tepelně kritické
místo, kde se použila vložka
vyrobená novou technologií, byla
zvolena oblast umístění senzoru
detekujícího klepání motoru. Vložka
o rozměrech 110 x 80 x 100 mm byla
pro dané místo navržena tak, aby ji
bylo možno snadno vyjmout, resp.
vyměnit pro objektivní vyhodnocení
a pro minimalizaci časových ztrát
vstřikovací formy, která pracovala
ve striktních podmínkách velkosériové
výroby. Kontrola probíhala po
vyrobení 20 000, 40 000 a 85 000
odlitků; teplota používané hliníkové
slitiny se pohybovala okolo 700 °C.
Pro účely zkoušek se vložka temperovala
separátně, tím se zamezilo
i eventuálním problémům s těsněním.
Hodnotil se počet odlitků, teplotní
poměry na vložce při chlazení
vodou a při chlazení olejem, kvalita
hotových odlitků a vliv času aplikace
prostředku pro snazší oddělení
odlitku od formy. Uvedený čas se
zkrátil, protože došlo ke zmenšení
teplotního rozdílu mezi vložkou
a odlitkem, došlo ke sníženému
namáhání vložky a k nižšímu riziku
tvorby trhlin vlivem teplotního šoku
i k menší potřebě separátoru. Čas
ochlazení ze 700 °C se zkrátil, což
mělo pozitivní vliv na tvorbu lunkrů
(vad) a snížila se pórovitost hotového
odlitku. Výrazně menší kolísání
teploty v nástroji vedlo k jeho menšímu
opotřebení a prodloužila se tím
jeho životnost.
Provozní zkoušky jednoznačně
potvrdily výsledky prototypových
zkoušek a potvrdily použitelnost
nové technologie v podmínkách velkosériové
výroby. Pro výrobu forem
vyplynuly z jejího použití jednoznačné
výhody: zvýšila se produktivita
práce, drasticky se zmenšila
velikost a nerovnoměrnost smrštění
po vychladnutí, snížila se pórovitost
odlitků. Nyní je také možné
dopředu vytvarovat i vnější tvar jádra
či vložky, výroba jader a vložek je
časově méně náročná a probíhá bez
obsluhy. V neposlední řadě ani programování
procesu laserového navařování
není příliš náročné. Lze proto
očekávat, že tato technologie si vbrzku
najde řadu nových příznivců. /bor/
