Tepelné zpracování při vstřikování plastů

Tepelné zpracování je klíčovým procesem při výrobě vstřikovacích forem na plasty. Zvyšuje mechanické vlastnosti nástrojových ocelí, a to zejména tvrdost, odolnost proti opotřebení, houževnatost a rozměrovou stabilitu. Správné tepelné zpracování zajišťuje, že součásti forem odolají náročným podmínkám vstřikovacích cyklů, včetně vysokého tlaku, teplotních výkyvů a abrazivního toku polymeru.

Proč tepelné zpracování?

Při výrobě forem jsou hlavními cíli tepelného zpracování

• Zvýšení tvrdosti povrchu pro lepší odolnost proti opotřebení a delší životnost formy
• Odstranění vnitřního pnutí vzniklého při obrábění nebo elektroerozivním obrábění
• Zvýšení houževnatosti za účelem zabránění praskání nebo odlupování při zatížení
• Stabilizace rozměrů před finální úpravou a montáží
• Zvýšení odolnosti proti korozi při použití s nerezovými nástrojovými ocelemi

1. Předehřívání

Před kalením se forma z oceli pomalu předehřívá (obvykle na 400–800 °C, v závislosti na druhu oceli), aby se zabránilo teplotnímu šoku a deformaci. V této fázi se teplota v celém dílu vyrovná.

2. Zpevňování

Ocel se zahřívá na kritickou teplotu (přibližně 850–1050 °C), aby se její mikrostruktura přeměnila na austenit. Poté se rychle ochladí (kalí) v oleji, na vzduchu nebo ve vakuu, čímž vznikne martenzit a dosáhne se vysoké tvrdosti.

3. Kalení

Chladicí médium se volí podle typu oceli a geometrie součásti:
Chlazení v oleji: Mírná rychlost ochlazování pro legované oceli
Ochlazování vzduchem nebo plynem: Pro oceli kalitelné vzduchem, jako je H13
Vakuové ochlazování: Používá se k minimalizaci oxidace a deformace

4. Zápalování

Hned po kalení dochází při popouštění k uvolnění vnitřních pnutí a k úpravě tvrdosti na úroveň vhodnou pro další zpracování. Typické teploty kalení se pohybují v rozmezí 150–600 °C. Většina ocelí pro výrobu forem se kalí dvakrát nebo třikrát, aby se dosáhlo jednotných vlastností.

5. Odbourávání stresu

Po hrubém obrábění a před finálním dokončováním pomáhá odlehčení napětí při teplotě 550–650 °C zabránit posunům během kalení a obrábění

Vakuové tepelné zpracování

Zajišťuje čistý povrch bez stop oxidace, který je ideální pro leštěné formy a úzké tolerance.

Kryogenní ošetření

Vystavením oceli teplotám pod bodem mrazu (od -80 °C do -196 °C) dochází k přeměně zbytkového austenitu na martenzit, čímž se zvyšuje odolnost proti opotřebení a rozměrová stabilita.

Nitridace / Plynová nitridace

Vytváří tvrdou, otěruvzdornou povrchovou vrstvu (až 70 HRC), aniž by došlo ke změně tvrdosti jádra. Ideální pro kladky, čepy a vložky.

Indukční kalení

Selektivně kalí konkrétní oblasti, jako jsou zóny opotřebení, dělicí linie nebo oblasti vtoků.

Tepelné zpracování a vlastnosti formy

Správně provedené tepelné zpracování je klíčové pro to, aby nástrojová ocel splňovala vysoké kvalitativní požadavky kladené v odvětví vstřikování plastů.

Správně tepelně zpracované formy vykazují

• Nižší opotřebení a menší nároky na údržbu
• Vyšší kvalita dílů a povrchová úprava
• Delší životnost nástrojů
• Lepší konzistence při velkoobjemové výrobě
• Zvýšená odolnost proti praskání pod napětím a deformaci

Nesprávné tepelné zpracování může vést k

• Nerovnoměrná tvrdost a rozměrová nestabilita
• Předčasné praskliny nebo měkká místa
• Zkreslení nebo deformace

Porozumějte s odborníkem