Контроль якості готових виробів під час термоформування

Брак під час виробництві продуктів з термопластів методом термоформування (за винятком дефектів, що викликаються неправильним обслуговуванням формувального обладнання та його несправностями) можна розділити на дефекти вихідного листового (плівкового) термопластичного матеріалу; дефекти, що виникають під час розкроювання та розрізування штучних заготовок; дефекти нагрівання; дефекти власне формування, і дефекти вирубки.

До дефектів листового термопластичного матеріалу відносяться відхилення тих чи тих його характеристик від технічних вимог, за якими ці матеріали поставляються замовнику. Це можуть бути відхилення за:

• фізико-механічними властивостями;
• товщиною і розмірами листа;
• кольоровістю;
• шорсткістю поверхні; за наявності на поверхні листа бульбашок, плям та механічних пошкоджень;
• різнотовщинністю листа і та ін.

Особливу увагу під час приймання листа з метою подальшого формування в об'ємні вироби потрібно звернути на відповідність технічним вимогам фізико-механічних властивостей і відхиленням за товщиною листа, тому що інші дефекти здебільшого можуть бути виявлені вже під час візуального контролю. Справа в тому, що зміна від партії до партії фізико-механічних властивостей листа неминуче повинна спричинити за собою зміну технологічних параметрів процесу формування і переналагодження обладнання, що працює в напівавтоматичному або автоматичному режимах. За різнотовщинності листа більш тонкі ділянки нагріваються сильніше і провисають більше, у результаті відбувається місцеве перегрівання і деструкція матеріалу. Внаслідок нерівномірного провисання листа відбувається утоншення у разі витяжки, а іноді і розриви заготовки. Дефекти, що виникають під час розкроювання і вирізки штучних заготовок, зводяться до таких:

• під час розкроювання не враховується можлива за нагрівання усадка матеріалу, що веде до виготовлення заготовок занадто малих розмірів: цей дефект небезпечний лише за відсутності на формувальному обладнанні спеціального затискного пристрою (заготівля закріплюється в самому оформлювальному інструменті);
• виникнення відходів, тріщин під час різання листів (цей дефект найбільш характерний тільки для крихких термопластів);
• нанесення під час розкроювання або різання механічних пошкоджень на поверхню заготовки;
• неправильна орієнтація структури в заготівлі.

Якщо під час розкроювання та розташування заготовки в затискному пристрої не враховувати орієнтацію вихідного листового матеріалу, отриману ним за час його виробництва, то можна отримати виріб, неоднорідний по товщині, деформаційні властивості та величину залишкових напружень. Необхідно мати на увазі, що в напрямку найбільшої орієнтації вихідної заготовки готовий виріб має отримати найменшу витяжку, і, навпаки, у тому напрямку, у якому заготовка була найменш орієнтована, витяжка повинна бути найбільшою.

Дефекти нагріву викликаються в основному коливаннями температури нагрівачів, що виникають унаслідок коливання напруги в мережі, протягу в приміщенні, а також інерції нагрівальних пристроїв (під час їх включення і виключення).

До дефектів власне формування належать: утворення зморшок, тріщин, розривів і міхурів на поверхні виробу, зміна кольору заготовки, жолоблення виробу, його недооформлення, прилипання до форми тощо.

До дефектів вирубки належать, головним чином, різні порушення геометричних параметрів, зминання окрайку виробу, розтріскування термопласту поблизу лінії вирубки, відколи, задирання, неповна вирубка виробів і нанесення під час вирубці механічних пошкоджень на поверхню відформованого виробу.

З метою скорочення кількості браку під час масового виробництва формованих виробів застосовується поетапний контроль процесу формування. Такий контроль часто допомагає не тільки вчасно зареєструвати порушення, що призводить до браку, але навіть своєчасно передбачити й запобігти йому.

Контроль якості механічної обробки виробів також залежить від застосовуваного обладнання. Він може проводитися на ділянці механічної обробки, як це показано в таблиці, але й може під час використання обладнання, яке поєднує формування з вирубкою і механічною обробкою виробу, здійснюватися безпосередньо на робочому місці формувальника.

Готові вироби показують до приймання партіями. Партією вважається певне число виробів одного найменування, які одночасно надходять на контроль.

Зовнішньому огляду піддають 100% виробів. За  візуального огляду оцінюють відповідність виробів еталонному зразку, затвердженому замовником, контролюється його колір, стан поверхні та окрайків.

За оцінки стану поверхні визначають такі дефекти: сліди технологічних стиків формувального інструмента, що спотворюють зовнішній вигляд, розводи, подряпини, риски, сліди отворів для евакуації повітря, здуття, «відбілювання» матеріалу в кутах і згинах, сторонні включення та ін. Стан поверхні окрайків визначається наявністю зашліфованих сколів в місцях механічної обробки виробів. Колір виробів повинен відповідати зразкові — еталону. До розмірів цілого ряду формованих виробів пред'являються досить жорсткі вимоги. У той же час стабільності розмірів перешкоджають зступання і викривлення відформованих виробів, що залежать від природи матеріалу, технологічного режиму процесу формування, температури й вологості середовища, у якому експлуатується виріб.

Викривлення виробів оцінюють вибірково, але не менше 3-5 штук від партії. Виріб встановлюють на поверхню контрольної плити і прикладають вантаж масою (2,0) кг. У цьому положенні щупом або штангенциркулем перевіряють зазор між поверхнею плити й виробом.

Контроль зступання проводять таким чином. Вирізають квадратний зразок, який розміщують на полірованому алюмінієвому листі. Щоб уникнути прилипання зразка до поверхні матеріалу, останній посипають тальком або пудрою. Потім зразок нагрівають до температури переробки поданого листового термопласту й витримують за цієї температури 30 хв. Після цього визначають величину зступання.

Контроль геометричних параметрів виробів проводиться вибірково. Стабільність розмірів визначається безпосередньо на виробі, який закріплюють на оправці. За допомогою, наприклад, гнучкої мірної стрічки вимірюють деякі найбільш характерні розміри виробу, зазначаючи при цьому точки вимірів. Потім випробуваний зразок на 24 год поміщають в термостат і витримують його за температури приблизно на 20–25 °С нижче за температуру силування термопласту. Після цього виймають зразок і перевіряють його розміри в зазначених місцях. Перевірка розмірів проводиться універсальними контрольно-вимірювальними інструментами, які забезпечують необхідну точність.

Міграція барвника визначається вибірково на 3-5 зразках з кожної партії: під час тертя об поверхню виробу вати, змоченої жиром, не повинно відбуватися її фарбування.

Фізико-механічні властивості виробів контролюють відповідно до діючих стандартів. Для цього з усієї партії відбирають 3 вироби, з яких вирізають зразки для випробувань. Якщо хоча б в одному виробі виявлено невідповідність будь-якому показнику, то за цим показником проводять повторне випробування. За повторного негативного результату вся партія виробів бракується.

У низці випадків вибірково випробують вироби на прискорене старіння в спеціальних камерах під час дії ультрафіолетового випромінювання, вологості та підвищеної температури.

Для визначення оптичних властивостей прозорих матеріалів за їх формування зразки піддають дії поздовжніх і поперечних навантажень, а потім проводять стандартні випробування оптичних властивостей.

Враховуючи специфіку роботи того чи іншого виробу, іноді проводять випробування матеріалу на стійкість до ультрафіолетового опромінення, оцінюють його газопроникність і водопоглинання, досліджують запах матеріалу та його хімічну стійкість, а також температуру займання.

З експлуатаційних властивостей виробів вибирають найбільш характерні. Наприклад, дверні панелі холодильників перевіряють на стійкість до багаторазових ударів. Показують інтерес і деякі експлуатаційні випробування. Деформація куполів верхнього світла, що застосовуються під час спорудження промислових будівель, вивчається спочатку за впливом розподіленого тиску, що імітує снігове навантаження в зимовий період експлуатації купола. Крім того, поведінка купола випробовується і під час створення зосередженого навантаження в зенітній частині, що імітує вагу людини. Іншим прикладом можуть служити випробування побутової ванни, яка, як відомо, за експлуатації періодично відчуває навантаження в умовах підвищеної температури й вологості. Ванна перевіряється в умовах більш жорстких, ніж експлуатаційних. Протягом 15 діб вона піддається рівномірно розподіленим і зосередженим в центрі дна навантаженням, що імітують вагу лежачої і стоячої людини, з одночасним впливом гарячої води. Випробування проводяться циклами з періодами навантаження і розвантаження. При цьому ванна вільно спирається лише на звід борту. Експлуатаційні випробування цілком залежать від призначення й умов, у яких застосовується поданий виріб.

Причини браку за холодної витяжки виробів з термопластів можна розділити за такими ознаками: недбалість і помилка робітника-формувальника: брак, що виникає внаслідок недоброякісного вихідного матеріалу; брак, що виникає через несправність інструменту: брак, що виникає через недотримання встановленої технології або неправильний технологічний процес; брак, що виникає внаслідок неправильного зберігання і транспортування готової продукції та заготовок. При цьому найбільш характерними видами браку є:

1. Розриви і тріщини на витягнутих виробах. Цей вид браку може бути наслідком таких причин:

• неправильний вибір або недоброякісність вихідного матеріалу;
• погане налагодження або зношування технологічного інструменту;
• неправильний розмір заготовки;
• занадто велика швидкість витяжки;
• різке збільшення тертя полімеру об матрицю і пуансон через відсутність змазки.

2. Подряпини й задирки на поверхні виробів. Причиною цього можуть бути:

• зношування робочих поверхонь технологічного оснащення;
• попадання на оснащення пилу або дрібних сторонніх предметів;
• відсутність або низька якість змазки.

3. Невідповідність розмірів виробу після витяжки розмірами, встановленими на кресленні. Така невідповідність може бути через:

• можливі відхилення розмірів, допущених під час виготовлення технологічного оснащення;
• підвищення пружності вихідного полімеру, яка за недостатньої жорсткості виробу, що формується, призводить до втрати заданих розмірів;
• неправильний температурний режим витяжки, що призводить до значного «пружинення» виробів;

• неправильне регулювання рухомої плити пресової частини обладнання або недостатня сила натискання пуансона в кінці ходу пресу;
•  перекоси та зсуви пуансона й матриці відносно одне одного.

4. Зморшки і складки на виробі можуть бути викликані такими причинами:

• малий розмір заготовки;
• недостатня сила притиску заготовки;
• значне зношення заокруглень країв порожнини витяжної матриці;
• неправильна конструкція формувального оснащення (неправильне положення виробу в штампі, невдала форма й розміри поверхні притиску заготовки);
• сітка ліній ковзання на поверхні виробів.

Сіткою ліній ковзання прийнято називати появу на поверхні виробу характерного малюнка, схожого на тиснення під крокодилячу шкіру. Цей вид браку викликається анізотропією властивостей на різних ділянках заготовок. Найчастіше отримати вироби з гладкою поверхнею зі схожого листа не вдається. У деяких випадках допомагає попереднє нагрівання заготовок до максимально допустимих при цьому методів формування температур.