Ремонт прессформ | Ремонт текстуры | Гравирование пресс-форм | Текстурирование пресс-форм | Производство оснастки | Тиснение пресс-форм - Студия текстурирования Равиля Магасумова

Текстурирование пресс-форм

УвеличитьУвеличитьУвеличитьСреди разнообразных способов отделки изделий из полимерных материалов (ПМ) особое место занимает формирование на их поверхности декоративного или функционального рельефного изображения, что требует, в свою очередь, разработки более совершенных и производительных технологий создания изображения-негатива на поверхности формообразующих деталей технологической оснастки.

Текстурированная поверхность изделий из ПМ, выполняющая декоративную функцию - имитирующая кожу, древесину, ткань и др., не только красива, но и более экономична в исполнении (не требует высокой чистоты обработки оформляющей поверхности оснастки), а также более практична в эксплуатации по сравнению с гладкой поверхностью, поскольку на ней менее заметны возможные повреждения. Кроме того, часто возникает необходимость формирования на поверхности изделия из ПМ полезной для производителя или потребителя информации в виде, скажем, рельефного (выпуклого или углубленного) изображения логотипа предприятия - производителя, набора букв и (или) цифр (вид ПМ, ГОСТ или ТУ на изделие и др.).

Нанести маркировку или фрагмент текстуры на поверхность изделий из ПМ в принципе можно после их изготовления - путем тиснения гладкой поверхности изделий в контакте, например, с нагретым штампом, имеющим рельефное изображение-негатив. Однако более предпочтительным с точки зрения меньшей трудоемкости и большей универсальности метода является текстурирование поверхности изделий из ПМ непосредственно в процессе их формования - в контакте с рельефной оформляющей поверхностью формообразующих деталей (ФОД) технологической оснастки, так как при этом не требуется дополнительная технологическая операция (тиснение) и можно создавать рельефное изображение на поверхности изделий, изготавливаемых как из термопластичных, так и из термореактивных отвержденных ПМ.

Трудно представить сегодня интерьер автомобиля без деталей из ПМ с декоративной текстурированной поверхностью, которые именно в автомобилестроении получили самое широкое применение. Поэтому в первую очередь на предприятиях автомобильной промышленности (в России это АвтоВАЗ, ГАЗ и АЗЛК) получили наибольшее развитие технологии текстурирования поверхности ФОД литьевых форм в целях последующего формирования изображения - позитива на поверхности изделий из ПМ. Вслед за ними и в других отраслях предприятия - поставщики изделий из ПМ и литьевой оснастки ощутили необходимость в применении этих технологий, которые в настоящее время в той или иной степени освоили девять предприятий России.

В литературе имеется незаслуженно мало информации об этих технологиях. Следует оговориться, что, хотя далее речь идет о создании рельефного изображения на оформляющей поверхности литьевых форм, описываемые технологии принципиально пригодны и для любой другой технологической оснастки - пресс-форм, инжекционно- и экструзионно- выдувных форм, каландров и др. За рубежом эти технологии применяются и совершенствуются многие десятки лет, разработано несколько тысяч всевозможных текстур. Наиболее известна в этой области как в России, так и во многих других странах мира компания Standex.
На большинстве отечественных предприятий технология текстурирования или гравирования рабочих поверхностей ФОД - матрицы, пуансона или оформляющиx знаков - основана на использовании клише как исходного носителя графического изображения.
На начальном этапе процесса на поверхности плоских (как правило) металлических клише создается требуемый рисунок, который с помощью композиции на основе натурального воска в виде оттиска переносится затем на поверхность формообразующихдеталей литьевой формы. Фрагменты рисунка, образованные воском на поверхности ФОД, затем тщательно ретушируются кислотостойкими красками. Таким образом, на рабочей поверхности матрицы образуется так называемая маска - единый рисунок текстуры в соответствии с выбранным клише. Затем матрица, нерабочие поверхности которой изолированы с помощью краски или пленки, погружается в раствор кислоты и подвергается травлению. На незащищенных маской участках поверхности матрицы вытравливаются углубления, которые впоследствии, при литье под давлением изделий из ПМ, образуют на их поверхности выпуклый рельеф заданного рисунка. Варьируя графику клише, глубину травления, а также применяя дополнительную механическую обработку, можно получить большое разнообразие текстур.
За кажущейся относительной простотой процесса скрывается много технологических нюансов. Процессы нанесения маски и травления сопряжены порой с большими практическими трудностями, вызванными сложной конфигурацией поверхности матрицы или маркой сплава, из которого изготовлена ФОД. Большие затруднения для качественного травления создают также следы электроэрозионной обработки, наклеп, образующийся в процессе фрезерования (особенно затупившимися фрезами), и в значительной степениместа наплавки с использованием неправильно выбранных припоев и присадок. Текстурирование и гравирование поверхностей ФОД - во многом кропотливый ручной труд, требующий от исполнителя достаточного опыта и квалификации.
Отечественные производства могут предложить не более нескольких десятков рисунков, тогда как ведущие зарубежные компании - тысячи. Ориентируясь на лучшие зарубежные образцы текстур, дизайнеры интерьера автомобилей нередко предлагают виды рисунков, недоступные пока еще для воспроизведения на имеющейся отечественной базе. Растущие конкуренция и экспансия на российский рынок иностранных производителей литьевой оснастки, особенно из Китая, приводят к тому, что все чаще предприятия автомобильной промышленности, также находящиеся в условиях жесткой конкуренции, заказывают оснастку за рубежом, в том числе и из-за невозможности достижения требуемого качества рельефа поверхности ФОД на собственных производствах.
Каковы же основные недостатки традиционной для России технологии текстурирования и гравирования? Это, во-первых, ограниченный ассортимент клише, а следовательно, и рисунков для их тиснения на поверхности формообразующих деталей форм, вовторых - ограниченные возможности применяемой технологии и морально устаревшие материалы для ее реализации.
Условно все виды рисунков можно разбить на три группы:
рисунки под натуральную кожу, для которой характерно разнообразие рельефных элементов по глубине;
 рисунки с мелкой фактурой, когда размер характерного элемента рисунка составляет 30 - 60 мкм (часто такую фактуру сравнивают с речным песком);
рисунки с односложной фактурой, когда рисунок образован различной конфигурацией впадин одной глубины.
Последняя группа рисунков хорошо освоена и применятся достаточно широко. Первая и вторая группы рисунков наиболее востребованы, но в то же время сложны в исполнении. При меняемые устаревшие материалы не обеспечивают получения сплошной прочной маски, когда ее элементы составляют несколько десятков микрометров, для получения текстуры под кожу нужны новые клише и дополнительные технологические приемы. Простое травление уже не может передать всю сложность рисунка кожи.
Трудноразрешимой проблемой является также качественный ремонт износившегося или поврежденного рисунка на поверхности матрицы. И если в том, что касается текстурирования, можно обратиться к помощи зарубежных фирм, то в вопросах ремонта такой путь нерентабелен и, самое главное, неоперативен.
Для решения перечисленных проблем мы обратились к опыту полиграфической и электронной отраслей промышленности, где давно используются, в том числе и для изготовления клише, фотоспособ и фоторезисты - специальные низкомолекулярные органические соединения, полимеризующиеся под действием ультрафиолетового (УФ) излучения. Если на поверхность металла нанести тонкий слой фоторезиста толщиной 30 - 40 мкм, а затем воздействовать на него УФ- излучением сквозь наложенную маску- негатив, то полимеризуются именно засвеченные участки фоторезиста. Затем незасвеченные участки вымываются характерным для фоторезиста растворителем, а засвеченные - образуют прочную кислотостойкую полимерную маску, полностью копирующую негатив. Фоторезистная маска отличается от восковой маски большими прочностью И кислотостойкостью И позволяет с высокой точностью передавать самые разнообразные фактуры и графические изображения. Разрешающая способность современных фоторезистов, применяемых, например, в полиграфии, достигает 50 - 60 мкм.
Задача заключалась в том, чтобы разработать технологию создания кислотостойкой маски не только на плоских (как это принято в полиграфической и электронной отраслях промышленности), но и на пространственно криволинейных поверхностях матриц литьевых форм, в том числе (в случае необходимости) без их разборки и даже без демонтажа с литьевой машины, если речь идет только о ремонте и гравировке.
Использование фоторезистов дало гораздо более широкие возможности в отличие от применения клише. Исходным инструментом, посредством которого можно решить практически все графические задачи, связанные с формированием разнообразных текстур и изображений на поверхности матрицы, становится негатив, создаваемый, в свою очередь, с помощью компьютерной графики, также открывающей широчайшие возможности. Разработанные методики и технологические приемы позволяют формировать различные текстуры как самостоятельно, так и с использованием аналогов образцов текстуры, что особенно важно при ремонтных работах.
Была усовершенствована также операция травления, которая проходит в растворе азотной кислоты. Кислотное травление достаточно гибко и дает возможность получения различных фактур, но, как указывалось выше, весьма требовательно к структуре и состоянию сплава, из которого изготовлена матрица. Иностранные компании часто для изготовления матриц используют специальные сплавы. Отечественные предприятия, не имеющие собственных участков травления, относятся к этим вопросам недостаточно строго, не предъявляя, например, высоких требований к качеству ремонта матриц, проводимого с применением наплавки для устранения дефектов типа трещин или вмятин, которые могут образоваться при эксплуатации литьевых форм или, реже, в процессе изготовления.
Мы попытались применить электрохимическое травление в нейтральных электролитах - растворах солей, результатом чего стали дополнительные технологические возможности. Кроме того, использование локального электрохимического травления позволило выполнить травление матрицы без полного погружения в ванну и даже на отдельных участках обрабатываемой поверхности, включая места наплавки.
Следует заметить, что электрохимическое травление не универсально и в отличие от кислотного травления не позволяет добиться такой же равномерности рельефной текстуры или рисунка по всей рабочей поверхности матрицы. Поэтому оно не может полностью заменить химическое травление. Но его «всеядность», т. е. способность «травить» поверхность любых сплавов, включая нержавеющие стали, или поверхность, имеющую разнородную структуру (например, после наплавки), является его существенным достоинством. Разработано специальное оборудование, с помощью которого электрохимическое травление может производитъся в условиях инструментального цеха. Все это создало хорошие предпосылки и для разработки технологии ремонта текстур непосредственно на производстве изделий из ПМ.
Таким образом, результатом нашей работы стали технологии со значительно более широкими возможностями по сравнению с технологией с использованием клише. Наработанный опыт охватывает весь комплекс вопросов текстурирования: разработку текстуры или повторения аналога текстуры, изготовление опытного образца и собственно текстурирование поверхности любых применяемых сплавов, включая места наплавок.

Весьма удачным оказалось использование разработанных технологий для гравирования различных изображений и текстовой информации на формообразующих деталях литьевых форм и других металлических изделиях.
Фотографическая основа процесса в сочетании с электрохимическим травлением обеспечивает высокопроизводительное получение как векторных, так и растровых изображений, а также текстовой информации на матрице с минимальным размером шрифта, вплоть до 1 мм. Так, процесс создания гравированной надписи из 40 символов глубиной 0,1 мм на пуансоне литьевой формы (непосредственно на литьевой машине), предназначенной для изготовления облицовки двери автомобиля «Рено», занял всего 1,5 ч. Положительные результаты были получены при гравированииповерхности дамасской стали. Разработано и внедряется оборудование для гравирования и глубокой маркировКИ непосредственно металлических изделий, с помощью которого можно всего за 1 мин нанести на их поверхность, например, логотип предприятия. С учетом высокого качества гравированного изображения и невозможности его точного повторения другими способами эта технология может быть применена для защиты литьевых изделий из ПМ от подделки.

Ремонт пресс-форм. Восстановление текстурированной поверхности

Отремонтировать и не испортить

Самая аккуратная эксплуатация пресс-форм для литья пластмассовых изделий с текстурированной поверхностью не в состоянии предотвратить постепенную потерю качества внешнего вида получаемой продукции.
Причин тому много: инородные твердые включения в расплаве полимера, мелкие поломки и сбои в системе сталкивания отливок, применение слесарного инструмента для снятия отливок, случайные повреждения в процессе сборки-разборки во время мелких ремонтов.
Особенно следует выделить нарушения текстуры в результате коррозии оформляющей поверхности в процессе транспортировки и хранения пресс-форм: даже незначительное попадание влаги приводит к катастрофическим последствиям для оформляющих поверхностей. Причиной тому является неприменение консервирующих смазок, нередко низкое качество сталей, из которых изготавливаются пресс-формы, а также чрезвычайная подверженность текстурированных поверхностей коррозии.
Дефекты текстурированных поверхностей могут представлять собой вмятины различной величины, отдельные царапины, следы коррозии в виде глубоких «язв» либо пятен с полностью нарушенной текстурой (рис. 4); возможно и общее повреждение поверхности от применения каких-то жестких либо абразивных инструментов. В результате практически работоспособная пресс-форма не обеспечивает потребительских свойств получаемых отливок. Возникает необходимость восстановить нарушенную текстуру формообразующей поверхности матрицы пресс-формы.
На первый взгляд эта проблема кажется не столь значительной, и предприятия идут на различные эксперименты по устранению возникших дефектов. Однако далеко не каждая компания, занимающаяся литьем изделий из пластмасс, имеет в своем штате квалифицированных специалистов по ремонту пресс-форм и, тем более, обладающих необходимыми знаниями по технологии текстурирования и ремонту текстур. Попытавшись доступными средствами восстановить геометрию формообразующей детали пресс-формы наплавкой и последующей слесарной доводкой и получив отрицательный результат, предприятия обращаются в организации, занимающиеся текстурированием, с просьбой о ремонте текстуры. Но, к сожалению, некорректно выполненные действия становятся препятствием для ее качественного восстановления.

Студия выполняет местный восстановительный ремонт текстуры.
В зависимости от вида повреждения и габаритов матрицы возможно проведение ремонта непосредственно у заказчика без полной разборки пресс- формы. В этом случае значительно уменьшается время простоя оснастки.
 Увеличить
 

 Увеличить
 

Увеличить
 РИСУНОК 4. Отпечатавшиеся на отливке следы коррозии матрицы пресс-формы   РИСУНОК 5. Отливка с нарушенной текстурой после ремонта матрицы пресс-формы  РИСУНОК 6. Отпечаток на отливке - след неправильной наплавки
Дефекты и способы их устранения

Условно дефекты, возникшие на текстурированной поверхности пресс-формы в процессе эксплуатации, можно разделить на две группы: - мелкие неглубокие царапины; общий износ текстуры, то есть местное уменьшение высоты элементов текстуры; «затертые» поверхности, вызванные прикосновением тупого предмета. Последний дефект выглядит на матрице в виде блестящего участка и, соответственно, повторяется на поверхности отливки в виде ровного, нетекстурированного отпечатка; - глубокие вмятины и царапины. Если первая группа дефектов устраня ется без использования наплавки, то вторая может быть устранена только путем предварительной наплавки и слесарной доработки (рис. 5). Цель наплавки - восстановление геометрии матрицы. Наплавка должна производиться с соблюдением определенных требований. В задачу данной статьи не входит рассмотрение особенностей ремонта пресс-форм с использованием сварки и наплавки, при помощи которых восстанавливается работоспособность л итьевой формы, то есть целостность и прочность ее деталей. В этих случаях главное внимание уделяется предупреждению образования трещин, коробления и снижению твердости металла деталей пресс-формы. Наплавка с целью восстановления геометрии формообразующей поверхности литьевой формы, как правило, имеет ограниченный объем и не приводит к возникновению вышеперечисленных проблем. Основное внимание в этом случае должно быть уделено созданию наилучших условий для последующего травления.
Рассмотрим оптимальные условия для травления наплавленной зоны. Во-первых, зона наплавки должна быть, по возможности, четко отграничена от остальной поверхности матрицы. Лучше всего производить предварительный раздел зоны наплавки - занижение на 0,2-0,3 мм поверхности, подлежащей наплавке, относительно теоретической поверхности матрицы. Этим обеспечивается максимальная локализация переходной зоны от материала наплавки к основному. Переходная зона неизбежно имеет самую неблагоприятную, с точки зрения травления, структуру - в этой зоне возможно образование раковин, изменяется химический состав, наплавленный металл имеет неравномерную толщину по границам наплавки. На рисунке 6 изображен отпечаток на отливке, получившийся в результате неправильно выполненной наплавки; четко видна переходная зона от основного материала к материалу наплавки, матрица подвергнута пескоструйной обработке.
Во-вторых, наплавляемый металл должен быть идентичен металлу, из которого изготовлена матрица. Для уменьшения степени изменения структуры металла желательно производить предварительный нагрев матрицы до 250 -3500С с последующим медленным охлаждением. Применение в качестве присадки сплава, даже незначительно отличающегося от основного металла, приводит к неравномерному травлению, и тем более недопустимо применение в качестве присадки нержавеющих сталей.
Соблюдение этих условий обеспечивает высокую вероятность качественного восстановления текстуры формообразующей поверхности матрицы пресс-формы.

«Попасть» В рисунок и сохранить пресс-форму

Существует также проблема идентичности исходной текстуры и текстуры ремонтируемого участка. Это вызвано тем, что на внешний вид текстуры влияет большое количество параметров, таких как химический состав сплава, из которого изготовлена пресс-форма, термообработка, качество обработки, собственно, однотипность травильной маски, температура кислоты, ее концентрация и пространственное положение детали пресс-формы в травильной ванне. Поэтому даже каталожные образцы одной и той же зарубежной компании, выполненные в разных филиалах, могут несколько отличаться.
Очень часто текстуры, выполненные одним и тем же специалистом на разных пресс-формах, получаются немного разными. Поэтому текстурирование деталей, конструктивно находящихся вместе в процессе эксплуатации - например, в автомобиле - желательно выполнять в одной фирме, чтобы минимизировать возможное различие текстур.
В процессе ремонта специалист неизбежно сталкивается с необходимостью «подгонки» к текстуре оригинала. Применение в ремонте технологий, основанных на применении клише, значительно затрудняет этот процесс, Автором, использующим при текстурировании фоторезисты и компьютерные технологии коррекции графики травильной маски, накоплен определенный опыт в достижении максимального сходства ремонтируемой текстуры с оригиналом.
Следует отдельно отметить требования к условиям хранения пресс-форм с текстурированной рабочей поверхностью. На большинстве предприятий страны, занимающихся текстурированием, после травления ограничиваются промывкой в проточной воде. Далее следует операция дробеструйной обработки. Детали пресс-форм из низколегированных и среднелегированных сталей с такой поверхностью легко подвержены коррозии, особенно при попадании влаги. Для предотвращения коррозии необходимо применять консервирующие смазки, поскольку простое промасливание поверхностей не обеспечивает необходимой защиты. Хорошо себя зарекомендовали пленкообразующие ингибированные нефтяные составы.
Изготовление формообразующих деталей пресс-форм из высоколегированных сплавов все же нежелательно, так как текстурирование деталей из таких сплавов возможно, но сопряжено с определенными трудностями и должно применяться лишь в исключительных случаях.
В условиях напряженного производственного плана выпуска продукции желательно минимизировать необходимое время на производство всевозможных ремонтов оснастки. В настоящее время разработаны технологические приемы и оборудование, позволяющие выполнять ремонт текстур непосредственно на предприятиях, эксплуатирующих пресс-формы. При этом этап подготовки производится заранее, а непосредственный ремонт занимает от одной до трех рабочих смен.
Студия текстурирования  Р. МагасумоваТочность геометрических размеров и прочность детали, отлитой из пластмассы, еще не обеспечивает изделию высокие потребительские качества! Внешний вид детали - самый  сильный аргумент в  оценке её качества! Студия текстурирования Равиля Магасумова предлагает всем, кто изготавливает и использует пресс-формы для литья из пластмасс свой опыт и квалификацию в  решении этого непростого вопроса. Студия текстурирования  Р. Магасумова
Производство  оснастки для получения деталей из пластмасс всегда сопряжено с большой долей ручного труда,  несмотря на все более широкое применение высокопроизводительного «умного» оборудования.    Тем более, отделочные технологические операции оформляющих поверхностей оснастки – полировка или текстурирование (тиснение) выполняются исключительно вручную. Разработка текстуры и повторение её на оформляющей поверхности  оснастки хоть и  является, по сути, технологической операцией изготовления пресс-формы, по содержанию в значительной степени творческий процесс, результат которого не удается  оценить  простыми измерениями  размеров элементов текстуры. Кроме соблюдения определенных технических требований к   оснастке, параметрам текстуры, эстетическая  оценка качества   текстуры остается одной из важнейших.

Студия располагает уникальной технологией и оборудованием для текстурирования и нанесения рельефного изображения  на криволинейные формообразующие поверхности пресс форм и других изделий выполненных  из сталей и сплавов. При этом твердость поверхности не является определяющей. Постоянное совершенствование разработанных технологий, их широкие возможности обеспечивают лидирующие позиции студии в этой сфере услуг. При этом ремонт поврежденной текстурированной поверхности пресс-форм, нанесение буквенно-цифровой информации на детали оснастки непосредственно у заказчика не имеет аналогов в России.