Виготовлення прес-форм
Виготовлення прес-форм є визначальним для якості пляшки. На підставі креслення пляшки розробляються креслення прес-форм, захоплень та пристроїв, що дозволяють виробляти цей виріб. Дуже важливий момент – якісне лиття прес-форми. Від того, наскільки добре виконано цю операцію, практично наполовину залежить якість кінцевого результату. Інші складові успішного результату – гарне, високоточне обладнання та кваліфіковані фахівці. На сьогоднішній день провідними у виробництві прес-форм є підприємства Італії, Франції, Німеччини.
До складу комплекту прес-форми входить чернова прес-форма та чистова форма. Також під кожну пляшку виготовляється комплект різних захоплень та пристроїв, що забезпечують ряд робочих моментів виробництва пляшки.
Самі прес-форми, як чорнова, так і чистова, виготовляються у три етапи. Спершу відливається заготівля під майбутню прес-форму. Це дуже відповідальний момент у виробництві прес-форм: від того, наскільки якісно виконано лиття, практично на 50% залежить якість кінцевого результату. Раковини або інші дефекти лиття можуть розкритися в один з останніх моментів обробки прес-форми або її експлуатації та звести нанівець всі зусилля щодо її виготовлення.
Наступний етап – «чорнова» обробка. За допомогою токарно-фрезерних верстатів з числовим програмним управлінням заготівлі надається необхідна форма, що дзеркально відображає форму майбутньої пляшки з усіма виступами та елементами, що декорують. Для виконання цієї операції потрібно високоточне обладнання та грамотні, досвідчені фахівці, які ним керуватимуть. Адже при виробництві прес-форм важливо не тільки точно відтворити всі дизайнерські вишукування,знайшовши своє відображення у формі та декорації пляшки, але й домогтися того, щоб усі виготовлені комплекти прес-форм для конкретної пляшки були цілком ідентичними.
І останній етап – шліфування внутрішньої поверхні прес-форми. Потрібно усунути найменші шорсткості металу, які можуть негативно вплинути на зовнішній вигляд пляшки. Після полірування можна сказати, що виготовлення прес-форми завершено.
Розглядаючи етапи виготовлення форм для виробництва пляшок, можна зробити висновок, що для отримання якісно виконаного комплекту прес-форм, потрібне співвідношення певних факторів. Це наявність на підприємстві високоточного обладнання, бази для якісного лиття та кваліфікованих спеціалістів. На сьогоднішній день лідируючі позиції за цими показниками займають виробництва європейських країн. Вітчизняні підприємства не можуть запропонувати продукцію належної якості, оскільки, навіть за наявності необхідного обладнання для обробки металу і фахівців високого рівня, практично жодне з російських підприємств не має достатньо якісного ливарного обладнання. Тому замовлення виготовлення прес-форм доводиться розміщувати там, що, звісно ж, відбивається з їхньої вартості.
Перед тим, як розпочнеться саме виготовлення прес-форм, потрібно зробити розробку та узгодження технічної документації: розроблені креслення пляшки необхідно перевести в комерційний креслення та затвердити його як на заводі-виробнику прес-форм, так і на скляному заводі, на якому планується виробляти пляшку .
Комерційні креслення, розроблені дизайнерським відділом, скеровуються на завод-виробник прес-форм. Фахівці цього підприємства проводять їх коригування танадсилають комерційну пропозицію, в якій вказується приблизна вартість виконання замовлення. Креслення направляють на скляний завод, конструкторський відділ якого додатково проводить розрахунок форми пляшки за основними параметрами.
Після проведення всіх розрахунків, креслення затверджуються представниками скляного заводу та замовником. Заводу-виробнику прес-форм надсилається затверджена комерційна пропозиція з деталізацією прес-форми. І лише після проведення погоджень починається саме виготовлення прес-форм, точніше - пілотної партії (комплекту прес-форм для однієї секції).
Виготовлена пілотна прес-форма відправляється на скляний завод, і виготовляється пробна партія пляшок. За її виробництва фахівці скляного заводу відстежують найменші недоліки пілотної прес-форми. При необхідності до креслень вносяться зміни, і з урахуванням результатів випробування пілотної прес-форми виготовляється вся партія прес-форм.
Вартість прес-форм залежить від кількох факторів. Насамперед, це форма самої пляшки. Виробники прес-форм в основному використовують ротаційні та фрезерні верстати. Деякі прес-форми можна зробити на верстаті, і це обійдеться для замовника відносно недорого. Це прес-форми для пляшок, усі елементи яких мають циліндричну форму.
Якщо ж потрібно виготовити прес-форму для пляшки несиметричної форми, що має елементи, що не вписуються в циліндричні форми (наприклад, квадратні, шестигранні або овальні фрагменти), то буде потрібно ряд операцій проводити на фрезерному верстаті, що збільшить вартість виробництва.
І найбільш помітно підвищує вартість прес-форм наявність на пляшці візерунків, фігурних виступів та іншихдекоруючі елементи.
Крім того, наявність гострих граней та декоруючих елементів на пляшці не лише збільшує вартість виробництва прес-форм, а й скорочує термін їхньої служби. У процесі експлуатації «фігурні» прес-форми потребують ретельного чищення, в результаті тонкі візерунки поступово згладжуються, що призводить до швидкого «старіння» прес-форми. Іншими словами, чим сильніша форма пляшки відрізняється від «класичної пляшкової» і чим більше використано декоруючих елементів, тим дорожче виготовлення прес-форми для її виробництва і тим менше вона служитиме.
При розробці конструкції прес-форми спочатку розробляється матриця на підставі теплового розрахунку відповідно до заданої оптимальної. Відведення тепла від скломаси забезпечується достатньою товщиною стінок матриці, при необхідності додатково передбачається водяна сорочка або обдування. Вибір матеріалу матриці диктується температурним режимом її роботи та складом скла.
Кільце (або кришка форми) обмежує розтікання скломаси у формі, задає товщину та діаметр готового виробу. Оскільки кільце стикається зі скломасою при кожному пресуванні, поверхню контакту необхідно мінімізувати, щоб уникнути перегріву кільця. Конструктор повинен правильно визначити товщину кільця для забезпечення теплового режиму та його розміри з урахуванням температурного розширення матриці. Внутрішнє отвір кільця виготовляється з необхідним зазором для проходження пуансону. Важливе значення має точність встановлення кільця на механізм тримача преса та його центрування щодо форм.
Пуансон створює тиск на скломасу та розподіляє її за обсягом форми. Форма пуансона має забезпечувати плавне зменшення товщини стіноквироби у міру віддалення від точки падіння краплі, щоб у процесі пресування переміщати у формі якомога менший об'єм скломаси, що остигає. Час витримки також є критичним параметром, тому хід пуансона має бути якомога коротким. Робочий зазор між пуансоном та кільцем слід витримувати таким же, як у холодному стані. Якщо зазор при нагріванні формокомплекту до робочої температури виросте, скло може видавлюватися з форми, пуансон "залипатиме" і пошкодить кільце. Занадто малий зазор призведе до "витягування" скла з форми при зворотному ході пуансону та пошкодження виробу.
Кільця виготовляються з чавуну, відлитого в кокіль ("вибілений" чавун), або чавуну зі сферолітною структурою графіту, що має високу міцність при стисканні. Пуансон виготовляється із тієї ж нержавіючої сталі, що й матриця. Усередині нього проточуються канали для водяного чи повітряного охолодження. Пуансон та кільце ніколи не виготовляються з однакового матеріалу для зменшення ймовірності заїдання при роботі. Крім того, кільце з нержавіючої сталі не має достатньої жорсткості в гарячому стані і може деформуватися під тиском пресування.
Точність механічної обробки деталей формокомплекту є найважливішою умовою гарної роботи форм.
Дуже важливо, щоб крапля падала точно в центр форми, яка має в цій частині максимальну товщину і відповідно поглинає більше тепла. Точне центрування краплі забезпечує рівномірність розподілу скломаси за обсягом форми. Для несиметричних виробів розподільник може виконувати роль попередньої підготовки форми краплі до подачі її у форму. При правильному виборі температури скломаси та часу пресування крапля скла встигає у формідостатньо розігрітися, щоб зникли сліди відрізу. Але іноді необхідно вдаватися до додаткового "вогневого полірування" краплі на її шляху від ножиць до форми.
Після завершення пресування стіл, що обертається, преса переводить форму з виробом в позиції охолодження, обдувані повітрям. Потім виріб витягується вручну або автоматично і передається на вогневе полірування для видалення швів, що залишилися від форми стиків. Операція вважається завершеною під час передачі виробів у піч відпалу.
Для випуску малих серій (500-4000 за зміну) декоративних або світлотехнічних виробів широко застосовуються невеликі преси з гідравлічним, пневматичним або ручним ручним приводом. Набір скломаси зазвичай виконується вручну.
І тут до форм пред'являються інші вимоги, ніж за автоматизованому виробництві. У конструкції пуансона та кільця повинні враховуватися можливі коливання маси скла при ручному наборі та відносно невисокий тиск пресування (на ручному пресі). Процес виробництва буде менш стабільним, оскільки вручну важко витримати постійний темп, отже, змінюватиметься температура форми. Відповідно, конструкція форми повинна передбачати більшу "свободу" регулювання температурного режиму.
Литєве (інжекційне) пресування – порівняно молода технологія, що з'явилася близько 30 років тому. Ця технологія полягає в тому, що скло подається в "попередню" форму, звідки видавлюється пуансоном через литниковий отвір у форму для остаточного формування, яка може бути одно-або багатопозиційною (до 50 виробів) і мати відповідну систему каналів. Розміри та форма литникового отвору є ключовими факторами, оскільки визначають швидкість закінчення скломаси.
Цятехнологія успішно застосовується у виробництві пробок флаконів, ніжок чарок, скляних ручок, годинникового скла та малих подарункових виробів. Перевагою методу є можливість застосування некваліфікованої робочої сили, оскільки наявність попередньої форми знижує вимоги до точності набору скломаси. Від оператора потрібно лише відкрити та закрити форму, відрізати скло та натиснути кнопку пуску.
Метод дозволяє отримувати вироби малої ваги, тонкої форми зі складним малюнком. Продуктивність складає близько 500 прим. за зміну під час виробництва пробок і 200 прим. під час виробництва ніжок.
В ідеальному випадку виріб і форму для її виробництва має проектувати та сама людина. Конструктор при цьому спочатку оцінює необхідну практичну корисність та декоративні якості з позиції кінцевого споживача та реалізує їх у проекті виробу. Потім як технолог-скляр він розглядає можливості формування виробу. Нарешті, як виробник форми, він оцінює технологію виготовлення форми. При такому підході вдається уникнути багатьох помилок і проблем, що виникають під час передачі проекту від дизайнера до технолога і потім - до конструктора форм.