СОВРЕМЕННОЕ СТЕКЛОТАРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Изготовление пресс-форм

Изготовление пресс-форм являет­ся определяющим для качества произ­водимой бутылки. На основании чер­тежа бутылки разрабатываются черте­жи пресс-форм, захватов и приспо­соблений, позволяющих производить это изделие. Очень важный момент - качественное литье пресс-формы. От того, насколько хорошо выполнена эта операция, практически наполови­ну зависит качество конечного резуль­тата. Остальные составляющие успеш­ного результата - хорошее, высоко­точное оборудование и квалифициро­ванные специалисты. На сегодняшний день лидирующими в производстве пресс-форм являются предприятия Италии, Франции, Германии.

В состав комплекта пресс-формы входит черновая пресс-форма и чистовая форма. Также под каждую бутылку изготавливается комплект различных захватов и при­способлений, обеспечива­ющих ряд рабочих моментов производства бутылки.

Сами пресс-формы, как черновая, так и чистовая, изготавливаются в три этапа. Сначала отливается заготовка под будущую пресс-форму. Это очень ответственный мо­мент в производстве пресс-форм: от того, насколько ка­чественно выполнено литье, практически на 50% зависит качество конечного результа­та. Раковины либо другие де­фекты литья могут вскрыться в один из последних момен­тов обработки пресс-формы или ее эксплуатации и свести на нет все усилия по ее изго­товлению.

Следующий этап - «черно­вая» обработка. С помощью токарно-фрезерных станков с числовым программным управлением заготовке при­дается необходимая форма, зеркально отражающая форму будущей бутылки со все­ми выступами и декориру­ющими элементами. Для производства этой операции требуется высокоточное оборудование и грамотные, опытные специалисты, кото­рые будут им управлять. Ведь при производстве пресс-форм важно не только точно воспроизвести все ди­зайнерские изыски, нашед­шие свое отражение в форме и декорации бутылки, но и добиться того, чтобы все из­готовленные комплекты пресс-форм для конкретной бутылки были полностью идентичны.

И последний этап - шлифовка внутренней поверхнос­ти пресс-формы. Требуется устранить малейшие шерохо­ватости металла, которые мо­гут отрицательно сказаться на внешнем виде бутылки. После полировки можно сказать, что изготовление пресс-фор­мы завершено.

Рассматривая этапы изго­товления форм для произ­водства бутылок, можно прийти к выводу, что для по­лучения качественно выпол­ненного комплекта пресс-форм, требуется соотноше­ние определенных факторов. Это наличие на предприятии высокоточного оборудова­ния, базы для качественного литья и квалифицированных специалистов. На сегодняш­ний день лидирующие пози­ции по этим показателям за­нимают производства евро­пейских стран. Отечествен­ные предприятия не могут предложить продукцию дол­жного качества, так как, даже при наличии необходи­мого оборудования для об­работки металла и специ­алистов высокого уровня, практически ни одно из рос­сийских предприятий не рас­полагает достаточно качественным литейным оборудо­ванием. Поэтому заказы на изготовление пресс-форм приходится размещать за ру­бежом, что, конечно же, от­ражается на их стоимости.

Перед тем, как начнется само изготовле­ние пресс-форм, требуется произвести разработку и согласование технической документации: разработан­ные чертежи бутылки необ­ходимо перевести в коммер­ческий чертеж и утвердить его как на заводе-изготови­теле пресс-форм, так и на стекольном заводе, на кото­ром планируется произво­дить бутылку.

Коммерческие чертежи, разработанные ди­зайнерским отделом, нап­равляются на завод-изгото­витель пресс-форм. Специ­алисты этого предприятия проводят их корректировку и высылают коммерческое предложение, в котором ука­зывается примерная сто­имость выполнения заказа. Чертежи направляются на стекольный завод, конструк­торский отдел которого до­полнительно проводит расчет формы бутылки по ос­новным параметрам.

После проведения всех расчетов, чертежи утвержда­ются представителями сте­кольного завода и заказчи­ком. Заводу-изготовителю пресс-форм высылается утвержденное коммерческое предложение с деталировкой пресс-формы. И только пос­ле проведения согласований начинается непосредственно само изготовление пресс-форм, точнее - пилотной партии (комплекта пресс-форм для одной секции).

Изготовленная пилотная пресс-форма отправляется на стекольный завод, и произво­дится пробная партия буты­лок. При ее производстве спе­циалисты стекольного завода отслеживают малейшие не­достатки пилотной пресс-формы. При необходимости в чертежи вносятся изменения, и с учетом результатов испы­тания пилотной пресс-формы изготавливается вся партия пресс-форм.

Стоимость пресс-форм зависит от нескольких факто­ров. Прежде все­го, это форма самой бутылки. Изготовители пресс-форм в основном используют рота­ционные и фрезерные станки. Некоторые пресс-формы можно произвести на ротационном станке, и это обойдется для заказчика относительно недорого. Это пресс-формы для бутылок, все элементы которых имеют цилиндричес­кую форму.

Если же требуется изгото­вить пресс-форму для бутыл­ки несимметричной формы, либо имеющей элементы, не вписывающиеся в цилиндри­ческие формы (например, квадратные, шестигранные или овальные фрагменты), то потребуется ряд операций производить на фрезерном станке, что увеличит сто­имость производства.

И наиболее заметно повы­шает стоимость пресс-форм наличие на бутылке узоров, фигурных выступов и других декорирующих элементов.

Кроме того, наличие ос­трых граней и декориру­ющих элементов на бутылке не только увеличивает сто­имость производства пресс-форм, но и сокращает срок их службы. В процессе эксплуатации «фигурные» пресс-формы нуждаются в тщательной чистке, в резуль­тате тонкие узорные выточ­ки постепенно сглаживают­ся, что приводит к быстрому «старению» пресс-формы. Говоря другими словами, чем сильнее форма бутылки отличается от «классической бутылочной» и чем больше использовано декориру­ющих элементов, тем дороже изготовление пресс-формы для ее производства и тем меньше она будет служить.

При разработке конструкции пресс-формы первоначально разрабатывается матри­ца на основании теплового расчета в соответствии с заданной оптимальной. Отвод тепла от стекломассы обеспечивается достаточной толщи­ной стенок матрицы, при необходимо­сти дополнительно предусматривает­ся водяная рубашка или обдув. Выбор материала матрицы диктуется темпе­ратурным режимом ее работы и составом стекла.

Кольцо (или крышка формы) огра­ничивает растекание стекломассы в форме, задает толщину и диаметр го­тового изделия. Поскольку кольцо со­прикасается со стекломассой при каждом прессовании, поверхность контакта необходимо минимизировать во избежание перегрева кольца. Конструктор должен правильно определить толщину кольца для обеспечения теп­лового режима и его размеры с уче­том температурного расширения матрицы. Внутреннее отверстие кольца изготавливается с необходи­мым зазором для прохождения пуан­сона. Важное значение имеет точ­ность установки кольца на механизм держателя пресса и его центровки относительно форм.

Пуансон создает давление на стек­ломассу и распределяет ее по объе­му формы. Форма пуансона должна обеспечивать плавное уменьшение толщины стенок изделия по мере уда­ления от точки падения капли, чтобы в процессе прессования перемещать в форме как можно меньший объем ос­тывающей стекломассы. Время вы­держки также является критическим параметром, поэтому ход пуансона должен быть по возможности корот­ким. Рабочий зазор между пуансоном и кольцом следует выдерживать таким же, как в холодном состоянии. Если зазор при нагреве формокомплекта до рабочей температуры вырастет, стекло может выдавливаться из фор­мы, пуансон будет "залипать" и повре­дит кольцо. Слишком малый зазор приведет к "вытягиванию" стекла из формы при обратном ходе пуансона и повреждению изделия.

Кольца изготавливаются из чугуна, отлитого в кокиль ("отбеленный" чугун), или чугуна со сферолитной струк­турой графита, имеющего высокую прочность при сжатии. Пуансон изго­тавливается из той же нержавеющей стали, что и матрица. Внутри него про­тачиваются каналы для водяного или воздушного охлаждения. Пуансон и кольцо никогда не изготавливаются из одинакового материала для уменьше­ния вероятности заедания при рабо­те. Кроме того, кольцо из нержавею­щей стали не обладает достаточной жесткостью в горячем состоянии и может деформироваться под давлением прессования.

Точность механической обработки деталей формокомплекта является наиболее важным условием хорошей работы форм.

Очень важно, чтобы капля падала точно в центр формы, которая имеет в этой части максимальную толщину и, соответственно, поглощает боль­ше тепла. Точная центровка капли обеспечивает равномерность рас­пределения стекломассы по объему формы. Для несимметричных изделий распределитель может выполнять также роль предварительной подго­товки формы капли до подачи ее в форму. При правильном выборе тем­пературы стекломассы и времени прессования капля стекла успевает в форме достаточно разогреться, что­бы исчезли следы отреза. Но иногда необходимо прибегать к дополнитель­ной "огневой полировке" капли на ее пути от ножниц к форме.

По завершении прессования вра­щающийся стол пресса переводит форму с изделием в позиции охлаж­дения, обдуваемые воздухом. Затем изделие извлекается вручную или ав­томатически и передается на огневую полировку для удаления швов, остав­шихся от стыков формы. Операция считается завершенной при передаче изделий в печь отжига.

Для выпуска малых серий (500-4000 в смену) декоративных или све­тотехнических изделий широко при­меняются небольшие прессы с гид­равлическим, пневматическим или ручным рычажным приводом. Набор стекломассы, как правило, выполня­ется вручную.

В этом случае к формам предъявляются иные требования, чем при автоматизиро­ванном производстве. В конструкции пуансона и кольца должны учитывать­ся возможные колебания массы стек­ла при ручном наборе и относительно невысокие давления прессования (на ручном прессе). Процесс производ­ства будет менее стабильным, так как вручную трудно выдержать постоян­ный темп, а значит, будет меняться температура формы. Соответственно, конструкция формы должна предус­матривать большую "свободу" регули­ровки температурного режима.

Литьевое (инжекционное) прессо­вание - сравнительно молодая техно­логия, появившаяся около 30 лет на­зад. Эта технология заключается в том, что стекло подается в "предва­рительную" форму, откуда выдавли­вается пуансоном через литниковое отверстие в форму для окончательного формования, которая может быть одно - или многопозицонной (до 50 изделий) и иметь соответствующую систему каналов. Размеры и форма литникового отверстия являются ключевыми факторами, так как опре­деляют скорость истечения стекло­массы.

Эта технология успешно применя­ется в производстве пробок флако­нов, ножек рюмок, стеклянных ручек, часовых стекол и малых подарочных изделий. Преимуществом метода яв­ляется возможность применения неквалифицированной рабочей силы, так как наличие предварительной формы снижает требования к точно­сти набора стекломассы. От операто­ра требуется лишь открыть и закрыть форму, отрезать стекло и нажать кнопку пуска.

Метод позволяет получать изделия малого веса, тонкой формы, со сложным рисунком. Производительность составляет около 500 шт. в смену при производстве пробок и 200 шт. при производстве ножек.

В идеальном случае изделие и форму для ее производства должен проектировать один и тот же человек. Конструктор при этом сначала оцени­вает требуемую практическую полез­ность и декоративные качества с по­зиции конечного потребителя и реали­зует их в проекте изделия. Затем как технолог-стекольщик он рассматри­вает возможности формования изде­лия. Наконец, как изготовитель фор­мы он оценивает технологию изготов­ления формы. При таком подходе уда­ется избежать многих ошибок и про­блем, возникающих при передаче проекта от дизайнера к технологу и затем - к конструктору форм.