Восстановление пресс-форм – подрядчики без работы не останутся…

Сложна, но долговечна
Пресс-формы для термопластатоматов – изделие, которое по уровню технических требований можно смело сравнить с узлами и механизмами космической техники. Они являются, по сути, сердцем ТПА, и точность их изготовления измеряется микронами, если не нанометрами. А если прибавить к этому, что в большинстве случаев они имеют сложную трехмерную геометрическую форму и изготавливаются из особо твердых металлов и сплавов, то станет понятно, чем обусловлена их высокая стоимость и сложность в производстве. Несмотря на это, ежегодный прирост российского рынка ТПА до кризиса превышал тысячу единиц, украинского – 250. А каждый термопластавтомат оснащается как минимум одной, но иногда и несколькими пресс-формами. Количество их варьируется в зависимости от ассортимента выпускаемой продукции и производственных планов компании. Закупка новой пресс-формы под конкретный ТПА и конкретное изделие требует средств, значительных даже в масштабах крупного предприятия. Поэтому возможность продления срока их эксплуатации вопрос более чем актуальный.

Пресс-формы для термопластавтоматов различают одногнездовые и многогнездовые. Они могут быть компрессионные, литьевые, пресс-формы для литья под давлением, и пресс-формы прямого прессования. От количества гнезд в пресс-форме зависит сложность конструкции, узла впрыска и систем запирания. В пресс-форме могут быть предусмотрены каналы для подогрева рабочей массы и другие сложные элементы. Давление, с которым соединяются составляющие пресс-формы, может составлять десятки тонн, а время цикла литья длиться всего 5-6 секунд, поэтому износ формы технически обусловлен. Тем не менее, форма из качественной стали способна обеспечить отработку до 2000 тысяч производственных циклов, что соответствует 5-6 годам непрерывной эксплуатации.

Кроме того, существуют различные технологии сложного литья (многокомпонентное литье, литье с газом, сборка в форме и т.д.). Для литья под давлением термопластов изготавливаются как холодноканальные, так и горячеканальные пресс-формы. Тем более, что каждый термопластавтомат имеет свои индивидуальные характеристики. Эти агрегаты отличаются объемом отливки, временем или скоростью впрыска, площадью литья, величиной хода подвижной плиты, усилием раскрытия и запирания формы, а так же быстроходностью, диапазоном температур инжекционного цилиндра и так далее.

Непосредственно для изготовлении пресс-форм широко применяются прогрессивные технологические процессы: профильное и координатное шлифование, электрофизическая и электрохимическая обработка, холодное выдавливание; обработка синтетическими алмазами, обработка на станках с ЧПУ, электроэрозионное и лазерное оборудование.

Наиболее известны своей продукцией такие фирмы, как Waldrich Siegen, Mecof, Fidia, Agie, Mitsubishi, а также автоматические контрольно-измерительные машины фирм Opton, Mauzer, Mora.

Александр Турьянский, директор ОАО «Харьковский завод штампов и пресс-форм» (Украина):
«Срок службы пресс-форм для термопластавтоматов не безграничен. Но качественно изготовленная по всем правилам технологии пресс-форма может служить 5-6 лет. Это зависит от того, из какого материала она сделана и насколько точно был выдержан технологический процесс исполнения. К нам привозят на ремонт и восстановление китайские формы, которые проработали полгода или, в лучшем случае, год, но восстанавливать их не целесообразно, потому что в данном случае многие вспомогательные детали пресс-формы изготовлены из низкокачественного материала...
Срок службы пресс-форм зависит во многом от текущего сервисного обслуживания и квалификации оператора, от своевременной смазки, зачистки, от периодичности профилактических осмотров и ремонтов.

В то же время важно и первоначальное качество материала. Пресс-формы должны делаться из инструментальной стали, например 5–ХНМ, или 40-Х. Во время производства и восстановления формы закаливаются, проводится их термическая обработка. Характер тех повреждений в пресс-формах, которые мы наблюдаем в большинстве случаев - результат нерадивого отношения сотрудников, эксплуатирующих данное оборудование.

Александр Турьянский: «Очень часто пресс-форма повреждается инородными включениями, попавшими в рабочий материал (расплав). Обычно это характерно для сырья вторичной переработки».

Приводит это к тому, что в форме отваливаются формообразующие знаки, механизмы съема деталей и другие подвижные элементы, образуются задиры. Внутренняя поверхность получает повреждения не часто, поскольку она покрывается твердым хромом. Очень часто пресс-форма повреждается инородными включениями, попавшими в рабочий материал (расплав). Обычно это характерно для сырья вторичной переработки (полимерное вторсырье). В таком пластике могут быть включения из металла, стекла, песка и мелких камней. Все это приводит к быстрому износу пресс-формы, и в первую очередь рабочей поверхности и выталкивателей, которые могут быть весьма сложных конфигураций».

Александр Турьянский: «Характер тех повреждений в пресс-формах, которые мы наблюдаем в большинстве случаев - результат нерадивого отношения сотрудников, эксплуатирующих данное оборудование».

О производителях
Фирм-производителей форм для ТПА сегодня в мире не мало. Наиболее авторитетными являются такие гранды, как DME Company (США), Hasco Hasenclever GmbH (Германия), EOC Normalien (Германия), Strack Norma GmbH (Германия), Diemould Service Co. Ltd (DMS) (Великобритания), Mold-Masters Europa GmbH (Канада) и другие, выпускающие как стандартизированные изделия, так и специальные разработки. Однако немало и компаний, сочетающих производство пресс-форм с производством их стандартных элементов.

Наиболее известные среди них: Mold & Hotrunner Technology AG (MHT) (Германия), Schottli AG Mould Technology (Швейцария), StackTeck (Канада), Husky (Канада). Качество продукции данных компаний в дополнительной рекламе не нуждается – спрос на нее находится по всему миру, однако далеко не все производители термопластизделий на территории СНГ могут себе позволить воспользоваться их услугами.

Стоимость новой заказной пресс-формы из высококачественной стали составляет от 50 до 500 тыс. евро. Фирма MOLVI (ФРГ), например, на последней выставке в Ганновере представляла пресс-формы стоимостью до 20 тыс. евро. Но и это цена для многих постсоветских предприятий нереальная – она в 4-5 раз выше, чем аналог, сделанный в СНГ. Объясняется это очень высоким качеством и очень высокой стоимостью оборудования, на котором такие формы производятся или восстанавливаются. Оснащение профильных фирм в СНГ пока не может конкурировать с ними на равных...

Дефекты и их устранения в процессе эксплуатации
Методов восстановления пресс-форм существует не меньше, чем методов их производства. И подбираются они в соответствии с характерами дефекта и результатами диагностики.

Поверхностные дефекты, которые, как правило, возникают при взаимном трении составных элементов пресс-формы (втулок, направляющих колонок, запорной части пуансона, загрузочной камеры), устраняют с помощью слесарной зачистки и полирования. Эти же операции при восстановлении оформляющих деталей намного сложнее, так как объем металла в данном случае влияет на размер изделия.

Глубокие локальные дефекты, например, сколы и вмятины на поверхности пуансонов и матриц, устраняют заваркой или наплавлением металла. Иногда в месте повреждения растачивают отверстие и закрепляют в нем вставку, внешняя часть которой соответствует форме, которая подлежит восстановлению.

Оформляющие детали обычно восстанавливают в закаленном виде, не прибегая к отжигу, поскольку отжиг и последующая за ним закалка могут деформировать изделие, что потребует еще более сложного ремонта, а то и вовсе приведет форму в негодность. Некоторые наиболее подверженные износу детали пресс-формы при восстановлении заменяют полностью. Это, в частности, касается тонких знаков и литниковых втулок. Часто их изготовляют с запасом, который расходуют при последующих ремонтах. Для восстановления чистоты поверхности изношенной детали с нее в гальваническом цехе снимают хромовое покрытие, шлифуют и снова хромируют, затем окончательно полируют его после покрытия. При таком ремонте объем металла составляет сотые доли миллиметра. Однако ремонт для восстановления чистоты оформляющей поверхности приходится выполнять регулярно, особенно при переработке пластмасс с минеральным наполнителем или вторичного сырья при рециклинговом производстве.

Николай Гесаль, директор ЧПКФ «Бджилка» (Украина):
«Причинами возникновения дефектов в пресс-формах могут быть:
- плохо разработанная конструкция пресс-формы,
- нарушение технологического процесса согласно документации,
- неблагоприятные условия эксплуатации пресс-формы,
- некомпетентность наладчика.
- несоответствие технических характеристик термопласта,
- некачественное сырье, или более сложные причины, которые не удалось предвидеть при изготовлении пресс-формы.

К преждевременному износу также приводят некомпетентность обслуживающего персонала, и гонка за получением сиюминутной прибыли. В зависимости от типа литниковой системы (холодно-канальная, смешанная и горячо-канальная) и можно рассуждать о встречающихся поломках. Наиболее естественная поломка - это физический износ формообразующих, которые больше всего подвергаются износу. В зависимости от характера поломки подбираются соответственно и технологии их устранения. Наиболее применимы и эффективны - это процесс напыления и холодной сварки. Это действительно очень эффективный и прогрессивный способ не только восстановления, но и исправления случайных браков в процессе изготовления пресс-форм. Такую технологию мы позаимствовали от компании D-M-E, с Бельгии, которую представляем на рынке Украины».

Лазеры для наплавки
В последнее время в технологии восстановления пресс-форм все чаще применяются метод лазерной наплавки, впервые использованный на предприятиях Западной Европы еще в середине 90-х. Об этой технологии стоит рассказать подробней.

Технологический процесс лазерной наплавки представляет собой одновременный подвод к месту дефекта лазерного излучения и присадочной проволоки в среде инертных газов. Присадочный материал, расплавляясь, заполняет место дефекта. Главное достоинство технологии – высокая точность и способность работать с малыми объемами материалов. Суть метода заключается в том, что нагретая лазером поверхность намертво сваривается с присадочным материалом. При этой технологии наплавленному слою придаются нужные физико-механические свойства за счет состава присадочного материала и высоких скоростей охлаждения, длительность которого составляет сотые доли секунды. Зона термического влияния при этом оказывается минимальной, что исключает возможность термической деформации детали. В этих условиях имеет место процесс автозакалки, который приводит к формированию чрезвычайно мелкодисперсной структуры, обладающей повышенной износостойкостью.

Этот метод позволяет также восстанавливать изначальные геометрические размеры пресс-формы. Наплавленный слой обладает высокой прочностью и стойкостью к коррозионному разрушению. К тому же после лазерной наплавки требуется минимальная, по сравнению с традиционными методами наплавки, механическая обработка. Существенно снижается как себестоимость, так и расход энергии.Этот процесс не столь быстр, если сравнивать его, скажем, с дуговой сваркой наплавкой. Дуговая сварка происходит быстрее, но зато уходит больше времени на финишную доводку поверхности.
Кроме того, аргонодуговой сваркой со штучным электродом избавиться от подрезов по металлу практически невозможно. Это дефект возникает за счет поверхностного натяжения металла. После этого требуется занижение все плоскости детали, что не эффективно и нерационально.

Как сообщил Андрей Сарапин, зам. технического директора СКБ «БУЛАТ» (Россия), технология лазерной наплавки существует не первый год: «Первые опыты были проведены еще в 80-х годах. В Европе она пошла в серию с середины 90-х в Росси и СНГ ближе к 2000-м гг.. Технология лазерного восстановления, которую мы представляем и разрабатываем, имеет ряд преимуществ перед технологиями традиционными. Во-первых, это обработка импульсная. За счет этого расходуется на порядок меньше энергии, чем при других технологиях. Полностью исключаются термоповодки и коробление металла, то есть все проблемы возможные при перегреве. Лазер дает чисто локальный нагрев им можно контролировать зону обработки с точностью до десятых долей миллиметра. Наплавка идет штучным присадочным электродом (присадочной проволокой) специального состава и диаметра который подбирается в каждом конкретном случае под каждую марку стали. Могут использоваться и другие присадочные материалы. Например, для марки стали с твердостью порядка 40 единиц, можно нарастить новую кромку взамен изношенной с твердостью 50 единиц. Оборудование мы применяем собственного производства (СКБ «БУЛАТ»), поскольку являемся фирмой разработчиком и производителем оборудования. Мы не только не закупаем оборудование у немецких или итальянских производителей, мы экспортируем его в страны Европы. На сегодняшний день мы поставили более 600 единиц оборудования собственного производства в страны западной Европы. Объясняется это тем, что все другие методы восстановления пресс-форм в западной Европе уже почти не используются. Этот метод применяют все крупные предприятия, в том числе автогиганты. Таким образом, обрабатывают не только пресс-формы, но штампы и многие другие виды оснастки. Основная причина, почему мы развиваем эту технологию, это то, что некоторые дефекты форм ничем кроме лазера восстановить нельзя.

К сожалению, к отечественному оборудованию у нас относятся предвзято, доверяя в основном иностранному но, как видим, бывают и исключения из правил. В Росси нашим оборудование пользуются такие крупные компании как «Полимерсбыт» (Москва), компания «Интеко». Мы восстанавливаем формы не только зарубежным фирмам из Германии. В числе наших клиентов, например, автомобильный завод «Магма» под С-Петербургом.
Наши формы используют и в Белоруссии (компания «Алкопак»), и в Украине (завод «Фиолент»)».

От себя добавим, что конструктивная особенность лазерных комплексов состоит еще и в перемещении излучателя лазера относительно неподвижной обрабатываемой детали, размещенной под излучателем. Это позволяет существенно расширить пространственную зону лазерной обработки и значительно упростить работу с тяжелыми крупногабаритными деталями. Контура обжигаются, фрезеруются. Применяется эрозионный выжиг контура. Как показывает опыт, восстановленная пресс-форма служит порядка 40 % от своего первоначального ресурса.
Ситуация на предприятиях

Часто фирма-производитель изделий из термопластов предпочитает продлить жизнь старой форме, нежели приобретать (заказывать). Стоимость пресс-форм отечественного производства хотя и ниже западноевропейского в 4-5 раз, но в известной мере уступает и качеством, а главное, долговечностью. Поэтому вопрос покупать или восстанавливать решается в каждом случае индивидуально, тщательно считая каждую копейку. При этом анализируют стоимость ремонта и период, в течении которого форма будет после этого работоспособна, а это не всегда удается ни угадать, ни вычислить. Тем более что на крупных предприятиях, эксплуатирующих ТПА, часто есть свои сервисные службы, занимающиеся профилактикой и ремонтом.

Однако и фирмы, которые заняты в восстановлении оснастки, тоже чувствуют себя не так хорошо как им бы того хотелось. Помимо внутренней ценовой конкуренции и конкуренции технологий, сказывается и дефицит некоторых расходных материалов, в частности, высококачественного метала (производства Германии или Бельгии), покупать который невыгодно, а поставок под конкретную работу ждать долго.

Как нам рассказали в российско-голландском ООО "Матрица" (С-Петербург), основные дефекты, с которыми приходится бороться, - это износ трущихся деталей и сколы формообразующих поверхностей. В первую очередь все эти дефекты возникают в результате как естественного износа, так и неаккуратности в эксплуатации, причем второй фактор является очень характерным для предприятий стран СНГ.

В компании применяют трехкоординатную измерительную машину, которая измеряет дефекты форм и степень ее износа более точно. Это позволяет выбрать направление действий и технологию восстановления в каждом конкретном случае. Восстановление пресс-форм – достаточно сложная работа с часто непредсказуемым результатом. И потому в постсоветское время желающих работать в этом бизнесе было не слишком много. Сейчас ситуация несколько изменилась ввиду улучшения технической базы и внедрения новых технологий. В основном, для этого стараются применять технику производства Германии.

Сегодня восстановить пресс-форму легче, чем это было лет 10-15 назад, и результат восстановления более предсказуем за счет более высоких технологий. Кроме того, сейчас применяются стали очень высокого качества, которые меньше изнашиваются. По словам представителей компании «Матрица», их специалисты не берут в работу формы китайского производства, ввиду того, что они практически не подлежат восстановлению из-за низкого качества металла. Пресс-формы производства Украины или России встречаются, но не часто. Как правили, это изделия, произведенные еще в соответствии со старой, советской школой машиностроения. В основном, в компании работают с восстановлением пресс-форм иностранного, чаще европейского производства. Обусловлено это тем, что современные производители изделий из пластика работают преимущественно на импортном оборудовании. Формы для него, несомненно, дороже, но они на порядок надежнее как украинских форм, так и российских. На восстановление формы уходит от 4 до 12 недель. Это объясняется как высокой сложностью и точностью работ, так и дефицитом на внутреннем рынке определенных марок высококачественной стали. Иногда ее приходится импортировать и ждать заказ более месяца.

Тенденция и конкуренция
В результате всех перечисленных факторов складывается ситуация, при которой спрос на восстановление пресс-форм существует достаточно устойчиво. Однако ситуация с дефицитом качественного металла приводит к тому, что заказ на ремонт пресс-формы может выполняться от 2-3 недель до 2-3 месяцев. На практике это оборачивается тем, что владельцы ТПА стараются продлить срок эксплуатации форм (а, заодно, и окупаемости) до предела возможного, что в конечном счете сказывается и на качестве продукции. Не слишком благоприятная экономическая (посткризисная) ситуация вынуждает производителей изделий из термопластов любыми средствами снижать себестоимость продукции. К сожалению, ее удешевление происходит и за счет оплаты труда персонала, что влияет на кадровый состав. Вытеснение же устаревших пресс-форм новыми и высокотехнологичными происходит не быстро ввиду высокой стоимости последних.

В данной ситуации в выигрыше могут остаться компании, заполучившие высокотехнологичное оборудование для восстановления пресс-форм, способное существенно продлевать ресурс оснастки, и не экономящие на профессионалах высокого класса.

Константин Егоров