Ведущий литьевые формы для прецизионных стеклянных изделий

Когда слышишь ?ведущий литьевые формы для прецизионных стеклянных изделий?, многие сразу представляют идеальный чертёж и готовую деталь. Но суть — в зазоре между ними, в том, что происходит у станка в три часа ночи, когда термокомпенсация ведёт себя не по учебнику. Вот об этом зазоре и хочу порассуждать.

Не ?прецизионность?, а ?поведение?

Главное заблуждение — гнаться за цифрами точности, скажем, в микрон, по всем точкам формы. Для прецизионных стеклянных изделий, особенно тонкостенных, типа флаконов для парфюмерии высокого класса, важнее предсказуемость поведения формы в цикле. Можно вышлифовать всё до блеска, но если теплопередача по сечению блока неравномерна, изделие поведёт. У нас на проекте для одного французского дома моды как раз был случай: форма идеально прошла CMM-контроль, а на пробных отливах — микротрещины у горловины. Оказалось, проблема в схеме охлаждения, вернее, в последовательности её включения.

Поэтому наш подход в ООО Чэнду Синьчжи Индастриз сместился с чистой геометрии на термомеханическое моделирование. Не всегда помогает, но хотя бы даёт направление для экспериментов. База данных по поведению разных марок стали, особенно после азотирования или PVD-покрытия, бесценна. Её не купишь, только наработаешь.

Именно для таких задач мы и закупили лазерный 3D-сканер. Не для паспортизации, а чтобы снимать реальные тепловые деформации в работе. Разница между ?холодным? и ?рабочим? состоянием литьевой формы для оптических линз может всех расстроить. Приходится вносить преднамеренные искажения в CAD-модель, что всегда риск.

Материал — это не только сталь

Говорят, ведущий литьевые формы начинается с выбора марки стали. Согласен, но лишь отчасти. Для серий в миллионы штук, например, медицинских пузырьков, да, тут H13 или её импортные аналоги, износостойкость и теплопроводность. Но есть нюанс с финишной обработкой.

Полировка зеркал для форм под косметику — это отдельное искусство. Не та полировка, что даёт блеск, а та, что не оставляет направленных рисок. Стекло, особенно свинцовый хрусталь, их проявляет, и это брак. Мы пробовали разные пасты и войлок, пока не пришли к многоступенчатой ручной полировке с контролем под определённым углом света. Автоматизация здесь пока проигрывает.

А ещё есть материалы самой оснастки — толкатели, направляющие. Для прецизионных стеклянных изделий цикл литья горячий, часто с резким перепадом. Дешёвый направляющий узел начинает ?залипать? после 50-60 тысяч циклов, появляется люфт, и вот уже прижимная плита работает с перекосом. Меняли на калёные с твердосмазочным покрытием — проблема ушла, но себестоимость формы выросла. Клиент не всегда готов платить за это заранее, пока не столкнётся с простоем.

История одного провала как учебник

Хочется рассказать не об успехе, а о неудаче. Заказ был на форму для декоративной стеклянной пресс-вазы сложного рельефа, с глубоким поднутрением. Конструкция литьевой формы требовала сложной системы выталкивателей и поворотных секций. Мы, уверенные в своих пятикоординатных Mazak, решили сделать большинство элементов монолитными, минимизировав сборку для точности.

Сделали. Собрали. На испытаниях — треск. Одна из внутренних поворотных секций, тонкая, как лезвие, не выдержала циклических нагрузок от разницы температур. Лопнула. Весь блок в утиль. Анализ показал, что мы переоценили прочность стали при рабочей температуре в 700°C и недооценили усталостные напряжения. Спасибо, металлографический анализатор у нас был свой, быстро причину нашли.

Пришлось перепроектировать на сборную секцию с раздельным охлаждением. Дороже, сложнее в сборке, но работает. Этот случай теперь у нас в компании ООО Чэнду Синьчжи Индастриз — хрестоматийный пример, почему иногда монолитность — враг надёжности. Принцип ?выживание за счёт качества? проверяется именно в таких моментах, когда сроки горят, а ты переделываешь.

Оборудование — не панацея, а инструмент

У нас на сайте написано про обрабатывающие центры, лазерные сварки, 3D-принтеры. Клиенты любят это видеть. Но правда в том, что для прецизионных стеклянных изделий ключевым часто становится не самый дорогой станок, а, условно говоря, навык оператора, который настраивает плазменную наплавку для ремонта кромки.

Вот реальная ситуация: на форме для бутылок элитного алкоголя появился микроскол на кольце горловины. Серийное производство стоит. Вести новую плиту? Месяц. Мы сняли форму, сделали анализ твёрдости вокруг скола, затем — наплавку в контролируемой атмосфере на специальном аппарате, и потом, что критично, — доводка вручную до исходного профиля с помощью копира и шаблона. Не ЧПУ, а именно ручная работа с микрометром. Форма вернулась в строй через неделю и отлила ещё полмиллиона бутылок.

Поэтому наша цель ?становление образцом элитных пресс-форм? — это не про стенд с роботами. Это про умение комбинировать технологии, где-то отступая к ручным методам, чтобы сохранить функциональность литьевой формы. Лазерный сканер выявляет проблему, но решает её часто человек с инструментом.

Взгляд в будущее: интеграция и данные

Куда движется отрасль? Мне видится, что ведущий литьевые формы становится всё более цифровым, но не в смысле автоматизации, а в смысле сквозных данных. Сейчас мы в ООО Чэнду Синьчжи Индастриз пробуем вести цифровой паспорт на каждую сложную форму.

Что в нём? Не только чертежи. А история обработки: какие режимы резания применялись на пятикоординатном станке для сложного текстурированного пуансона. Параметры термообработки. Результаты проверок на сканере в разные моменты цикла. Даже журнал обслуживания и ремонтов. Когда клиент через год просит сделать аналогичную форму или восстановить старую, эти данные экономят месяцы.

Для изделий вроде изоляторов или оптических элементов это особенно важно. Там допуски жёсткие, а поведение материала стекла может меняться от партии к партии сырья. Имея историю, можно адаптировать форму, подкорректировав температурные зоны. Это уже не просто изготовление оснастки, а создание системы для её жизненного цикла. Вот что, на мой взгляд, и будет отличать просто производителя от того, кто действительно ведёт в этом сегменте. Не просто сделать, а сделать так, чтобы форма жила долго и предсказуемо, отливая те самые прецизионные стеклянные изделия, которые ни у кого не вызывают вопросов.