Формовочный сердечник

Когда речь заходит о формовочный сердечник, многие технологи сразу представляют себе идеальную геометрию, но на практике даже миллиметровый зазор между сердечником и матрицей может привести к браку целой партии бутылок. В нашей мастерской долгое время считали, что главное — точность обработки, пока не столкнулись с деформацией сердечников при термоциклировании на линии розлива водки.

Конструкционные особенности сердечников

Для серии водочных бутылок с узким горлом мы изначально применяли цельнокованые сердечники из стали H13. Но после 50 000 циклов прессования началось коробление в зоне переходника выдува. Пришлось перепроектировать сборную конструкцию с принудительным охлаждением канала — тут и выяснилось, что формовочный сердечник должен работать в тандеме с системой термостабилизации, а не как самостоятельный узел.

На заводе ООО ?Чэнду Синьчжи Индастриз? для сердечников косметических флаконов теперь используют комбинированную сборку: основание из жаропрочной стали плюс рабочая часть из порошкового сплава. Такое решение увеличило стойкость в три раза, хотя изначально были опасения по поводу разницы коэффициентов расширения.

Кстати, при обработке сложных профилей для художественных изделий иногда приходится делать составные сердечники с прецизионной подгонкой стыков. Лазерные 3D-сканеры на производстве позволяют контролировать геометрию с точностью до 5 микрон, но на практике мы допускаем ±20 мкм — иначе сборка становится нерентабельной.

Проблемы термостойкости

В 2018 году при запуске линии медицинских пузырьков столкнулись с интересным эффектом: после 7-8 часов непрерывной работы формовочный сердечник начинал 'плыть' в зоне контакта с расплавом стекла. Металлографический анализ показал образование карбидных сеток по границам зерен. Пришлось экстренно менять материал на сталь с добавкой кобальта.

Сейчас для серийного производства используем стали марки QRO-90, но для особо ответственных заказов — например, для бутылок премиум-сегмента — тестируем сердечники с плазменным напылением нитрида титана. Покрытие держится нестабильно, уже дважды переделывали технологию подготовки поверхности.

На сайте xzyg.ru есть технические отчёты по испытаниям, но там даны усреднённые данные. В реальности каждый тип стекла требует индивидуального подхода: для тёмного боросиликатного стекла, например, температурный режим сердечника должен быть на 40-50°C выше, чем для натриево-кальциевого.

Точность vs производительность

Пятикоординатные станки с ЧПУ позволяют добиться идеальной геометрии, но потом при сборке пресс-формы выясняется, что формовочный сердечник с допуском 2 мкм требует юстировки по 4 осям вместо стандартных двух. На настройку уходит до 8 часов — неприемлемо для массового производства.

Для серии осветительных приборов разработали компромиссное решение: рабочую поверхность обрабатываем с точностью 10-15 мкм, а посадочные места — с прецизионными 3 мкм. Сборка ускорилась втрое, а качество формования не пострадало.

Коллеги из цеха сборки иногда шутят, что идеальный сердечник — это тот, который можно установить за три движения ключом. На практике же приходится балансировать между технологическими возможностями и экономической целесообразностью.

Износ и восстановление

Раньше считали, что формовочный сердечник с износом более 0,3 мм подлежит замене. Но для крупногабаритных пресс-форм стоимостью свыше 2 млн рублей научились восстанавливать рабочие поверхности лазерной наплавкой. Правда, после трёх циклов наплавки стабильность геометрии уже не гарантируем.

Для бутылок ёмкостью 0,5 л с рельефным декором разработали методику локального ремонта: снимаем сердечник без демонтажа всей оснастки, шлифуем повреждённый участок и наносим износостойкое покрытие. Время простоя линии сократили с 36 до 8 часов.

Интересный момент: при восстановлении сердечников для производства изоляторов иногда выгоднее не восстанавливать оригинальные размеры, а пересчитать всю кинематику пресс-формы под изменённую геометрию. Особенно если речь идёт о морально устаревшем оборудовании.

Перспективные разработки

Сейчас экспериментируем с аддитивными технологиями — печатаем сложноконтурные сердечники на 3D-принтерах по металлу. Пока прочность недостаточна для серийного производства, но для штучных художественных изделий уже применяем. Основная проблема — пористость в зонах примыкания опорных конструкций.

Для новой линии косметических флаконов тестируем сердечники с каналами принудительного охлаждения сложной конфигурации. Традиционное сверление здесь не подходит, используем технологию селективного лазерного сплавления. Эффективность теплоотвода повысилась на 40%, но стоимость изготовления выросла в 2,3 раза.

На производственных площадках ООО ?Чэнду Синьчжи Индастриз? постепенно внедряют цифровые двойники сердечников — виртуальные модели, которые позволяют спрогнозировать износ ещё на этапе проектирования. Пока точность прогноза не превышает 70%, но даже это уже экономит до 15% на доводке оснастки.

Практические наблюдения

За 20 лет работы с оснасткой для стеклоформования убедился: не бывает универсальных решений для формовочный сердечник. То, что идеально работает с натриево-кальциевым стеклом, может полностью отказать с боросиликатным составом. Приходится каждый раз подбирать параметры заново, учитывая десятки переменных.

Самая частая ошибка молодых технологов — попытка строго следовать расчётным параметрам. На практике же нужно закладывать технологические запасы: например, для сердечников диаметром до 50 мм мы сознательно увеличиваем расчётный зазор на 0,05-0,08 мм — это компенсирует тепловое расширение в первых циклах работы.

Кстати, о тепловых деформациях: при переходе на скоростные линии формования обнаружили, что стандартные расчёты не учитывают инерционность нагрева массивных сердечников. Пришлось разрабатывать эмпирические поправочные коэффициенты — сейчас они есть только в внутренних инструкциях предприятия.