Felületstrukturálás formaadó szerszámokban

A felületstrukturálásra, vagy a sokak által csak “bőrözésnek” becézett megmunkálási eljárásra mindig is kicsit misztikusan tekintettek és tekintenek még ma is a forgácshoz, emulzióhoz és elektrolithoz szokott szakemberek. Történhetett ez egyrészről a Fotokémiai maratás “működésének” másságától is, hiszen ennek során nem konkrét és kézzelfogható, mechanikus anyageltávolítás történik, másrészről pedig az eljárás “titkosságából” kifolyólag is, hiszen a különböző felületi minták és azok technológiái sokszor védettek. Most azonban sikerült az egyik legnagyobb hazai felületstrukturálással foglalkozó cégtől Bejek Csabát megszólaltatnunk, hogy a témában kérdéseinkre válaszoljon.

Mit takar a “strukturált felület” kifejezés műanyag vagy egyéb termékeket gyártó formaszerszámokban?

Texture04Műanyagból, gumiból készült termékek felületén gyakran találkozni például műbőrutánzatú, vagy faerezetű, vagy ismétlődő geometriai formákból álló mintázatokkal, amelyek szabad szemmel is jól láthatók. Sűrűbb, kevésbé mély mintázatoknál egyszerűen csak kicsit érdesebbnek, mattabbnak tűnik a felület akár tapintásra, akár ránézésre. Azonban ha jobban megfigyeljük (például nagyító alatt) a sűrűbb mintázatokat, akkor egyes felületeknél egyenletes, homogén, míg más felületeknél egyenetlen, amorf elváltozásokat veszünk észre és fedezhetjük fel különbözőségüket, sokrétűségüket. Ezeket a felületeket szaknyelven struktúráknak nevezzük. Ha egy formaadó szerszám felülete nem polírozott vagy csiszolt, ha nem látjuk a felületén szikraerózió nyomait, akkor minden valószínűség szerint strukturált.

Miért is fontos strukturálni az alakadó szerszámokat? 

A XX. század végén, XXI. század elején robbanásszerűen fejlődött és fejlődik a műanyagipar. Egyre elterjedtebb a műanyagtermékek használata, egyre inkább nő a verseny a gyártók és szolgáltatók között. A vásárlók igényesebbek és természetesen szívesebben választják a szebb,” dizájnosabb” termékeket, ezért az értékesíteni kívánt termékek is ehhez igazodnak. A műanyagtermékek nagy többsége napjainkban már ergonomikus tervezésű és felületkezelt fröccsöntő, öntő, vagy vákuumformázó szerszámokban készülnek. Az így készült felületeknek az esztétikumon kívül gyakorlati hasznuk is jelentős, mivel egy strukturált szerszámmal gyártott műanyag- vagy gumitermék nem annyira sérülékeny, mint a kizárólag polírozott vagy csiszolt formaszerszámban készült darabok. A használati tárgyakon kevésbé látszik az apróbb sérülés, karmolás vagy ujjlenyomat. A strukturált felületeknek csúszásgátló funkciója is van; gondoljunk például egy hétköznapi szekrényfogantyúra, műanyagtalpra, vagy akár egy egyszerű nyitó fülre. Sokkal biztonságosabban, kényelmesebben használható, ha nem tükörfényes vagy sima a tárgy felülete.

Hogyan készülnek a strukturált felületek a formaszerszámokban?

Texture03A struktúrák legjelentősebb hányada precíziós kémiai maratással készül, leginkább a képzőművészek által rézkarcoknál használt maratási műveletekhez hasonlítható technikával. Azonban a struktúrák mintázatainak tervezése kézi megrajzolás helyett számítógépes grafikai tervező és szerkesztő szoftverekkel történik.   Az eljárás során a szakember az adott mintázatnak megfelelő, jól tapadó, és a marószer (sav) hatásának ellenálló anyagot visz fel a maratni kívánt felületre általában fotografikus technológiákkal.  A reakciós művelet előtt a maratandó szerszámalkatrész egyéb területeit – amelyeket nem kíván a savak hatásának kitenni -, megfelelően levédi. Ezt követően a mintázat mélysége, sűrűsége függvényében történik a felület maratása.  A marószer kémiai reakciók eredményeként fémet távolít el, így képződnek a mintázatok. Jellemzően műanyag-fröccsöntő szerszámok felületét kezelik ezzel az eljárással, de egyéb alakadó vagy présszerszámok strukturálása is eredményesen kivitelezhető.

Milyen anyagból készült formalapokat lehet strukturálni?

Texture05Egy struktúramintázat megvalósíthatósága nagyban függ az anyag (formaadó felület) minőségétől, ötvözeti összetételétől. A műanyag-fröccsöntő szerszámok anyaga rendszerint nemesfémekkel ötvözött szerszámacél, amely többnyire zárványmentes és nagyon precízen, jól maratható. Magasabb króm és nikkel tartalmú acélokat – amelyeket a korrozív polimerek fröccsöntésénél használnak – is lehet strukturálni.  Magas kéntartalmú vagy egyszerű öntvényacélokban azonban az eljárás eredményét már nagyban befolyásolhatja az acél zárványossága, nyitott szerkezete, emiatt finomabb, kevésbé porózus struktúra ilyen acélok felületén nem kialakítható. Réz, sárgaréz, berillium-réz alkatrészeket, illetve alumínium formaszerszámokat is lehet strukturálni az anyagminőség függvényében.

Egy adott mintázat elkészítése előtt elengedhetetlen az egzakt kommunikáció a megrendelő és a felületkezelő – strukturáló szakember között. Miután egyeztették az igényeket, a szakember az anyagminőség és a struktúraminta ismeretében (szükség esetén egy próbamaratást követően) tájékoztatást ad a mintázat kivitelezhetőségéről és a maratás várható eredményéről.

 A felhasznált technológia milyen más alkalmazásai lehetségesek?

OLYMPUS DIGITAL CAMERAA technológiai folyamatból adódóan nem csak struktúrákat, hanem különböző feliratokat, céglogókat, ábrákat is lehet maratni formaadó szerszámokba vagy egyéb alkatrészekbe. Napjainkban igen elterjedt és gyors a hasonló műveleteket lézergravírozással vagy CNC marással elvégezni. Előfordul, hogy a kívánt feliratot, ábrát, vagy logót olyan helyre kéri a megrendelő, amely a marógép vagy a lézernyaláb számára elérhetetlen. A problémára megoldást nyújthat a kivitelező számára a fotómaratás. Kijelenthető, hogy olyan ábra, amelyik grafikailag fekete-fehérben megszerkeszthető, az nagy valószínűséggel rá is fotózható a kívánt területre (felületi görbülettől és hozzáférhetőségtől is függ). Fontos azonban tudni, hogy a maratási reakció egy időben nem csak mélységében, hanem oldal irányban is zajlik, ezért a feliratok mélységének kialakításakor ezt figyelembe kell venni. Következésképp ilyen eljárással nem lehet több tizedmilliméter mély feliratot létrehozni, úgy, hogy közben a karakterek oldalfelülete abszolút kontúros maradjon. Javaslatom az, hogy hasonló igény esetén is feltétlenül egyeztessünk a felületkezelő szakemberrel mielőtt árajánlatot kérünk.

Milyen felületi struktúrák közül választhat a lehetséges megrendelő és hogyan juthat információhoz ezekkel kapcsolatban?

Texture07Mivel felhasználási területük igen széles és az igények is változóak, ezért nagyon széles a különböző struktúramintázatok palettája is. Több száz különböző mintázatú, mélységű és fényességű struktúra közül választhat a megrendelő. A leggyakrabban választott mintázatokat katalógusba szedve meg lehet tekinteni. Egy adott struktúramintázat kódszáma alapján beazonosítható a pontos, előre kikísérletezett technológiai folyamat, melynek ismeretében egyszerűbben és jelentős időmegtakarítással kivitelezhető a kívánt felület. Természetesen szakembereink egyedi megrendelői igények megtervezését és kivitelezését is vállalják. A lehetőségek száma úgymond végtelen. A mintázat kiválasztásánál nagyon fontos szempont a formaszerszám strukturált felületeit adó oldalain a megfelelő rézsű. A kúposság minimális szöge a mintázat mélységének, durvaságának függvénye. Ezenkívül azzal is tisztában kell lenni, hogy a felületstrukturálási technológiákkal létrehozott mintázatoknál – a technológia lehetőségeit és korlátait is figyelembe véve – a legfontosabb szempont a megfelelő optikai hatás elérése és nem minden esetben a mikroszkopikus egyezés.

Lehet-e a strukturált felületű szerszámalkatrészeket javítani, illetve az elhasználódott, elkopott struktúrákat javítani, felújítani?

A termelési folyamat során kifényesedett, parafingőztől, gázok képződésétől elszíneződött, esetleg a szerszámok tárolása közben vagy korrozív műanyagok hatása miatt enyhén oxidálódott strukturált felületű formabetétek nagyon sok esetben vegyi tisztítással illetve fényességük homogenizálásával újra használhatóvá tehetők. Amennyiben a kopás mértéke nem haladja meg a tűréshatárokat, lehetőség van a felújításra. Ha a kopás mértéke nagyobb a tűrések által elfogadottnál csak a felület eltávolítása (felcsiszolása) és új felület létrehozása hozhat elfogadható megoldást. Minden felületjavítási művelet egyedi, így a struktúra javítására vagy felújítására vonatkozó javaslatot kizárólag a felületkezelő szakember tehet a megrendelővel történt egyeztetést követően. Szinte minden esetben, ha a formaadó szerszámalkatrészek javításra szorulnak, elkerülhetetlen a fazonos részek hegesztése (ehhez kapcsolódó hegesztési utómunkák elvégzése) vagy forgácsolása (akár szikra, akár hagyományos). Ezen megmunkálások során a struktúra sérülése kivédhetetlen. Ilyen esetben is csak a felületkezelő szakemberek tudnak lehetséges felületjavítási megoldást kínálni az előzőleg elvégzett javítási műveletek pontos ismeretében. Javasolt a felületkezelő véleményét kikérni még a javítási folyamat megkezdése előtt.

Reméljük, hogy az itt olvasottakkal hozzájárulhattunk ismereteik bővítéséhez és hasznos információval segíthetjük  Amennyiben az eddig leírtak nem elégítették ki kíváncsiságát vagy konkrét  kérdései vannak a témával kapcsolatban, kérjük forduljon bizalommal a B.C. Impex Kft. szakembereihez az alábbi elérhetőségek bármelyikén.

B.C. Impex Kft.
Web: www.bcimpex.hu
E-mail: info@bcimpex.hu