автор:

Технологии

Гибка акрила на струне

Изгиб листа вдоль прямой линии, сделанный правильно, придает согнутой из акрила объемной конструкции визуально привлекательный вид. Этот метод широко используется для изготовления ценников, подставок под товары, стоек для компакт-дисков, настольных визитниц, многоуровневых горок, карманов для рекламных стоек и стендов, разнообразных держателей (односторонних, двусторонних холдеров) для прайс-листов, меню и другой рекламно-информационной продукции. Иногда изделия получаются с явными дефектами. Наиболее часто встречаемые – это искривленные ребра по дуге вдоль линии гибки, выпуклость на внутреннем угле, неодинаковые радиусы закругления на одинаковых заготовках, наличие пузырьков и волосных трещин. Только владение правильными приемами гибки, знание особенностей нагрева и свойств акрила позволяют избежать дефектов и достигнуть оптимального результата.

Для самого простого метода формования — сгибания по линии, заготовки из акрилового листа нагреваются вдоль узкой прямой зоны с помощью раскаленной натянутой проволоки, затем сгибаются на требуемый угол и выдерживаются в таком согнутом положении, пока полностью не остынут. Нагреватель располагается на определенном расстоянии от поверхности листа, так чтобы образуемая ширина зоны нагрева соответствовала толщине листа. Оптимальная ширина зоны нагрева должна составлять не менее трех толщин листа. Обычно односторонний линейный нагреватель применяется для толщин меньше или равных 5 мм. При большей толщине акрила используется два нагревателя с обеих сторон или лист после разогрева одной стороны переворачивается на другую. Сторона, которая разогревается последней, должны быть на выпуклой части при гибке.

Натянутая нихромовая проволока при прохождении тока разогревается докрасна. Тепло от проволоки передается акриловому листу, который за доли минуты разогревается до температуры пластичности. Если температура листа становится слишком большой (идет дым), то возможно появление пузырьков в разогретой зоне и оплавление торцевых краев листа.

После достижения температуры размягчения акрила лист можно легко согнуть на нужный угол, зафиксировать его на некоторое время в неподвижном состоянии, пока лист не остынет.
Особенности гибки на струне

Как вы думаете, имеет ли значение, относительно какого направления листа, т.е. вдоль или поперек экструзии, следует располагать линию изгиба? Многие вообще не обращали внимание на этот нюанс и недоумевали, почему иногда возникает эффект сабли на одних заготовках, а на других — нет, несмотря на то, что они были вырезаны из одного и того же листа акрила. Давно замечено, что из-за усадки материала при нагреве очень сложно согнуть узкий борт (до 3 см), особенно вдоль направления экструзии акрила на большой длине. В этом случае линия сгиба остается дугообразной. Если лист из литого акрила, то разницы нет, относительно какого направления производить изгибание. А если из экструдированного листа, то отличие есть и довольно значительное.При нагреве на струне холодные боковые части акрила удерживают узкую нагретую полоску посредине и поэтому она из-за сильного градиента температуры и усадки приобретает сильное внутреннее напряжение. Когда линия ребра детали располагается вдоль экструзии, получают довольно сильно напряженный участок. При достаточно длинном ребре с очень узкой зоной разогрева иногда возникают трещины. Растрескивание может проявиться не сразу после остывания, а со временем. В поперечном направлении гибки относительно направления экструзии внутреннее напряжение значительно меньше и трещины (волосные трещины) редко возникают. Величины напряжений в одном и другом случае отличаются в несколько раз и после гибки на струне всегда присутствуют в любом акриловом пластике. При контакте напряженного ребра с некоторыми растворителями могут возникнуть трещины. Это может произойти в последующих процессах, например при склеивании клеем на сольвентной основе, попадании растворителя или краски на поверхность участка акрила, подверженного такой гибке.

Рис.1. Эффект «сабли» из-за усадки акрила.

Для снятия напряжения требуется произвести отжиг в печи. Литой акрил более стойкий к растрескиванию и, если предполагается, что контакт с растворителем маловероятен, то отжиг обычно не производят.

Для устранения эффекта сабли нужно уменьшить зону разогрева. Для этого перед гибкой достаточно выфрезеровать V-образный паз по линии изгиба на глубину ½ толщины листа. Инструмент – гравировальная пальчиковая фреза с углом 90-100° или больше в случае углов сгибания больше 90°. После гибки при необходимости паз заполнить полимерным 2-х компонентным акриловым клеем средней или низкой вязкости. Если требуется согнуть длинный и узкий борт, то идеальной гибки добиться трудно. Даже если согнуть широкий борт, а затем лишнее обрезать, все равно эффект сабли остается, хоть и выражен слабее.

Рис.2. Вид согнутого на струне акрила после фрезеровки V-образного паза.

Еще одна неприятность, которая иногда появляется при гибке – это возникновение пузырьков, несмотря на то, что перегрева не происходило. Причина кроется во влаге, накопившейся за время пребывания материала во влажной атмосфере. Перед гибкой на струне рекомендуется произвести сушку акрила, так как влажный материал при быстром нагреве может образовывать пузырьки.
Отжиг напряженных изделий

Отжиг акрила предназначен для удаления внутреннего напряжения. При термических видах обработки: термоформовании, гибки на струне, лазерной порезке и газопламенной полировке возникают наиболее сильные напряжения. Для снятия напряжения в листах или изделиях их нагревают в печах до температуры ниже точки размягчения примерно на 20 °C. Выдерживают определенное время, которое зависит от толщины, а затем медленно охлаждают. Слишком быстрое остывание приводит к образованию градиентного распределения температуры от поверхности вглубь листа, что приводит вновь к возникновению напряжения. Скорость остывания акрила после отжига должна быть не более 10 °C в час. Охлаждение производится в той же печи до температуры ниже 60 °C.
Характерные дефекты

При гибке возможны несколько видов нарушений, при которых получается изгиб колена неправильной цилиндрической формы.

Рис.3. Типичные дефекты при гибке акрила на струне

Нет плавности изгиба, на колене образуются ступеньки (рис.3а).

Такое происходит на толстых листах из-за недостаточного разогрева внутренней стороны, и резкой зоны между нагретой и холодной частью. Акриловый лист сильно растягивается, что приводит к уменьшению толщины листа на колене. Для устранения дефекта желательно убрать резкие температурные перепады, например, под «холодные части» акрила вблизи зоны нагрева, которые напрямую не нагреваются струной, подложить полосы металла, которые, разогреваясь от струны, передают тепло акрилу. Другой способ — увеличить время нагрева при меньшей мощности, тогда накапливаемое тепло в акриле сможет распространиться более равномерно на ближайшие области.

Невоспроизводимость радиуса вдоль линии изгиба (рис. 3б).

Причина этого кроется в слишком широкой зоне разогрева или перегрев. Возможно также неоднородный нагрев вдоль линии изгиба. И, наконец, сильное и неравномерное давление во время сгибания, особенно, когда лист уже принял нужное положение угла. Этот дефект можно полностью устранить, если сузить зону разогрева и уменьшить температуру. Когда заготовка сгибается и выставляется в формообразующий угол, нет необходимости вдавливать лист в угол. Таким способом нельзя уменьшить радиус, но зато легко можно получить дефект искривления.

Образование выпуклости или складки внутри угла.

Этот дефект происходит, когда разогретая сторона сгибается вовнутрь угла (рис.3в). Должно быть наоборот – нагретая сторона должна сильнее растягиваться по радиусу и поэтому она должна образовывать выпуклую часть сгиба колена.

Образование скошенной фаски на торцах листа в зоне нагрева на внешней стороне колена.
Из-за усадки в зоне нагрева акрил сжимается, его габаритный размер по длине изгиба становится меньше, чем в ненагреваемых частях, поэтому на торцевых краях согнутой части образуются скосы от внутреннего угла к наружному (рис.3г). Чаще всего это проявляется на длинных изгибах. Можно избавиться с помощью фрезеровки V-образного паза вдоль линии изгиба и сужения требуемой минимальной зоны нагрева. Помогает расположение заготовки поперек направления экструзии.

Эффект дуги вдоль изгиба на большой длине.

Кроме, выше указанной основной причины – усадки, могут присутствовать другие причины, приводящие к неодинаковой температуре. Неодинаковая температура нагрева вдоль линии изгиба приводит к образованию изменяющегося радиуса вдоль линии изгиба и эффект дуги. Чтобы исключить, это необходимо выполнить следующее:

1) натянуть струну, чтобы не было провисания;

2) заменить старую струну на новую, так как со временем наработки отдельные ее части из-за выгорания становятся более тонкими и сильнее разогреваются;

3) выровнять наклон струны, чтобы она была параллельна плоскости акрила;

4) устранить неоднородность отражения тепла от окружающей оснастки.
На одинаковых заготовках разные радиусы загибов при соблюдении «одинаковых режимов нагрева».

Причина 1 – неправильный контроль условий нагрева. Лучше контролировать нагрев не по времени «на глазок», а по хронометру со звуковой подачей сигнала. Кроме того, периодически выключайте нагреватель, так как по мере разогрева окружающей струну оснастки, каждый следующий образец акрила разогревается немного быстрее. Проверьте неоднородность температуры вдоль струны через час-два прогрева, так как тепло может по-разному отражаться частями устройства нагрева под струной.

Причина 2 – неодинаковые условия гибки. Время от окончания нагрева до начала гибки могут сильно отличаться для каждой заготовки. Кроме того, скорость гибки также может влиять на радиус закругления. Старайтесь точно воспроизводить скорость движения загибаемой кромки – быстрый и медленный загиб дают разный радиус.

Причина 3 – неодинаковая ориентация направления экструзии листов относительно струны. При порезке листа на заготовки желательно на каждом куске пометить направление и размещать их одинаковым образом на струне.

Причина 4 — неодинаковое расположение заготовок на формообразующем элементе. Если используется зажимное устройство для листа пластика и форма, на которой производится загиб на нужный угол, следите, чтобы каждый раз лист располагался одинаковым образом. Даже небольшое смещение края согнутой заготовки перпендикулярно линии сгиба на четверть толщины листа дает отличающийся радиус изгиба от предыдущего изделия.
Растрескивание пластика в зоне изгиба.

Причина 1 – чрезвычайно сильное напряжение в пластике. Возможно из-за недостаточного разогрева, особенно, если гибка сопровождается слышимым треском. Волосные трещины могут появиться не сразу после процесса, а через некоторое время или при контакте с растворителем.

Причина 2 – слишком малый радиус изгиба. Происходит из-за узкой зоны нагрева. При изгибе акриловый лист сильно растягивается, что приводит к появлению значительного внутреннего напряжения.
Для предотвращения этого нежелательного эффекта нужно устранить перечисленные причины, а в случае требования к минимальному радиусу изгиба или необходимости дальнейших технологических операций в контакте с растворителем, изделие нужно отжечь. Следует заметить, что при отжиге напряжений в заготовках из литого акрила, они будут распрямляться. Поэтому необходимо точно контролировать и не превышать температуру 75 °C или же произвести фиксацию изделий во время отжига.

По материалам: Signweb