Удосконалення технології виготовлення металевих штампів для підвищення їх тиражостійкості

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ ДРУКАРСТВА

УДК 655 (088.7) + 676.067.1

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Удосконалення технології виготовлення металевих штампів для підвищення їх тиражостійкості

05.05.01 - машини і процеси поліграфічного виробництва

Іванчишин Галина Михайлівна

Львів - 2011

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано на кафедрі технології друкованих видань

і паковань Української академії друкарства Міністерства освіти

і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

Маїк Володимир Зіновійович,

Українська академія друкарства,

проректор з наукової роботи (м. Львів)

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Регей Іван Іванович,

Українська академія друкарства,

завідувач кафедри машин і технологій пакування (м. Львів)

кандидат технічних наук, доцент

Запоточний Василь Йосипович,

Національний університет

«Львівська політехніка»,

старший науковий співробітник,

доцент кафедри захисту інформації

Захист відбудеться «05» травня 2011 р. о 14 год.

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.101.01 при Українській академії друкарства за адресою: 79020, м. Львів, вул. Підголоско, 19, ауд.101.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Української академії друкарства за адресою: 79008, м. Львів, вул. Підвальна, 17.

Автореферат розіслано « 04 » квітня 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

Д 35.101.01В. Ц. Жидецький

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У видавничо-поліграфічній галузі останнім часом створюють спеціалізовані виробництва для виготовлення етикеткової та пакувальної продукції. При виготовленні такої продукції застосовують спеціальні машини і устаткування, а для її оздоблення - процеси тиснення позолотними пресами, металевими штампами та спеціальними матеріалами.

Етикетково-пакувальну продукцію друкують великими тиражами і досить часто впродовж багатьох років її дизайн залишається незмінним. Відповідно, для друкування таких тиражів високої якості необхідно виготовити не один, а декілька штампів, що пов'язано з їх недостатньою тиражостійкістю для забезпечення високої якості продукції.

Згідно з технічними вимогами до якості готової продукції, точність відтворення зображення протягом всього тиражу повинна бути однаковою. У процесі виготовлення етикеткової і пакувальної продукції у штампах для гарячого тиснення змінюються геометричі розміри друкувальних елементів, на них утворюються механічні дефекти і відбувається їх руйнування при друкуванні великими тиражами. Тому наявні технології не забезпечують необхідної тиражостійкості та якості продукції. З урахуванням цього та особливостей процесів тиснення на етикетковій та пакувальній продукції актуальною є наукова задача удосконалення технологічних процесів виготовлення штампів для підвищення їх тиражостійкості.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота пов'язана з темою «Інтенсифікація технологічних процесів поліграфічного виробництва», що розвивається на кафедрі «Технології друкованих видань і паковань» Української академії друкарства і відповідає Закону України «Про пріоритетні напрями інноваційної діяльності в Україні» №433-IV від 16 січня 2003 р. та «Основним напрямам науково-технічного розвитку книговидання і преси до 2010 р.», затвердженим наказом Державного комітету теле- та радіомовлення України №180 від 21 липня 2003 р.

Робота виконувалась за спільним україно-китайським науково-дослідним проектом №M/218-2006 від 24 липня 2006 р. «Розробка методів і технологій контролю якості друкованої і пакувальної продукції». Особистий внесок здобувача полягає в апробації методики оцінки якості друкувальних форм, яка використовується при визначенні якості штампів для виготовлення етикеток і паковань.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є удосконалення технологій виготовлення металевих штампів для тиснення та підвищення їх зносостійкості і тиражостійкості.

Поставлена мета дослідження зумовила такі завдання:

- проаналізувати сучасні технології виготовлення та використання штампів для тиснення, наукові дослідження та прикладні розробки щодо тиражостійкості друкувальних форм;

- обґрунтувати вибір матеріалів для удосконалення технологій виготовлення штампів;

- провести дослідження та розробити аналітичні залежності процесів зношення штампів;

- дослідити вплив матеріалів штампів на їх стійкість до тиснення та розробити математичну модель цього процесу;

- удосконалити технологію виготовлення штампів та апробувати її у виробничих умовах.

Об'єкт дослідження -- технологія оздоблення етикетково-пакувальної продукції тисненням.

Предметом дослідження є закономірності зміни конфігурацій і розмірів друкувальних елементів штампів виготовлених за традиційними та удосконаленими технологіями в процесі тиснення; математичні моделі процесів зношення і тиснення; удосконалення технологічного процесу виготовлення штампів.

Методи досліджень. Штампи для дослідження виготовлені за традиційною і вдосконаленою технологіями з використанням спеціально розроблених тест-шкал.

Дослідження зношення штампів здійснювали за допомогою приладу «ИМР», вимірювання проводили на електронних вагах «AXIS» (Польща), а їх тиражостійкість - тисненням на тигельному пресі «ADAST GRAFOPRESS» з вимірюванням друкувальних елементів методом оптичної мікроскопії з застосуванням системи, яка складається з мікроскопа МБИ-3, камери «CCTV Camera Vizion», під'єднаної до ПК з програмним забезпеченням «Fly 2000 - TV». Внутрішні напруження визначали методом фотопружності, точність відтворення полів роздільної здатності штампів визначали приладом «Флексометр», структуру металевих штампів - методом електронної мікроскопії, мікротвердість штампів - приладом ПМТ-3, технологічні параметри штампів: товщина вимірювалась мікрометром 0-25 мм, видільна і роздільна здатність - мікроскопом МБИ-3. Експериментальні дані опрацьовані за допомогою комп'ютерної системи «Excel» та «Origin 7.0» з описом результатів регресійними рівняннями та поліномами.

Наукова новизна отриманих результатів:

1. Вперше виявлено закономірності впливу виду формних матеріалів для виготовлення штампів для тиснення на етикетково-пакувальній продукції на їх зносостійкість, що полягають в різній швидкості їх зношування і описуються залежностями Лоренца, Больцмана, Гауса та поліномами ІІ-го порядку.

2. Виявлено закономірності зміни друкувальних елементів штампів для тиснення на етикетково-пакувальній продукції, що залежать від концентрації напружень та виду формних матеріалів, які описуються залежностями Лоренца, Больцмана, Гауса та поліномами ІІ-го порядку.

3. Удосконалено технології виготовлення металевих штампів для тиснення на етикетково-пакувальній продукції:

- введенням прямокутно-трапецієподібної форми друкувальних елементів;

- попередньою деформацією стисканням;

- хімічним осадженням зміцнювального покриття.

4. Вперше для штампів, виготовлених за удосконаленими технологіями, встановлено закономірності зміни показника інтенсивності стирання, питомого зношення за масою і об'ємом, градієнта швидкості зношення, а також зміни висоти і ширини друкувальних елементів штампів залежно від кількості робочих циклів.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені технологічні рекомендації щодо удосконалення технології виготовлення металевих штампів, внесені в 3 технологічні інструкції, які затверджені на поліграфічних фірмах-виробниках штампів та апробовані на поліграфічних підприємствах. Технологічні рекомендації захищені патентами України: №37427 «Спосіб виготовлення штампів для тиснення шляхом введення прямокутно-трапецієвидної форми друкувальних елементів», №39743 «Спосіб визначення величини графічних спотворень на відбитку при тисненні фольгою», №39738 «Спосіб отримання комбінованого покриття на металевих сплавах», №40473 на корисну модель «Спосіб виготовлення металевих штампів шляхом попереднього стиску формного матеріалу».

Розроблено алгоритм і комп'ютерну підсистему моделювання графічних спотворень друкувальних елементів у системі „оригінал - відбиток” з урахуванням глибини тиснення, кута нахилу друкувальних елементів, коефіцієнта лінійного розширення матеріалів.

Результати роботи використані в науково-дослідному проекті №M/218-2006 від 24 липня 2006 р. «Розробка методів і технологій контролю якості друкованої і пакувальної продукції» з Пекінським Інститутом графічних комунікацій (Китай).

Особистий внесок здобувача. Основні наукові результати, що становлять зміст дисертаційної роботи, отримані автором самостійно. Організація та проведення досліджень здійснені за безпосередньої участі автора.

У публікаціях у співавторстві здобувачці належать [1, 2, 3, 8, 9, 10] - ідеї, пошук, узагальнення та систематизація поданої інформації; [4, 5, 6, 7] - експериментальні дослідження, аналіз і розрахунок даних, висновки; [11 - розроблено прямокутно-трапецієподібну форму друкувальних елементів штампів; [12] - запропоновано хімічне осадження спеціального покриття на латунний штамп для підвищення тиражостійкості; [13] - ідея визначення графічних спотворень із врахуванням всіх технічних параметрів тиснення, [14] - ідея підвищення тиражостійкості штампів шляхом попереднього стиску формної пластини.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати дисертаційної роботи апробовані на міжнародних науково-практичних конференціях «Квалілогія книги» (Львів, 2005-2008 р.р.); науково-технічних конференціях студентів і аспірантів «Друкарство молоде» (Київ, 2005-2008 р.р.); науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу, наукових працівників і аспірантів УАД (Львів, 2005-2008 р.р.).

Публікації. За результатами наукових досліджень опубліковано 14 робіт, у т. ч. 6 - у фахових виданнях, тезах 4 доповідей, 4 патентах.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, загальних висновків і додатків. Обсяг рукопису 116 сторінок, у тому числі 62 рисунків, 9 таблиць. У бібліографії наведено 113 найменувань літературних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У Вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету та завдання дослідження, наукову новизну і практичну цінність, наведено основні наукові і практичні результати досліджень та апробації роботи.

У першому розділі - Сучасний стан та проблеми оздоблення друкованої продукції тисненням - проаналізовані наукові дослідження та прикладні розробки таких відомих науковців як О.М. Величко, І.А. Давидов, І.П. Попрядухін, В.А. Коган, Т.Г. Осипова, Е.Т. Лазаренко, О.Ф. Розум, В.С. Лапатухін, Р.І. Мервінський, Н.Н. Полянський, А.А. Семіонов та ін., а також систематизовано виробничий досвід виготовлення та використання штампів, визначена потреба промисловості у вдосконаленні цих технологій для досягнення підвищеної тиражостійкості при друкуванні етикеткової і пакувальної продукції. Наведено класифікацію способів оздоблення друкованої продукції, класифікацію технологій та матеріалів для виготовлення штампів,

Виявлено потребу в подальшому розвитку досліджень зносостійкості та тиражостійкості друкувальних форм з урахуванням особливостей виготовлення та використання штампів для тиснення. Теоретичним підґрунтям таких досліджень є фундаментальні наукові положення теорії тертя та зношення, що розвинуті в роботах Б.І. Костецького, І. В. Крагельського та ін.

Сформульована робоча гіпотеза досліджень, яка спрямована на здійснення мети та завдань роботи, що викладені в загальній характеристиці роботи.

У другому розділі - Обгрунтування та вибір методів експериментальних досліджень - описано тестову фотоформу, матеріали, технології і устаткування для виготовлення металевих штампів. Оцінено точність відтворення фотоформи на таких штампах, обрано показники зносостійкості та тиражостійкості штампів, розроблена методика їх експериментального визначення та комп'ютеризована обробка результатів досліджень.

У роботі використана розроблена В.З. Маїком оригінальна тестова фотоформа (патент №13123), що містить штрихові та точкові елементи різної величини.

Для виготовлення штампів обрані формні матеріали: магнієвий сплав, латунь, сталь, мікроцинк, мідь. Виготовлення штампів з цих матеріалів здійснювалось за традиційною технологією і діючими технологічними інструкціями та нормативними документами таких підприємств, як: НВТ «ППП» (Львів), ВКФ «Репротехніка» (Київ), «Принт Типография» (Москва).

Оцінка точності відтворення елементів тестової фотоформи на металевих штампах здійснена в умовах підприємства «НВЦ «Альфа» (Москва), на сканувальному пристрої «Флексометр» з обробкою результатів вимірювань за спеціально розробленим пакетом програм «Polosa» для оцінки якості друкувальних елементів.

Для виявлення впливу природи формних матеріалів на їх зносостійкість виміряно зміни маси цих матеріалів при зношуванні на приладі ИМР-1 з реєстрацією цих змін електронними вагами фірми «AXIS» (Польща), структуру металу визначали методом електронної мікроскопії.

Апроксимацію одержаних графічних залежностей здійснено за програмою «Origin 7.0».

Вплив природи формних матеріалів та кількості тиснень на тиражостійкість вивчали з використанням тигельної машини «ADAST GRAFOPRESS» (Чехія).

Зміни розмірів елементів штампів та їх висоти вимірювали методом оптичної мікроскопії з застосуванням системи, яка складається з мікроскопа МБИ-3, камери «CCTV Camera Vizion», під'єднаної до ПК з програмним забезпеченням «Fly 2000- TV», внутрішні напруження виміряно методом фотопружності, структуру металевих штампів - методом електронної мікроскопії, мікротвердість - приладом ПМТ-3.

Виготовлення штампів зі спеціально запропонованим тиражостійким профілем елементів здійснювали за патентом України №37427 в умовах фірми «НВТ ППП» на фрезерному верстаті фірми «KUHLMANN» (ФРН), а зміцнювальне покриття наносили (патент України № 39738) в умовах лабораторії Української академії друкарства.

Апробація та застосування рекомендацій щодо підвищення тиражостійкості штампів проведені в лабораторних умовах УАД, ПП «СаЮл», «Пантехно», ТзОВ «Укрпол».

У третьому розділі - Зносостійкість металевих штампів при зношенні - здійснено вивчення матеріалів для виготовлення штампів, результати дослідження зносостійкості яких зображені на рис.1.

а б

Lt) у=y₀+(а/(w sqrt(PI/2))) exp(-2 ((x-xc)/w)²) Lt) y = а₂ + (а₁-а₂)/(1 + exp((x-x₀)/dx

Mg) y = y₀ + (2а/PI) (w/(4 (x-xc)² + w²)) Mg) y = y₀ + (2а/PI)(w/(4(x-xc)² + w₂))

Cu) y = а + в₁х + в₂х² Cu) y = а + в₁х + в₂х²

St) y = а₂ + (а₁-а₂)/(1 + exp((x-x₀)/dx)) St) y = а₂ + (а₁-а₂)/(1 + exp((x-x₀)/dx))

Zn) y = а₂ + (а₁-а₂)/(1 + exp((x-x₀)/dx)) Zn) y=y₀ +(а/(wsqrt(PI/2)))exp(-2((x-xc)/w)²)

В г

Рис. 1. Вплив кількості циклів тертя на: а - питоме зношення за масою (I_m); б - питоме зношення за об'ємом (I_v); в - градієнт швидкості зношення (?m/?n); г - інтенсивність стирання (І) формних матеріалів з магнієвого сплаву (Mg), мікроцинку (Zn), міді (Cu), латуні (Lt), сталі (St) з математичним описом

Lt) y = а + в₁х + в₂х² + в₃х³ Lt) y = а + в₁х + в₂х²

Mg) y = а₂ + (а₁-а₂)/(1 + exp((x-x₀)/dx)) Mg) y = y₀ + (2а/PI) (w/(4 (x-xc)² + w²))

Cu) y = а + в₁х + в₂х² + вх³ + в₄х⁴ Cu) y = а + в₁х + в₂х²

St) y = а + в₁х + в₂х² + в₃х³ + в ₄х⁴ St) y = а₂ + (а₁-а₂)/(1 + exp((x-x₀)/dx))

Zn) y = а + в₁х + в₂х² + в₃х³ Zn) y = а₂ + (а₁-а₂)/(1 + exp((x-x₀)/dx))

Отримані графічні залежності (рис. 1) описують регресійні рівняння різного рівня, а найкраще - поліноми ІІ-го порядку (коефіцієнти кореляції 0,97-0,99), а показники I, I_m, I_v- рівняння Гауса з коефіцієнтом кореляції (0,88-0,97). Це пов'язано з тим, що отримані на рис. 1 дані мають певні відхилення внаслідок різного характеру зношення поверхневих та глибинних шарів формних матеріалів, які пов'язані з їх природою та особливостями прокату металів для виготовлення штампів.

Штампи зі сталі зараз в Україні практично не виробляють через трудомісткість процесу і складність технології виготовлення, а мікроцинковий штамп виявився найменш зносостійким, тому для подальших досліджень обрано штампи з міді, латуні та магнієвого сплаву.

У четвертому розділі - Дослідження технологічних параметрів металевих штампів - оцінено точність відтворення тест-шкал на металевих штампах, зміни ширини елементів штампів та їх висоти при тисненні.

Аналіз точності відтворення тест-шкали, показав, що найменші спотворення друкувальних елементів досягаються при фотомеханічному виготовленні штампів та виготовлені штампів гравіруванням, що й обґрунтувало вибір для подальших досліджень мідних та латунних штампів.

На рис. 2 і 3 показано графіки, що характеризують вплив кількості тиснень (К, цикл.) на зміну ширини штрихових елементів штампів різних розмірів (штрих №1 - 1 мм; штрих №3 - 0,56 мм; штрих №5 - 0,25 мм;) та зміну їх висоти для латунних і мідних штампів.

а б

Рис. 2. Залежність відносної зміни ширини штрихових елементів металевих штампів з латуні (а) та міді (б) від кількості циклів тиснень: (штрих №1 - 1 мм; штрих №3 - 0,56 мм; штрих №5 - 0,25 мм;)



аб

Рис. 3. Залежність відносної зміни висоти штрихових елементів металевих штампів з латуні (а) та міді (б) від кількості циклів тиснень: (штрих №1 - 1 мм; штрих №3 - 0,56 мм; штрих №5 - 0,25 мм)

Як видно з рис. 2, 3, під дією навантажень тиснення відбуваються швидкі зміни висоти і ширини штрихових елементів штампів. Це пов'язано з природою формних матеріалів, а також частковою усадкою елементів і зі зміною структури металу у процесі тиснення. Стійкість елементів штампів залежить від природи металу, з якого вони виготовлені, а також від циклічних навантажень, які відбуваються при тисненні. Теоретично, на поверхні друкарського елемента реалізовується втомний механізм зношення. Тут при кожному циклі стискання відбувається елементарний акт пластичної деформації, котрий призводить до зношення і зміни структури поверхневих шарів цих елементів, що може спричинити усадку матеріалу.

Згідно з проведеними дослідженнями встановлено закономірності процесу зношення і визначено шляхи удосконалення технології виготовлення штампів з міді та латуні для тиснення на етикетковій та пакувальній продукції.

У п'ятому розділі - Удосконалення технологій виготовлення штампів для тиснення для підвищення їх тиражостійкості та зносостійкості - наведені дослідження розроблених технологій виготовлення металевих штампів підвищеної тиражостійкості та результати їх апробації.

Згідно з аналізом концепції тристадійної силової деформації і закономірності впливу напружень, які виникають у друкувальних елементах штампів, удосконалено технологічний процес виготовлення штампів введенням прямокутно-трапецієподібної форми друкувальних елементів (патент України №37427). Ці явища пояснено перерозподілом напружень у вершині елементів штампів, що доведено вимірюваннями методом фотопружності.

Новий спосіб виготовлення штампів для тиснення передбачає гравірування в 2 етапи на фрезерному верстаті. Перший етап - це гравіювання площадки, а другий - гравірування основи друкувального елемента (рис. 4).

Визначено, що зміни висоти друкувальних елементів при використанні таких штампів зменшилися в 5 разів. При їх використанні також зменшуються графічні спотворення (вони не залежать ні від глибини тиснення, ні від кута друкувального елемента). Ефективність таких штампів підтверджена як вимірюваннями методом фотопружності, так і апробацією у виробничих умовах.

Рис. 4. Фотографія прямокутно-трапецієподібного друкувального елемента

Для визначення графічних спотворень, які виникають у процесі тиснення штампами, розроблено формулу та алгоритм (патент України №11875).

де Г_{ор/відб} - графічні спотворення у системі «оригінал-відбиток», %;

Ш_ор - ширина штриха на оригіналі, мм;

Ш_ш - ширина штриха на штампі, мм;

?Х - зміна лінійних розмірів друкувального елемента під час тиснення, мм;

б- коефіцієнт теплового лінійного розширення штампа, який залежить від виду матеріалу і температури тиснення;

h - глибина втискання штампа, мм;

б - кут нахилу друкувального елемента штампа;

d_ф - товщина фольги, мм.

Згідно з проведеними розрахунками встановлено, що при використанні штампів з прямокутно-трапецієподібними друкувальними елементами графічні спотворення у процесі тиснення значно менші (рис. 5, табл. 1).

Рис. 5. Залежність величини графічних спотворень (Г,%) на відбитку (ширина штриха - 500 мкм, t=120^оС, товщина фольги - d_ф=20 мкм, кут нахилу бічних граней - б=12°) для штампів, виготовлених з різних видів металів з трапецієподібними друкувальними елементами

Таблиця 1 Графічні спотворення при прямокутно-трапецієподібній формі елемента (не залежить ні від кута, ні від глибини тиснення)

Метал	Магній	Латунь	Мідь
Спотворення (Г,%)	8,18	8,10	8,09

Другий спосіб підвищення тиражостійкості металевих латунних та мідних штампів - шляхом попередньої деформації стисканням (патент України № 40473).

Згідно з існуючою концепцією тристадійного зношення деталей, на І етапі зношення форми спричинене стисканням. Саме в цей період відбувається найбільше ущільнення металу, зміна висоти і розтискання елемента. Тому запропоновано перед виготовленням штампа деформувати стисканням формну пластину (рис. 6). Для досліджень було обрано латунну форму, твердість якої після процесу стискання під пресом становить 1,8 ГПа (до 0,9 ГПа).

а

б

Рис. 6. Мікрофотографія структури латунного штампа: а - до стискання; б - після стискання

У результаті запропонованого варіанту удосконалення зміни висоти елементів штампа зменшуються в середньому на 20%, а ширини - на 10%, питоме зношення за масою зменшилося на 70%, питоме об'ємне зношення - на 20%, градієнт швидкості зношення - на 15%, інтенсивність стирання - на 10%.

Третій спосіб удосконалення технологічного процесу - шляхом нанесення зміцнювального покриття (нікелеве осадження) на металеві латунні та мідні штампи. Після нанесення покриття формується композиційний зміцнений шар інтегральною мікротвердістю 12 ГПа. Розміри елементів обробленого таким чином латунного штампа майже не змінилися.

Як бачимо, для штампів з вихідних мідних і латунних пластин характерні зміни висоти і ширини елементів, які зростають при збільшенні кількості тиснень. Водночас після нанесення зміцнювального покриття ці зміни практично відсутні впродовж 50 і більше тисяч циклів тиснення, що уможливлює збільшення тиражостійкості, а це особливо важливо при тисненні на етикетках та пакованні.

Для вибору технічного рішення було здійснено техніко-економічний аналіз порівняння традиційних та удосконалених технологій виготовлення штампів (табл. 2). У результаті було визначено, що при використанні вказаних варіантів підвищення тиражостійкості економічний ефект зросте приблизно в 3 рази.

Таблиця 2

Показники	Значення за варіантами
	Базовий (№1)	Варіант №2 (прям.-трапец. др.елем)	Варіант №3 (деформац. стисканням)	Варіант №4 (зміцнювальне покриття)
1. Обсяг випуску продукції, відб.	50 000	50 000	50 000	50 000
2. Кількість штампів на обсяг випуску продукції, шт., (%)	10	4 (60%)	9 (10%)	4 (60 %)
3. Вартісна оцінка результатів	4189,05	4189,05	4189,05	4189,05
4. Вартісна оцінка затрат, тис. грн., (%)	3490,8	1568,56 (56%)	3140,5 (11%)	1424,5 (60%)
5. Прибуток (ефект), грн, (%).	698,35	2620,49 (73%)	1048,55 (34%)	2764,55(75%)
6. Сума капіталовклад. на обсяг випуску продукції, грн., (%)	346,5	277,43 (20%)	275,25 (21%)	172,5 (50%)
7. Трудоміст. виготовлення обсягу продукції, н/год., (%)	9,8	7,3 (25%)	9,6 (3%)	4,7 (52%)
8. Питомі витрати (на 1000 відбитків), коп.	0,8	0,39	0,78	0,35

У додатках дисертації наведено технологічні інструкції виготовлення штампів для тиснення, акти випробовування удосконалених технологій виготовлення штампів та апробація технологічних інструкцій, довідка про використання наукових результатів та практичного застосування роботи в навчальному процесі Української академії друкарства.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розв'язано актуальну наукову задачу удосконалення технологій виготовлення металевих штампів. При цьому отримані такі результати:

1. На підставі аналізу літературних джерел та технологічних процесів виготовлення і використання штампів для тиснення встановлено, що при виготовленні етикеткової та пакувальної продукції вони не забезпечують необхідної тиражостійкості і стабільності відтворення зображень для великих тиражів.

2. На основі проведених досліджень зношення штампів тертям та змін висоти і ширини друкувальних елементів обґрунтовано вибір латуні та міді в якості формних матеріалів для удосконалення технологій їх виготовлення.

3. За допомогою флексометра оцінено точність відтворення елементів тест-шкали на штампах, виготовлених за різними технологіями. Визначено, що величина графічних спотворень елементів полів з різною роздільною здатністю більша у магнієвого і мідного штампів, а найбільш точно відтворені елементи латунного штампу.

4. Встановлені закономірності зміни геометричних розмірів елементів металевих штампів залежно від кількості циклів тиснень, що пояснюється різницею їх фізико-механічних властивостей та природою формних матеріалів.

5. Обґрунтована і верифікована розрахункова формула та алгоритм визначення величини графічних спотворень при гарячому тисненні (патент України №39743).

6. Для підвищення тиражостійкості гравірованих штампів створено й апробовано модель штампа зі складним профілем елементів - прямокутних при вершині, трапецієподібних при основі (патент України №37427). Визначено, що зміни висоти друкувальних елементів при використанні таких штампів зменшилися в 5 разів. При їх використанні також зменшуються графічні спотворення (вони не залежать ні від глибини тиснення, ні від кута друкарського елемента). Ефективність таких штампів встановлена як оптико-поляризаційними дослідженнями, так і апробацією у виробничих умовах.

7. Тиражостійкість латунних штампів підвищено попередньою деформацією стисканням штампа (патент №40473), в результаті чого зміни висоти елементів штампа зменшуються в середньому на 20%, а ширини - на 10%, питоме зношення за масою зменшилося на 70%, питоме об'ємне зношення - на 20%, градієнт швидкості зношення - на 15%, інтенсивність стирання - на 10%.

8. Підвищено тиражостійкість та зносостійкість металевих латунних і мідних штампів застосуванням нікелевих хімічних осаджень (патент № 39738). Що ж до змін зношення таких штампів, то в середньому зменшилися: питоме зношення за масою (латунний штамп - у 3,5 разу, мідний - 6 разів), питоме об'ємне зношення (латунний штамп - у 3 разу, мідний - 1,7 разів), градієнт швидкості зношення (латунний штамп - у 3,5 разу, мідний - 6 разів), інтенсивність стирання (латунний штамп - у 1,3 разу, мідний - 1,5 разів).

9. Дослідження зносостійкості та тиражостійкості металевих штампів з математичним описом отриманих графічних залежностей та обґрунтованими поясненнями використані для розробки технологічних інструкцій.

10. Результати наукових досліджень впроваджені у навчальний процес Української академії друкарства з дисципліни „Основи поліграфії” для студентів усіх спеціальностей факультету видавничо-поліграфічних та інформаційних технологій.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Іванчишин Г. Дослідження впливу технології виготовлення металевих друкувальних форм тамподруку на їх якість / Г. Іванчишин, Є. Мудрак // Технологія і техніка друкарства: зб. наук. праць. - 2006. - № 1-2. - С. 92-96.

2. Іванчишин Г. Дослідження зносостійкості штампів для тиснення / Г. Іванчишин, М. Естріна, М. Демко [та ін.] // Друкарство молоде: наук.-техн. конф. студентів і аспірантів. - К., 2006. - С. 71.

3. Іванчишин Г. Зносостійкість сталевих друкувальних форм / Г. М. Іванчишин // Технологія і техніка друкарства: зб. наук. праць. - 2006. - № 3. - С. 35-37.

4. Іванчишин Г. Зносостійкість штампів для тиснення / Г. Іванчишин, В. З. Маїк // Технологія і техніка друкарства: зб. наук. праць. - 2007. - № 1-2. - С. 60-64.

5. Іванчишин Г. М. Вплив матеріалів штампів для тиснення на їх стійкість до зношення / Г. М. Іванчишин, В. З. Маїк, І. І. Дудич // Квалілогія книги: зб. наук. праць. - 2007. - С. 64-72.

6. Іванчишин Г. М. Вплив матеріалів штампів на зносостійкість / Г. Іванчишин, М. Демко // Квалілогія книги: зб. наук. праць. - Л., 2006. - С. 55-56.

7. Іванчишин Г. М. Дослідження накладостійкості металевих і фотополімерних штампів для тиснення / Г. М. Іванчишин, В. З. Маїк // Тези наук.-техн. конф. проф.-викл. складу. -- Львів, 2008. -- С. 51.

8. Іванчишин Г. М. Підвищення зносостійкості та тиражостійкості металевих штампів шляхом хімічного осадження / Г. М. Іванчишин, В. З. Маїк // Тези наук.-техн. конф. проф.-викл. складу. - Львів, 2010. - С. 14.

9. Іванчишин Г. М. Накладостійкість магнієвих штампів / Г. М. Іванчишин, М. О. Стержинська // Друкарство молоде: наук.-техн. конф. студентів і аспірантів. - К., 2008. - С. 53-54.

10. Іванчишин Г.М. Накладостійкість фотополімерних штампів / Г. М. Іванчишин, В.З Маїк, Е. Т. Лазаренко // Технологія і техніка друкарства: зб. наук. праць. -2008. - № 1. - С. 29-33.

11. Пат. 37427 Україна, МПК В 41 С 1/00 Спосіб виготовлення штампів для тиснення / Маїк В. З., Іванчишин Г. М. // Пат. 37427 Україна МПК В 41 С 1/00; Опубл. 25.11.2008. - 3 с.

12. Пат. 39738 Україна, МПК С23С 8/00 Спосіб отримання комбінованого покриття на мідних сплавах / Маїк В. З., Іванчишин Г. М., Манько О. В., Стецько А. Є. // Пат. 39738 Україна МПК С23С 8/00; Опубл. 10.03.2009.-3с.

13. Пат. 39743 Україна, МПК G01N 25/00 Спосіб визначення величини графічних спотворень на відбитку при тисненні фольгою / Маїк В. З, Іванчишин Г. М. // Пат. 39743 Україна МПК G01N 25/00; Опубл. 10.03.2009.-3 с.

14. Пат. 40473 Україна, МПК В41С 1/00 Спосіб виготовлення штампів для тиснення / Маїк В.З, Іванчишин Г.М., Дудок Т.Г. // Пат. 40473 Україна, МПК В41С 1/00; Опубл. 10.04.2009.-2 с.

АНОТАЦІЯ

Іванчишин Г.М. Удосконалення технології виготовлення металевих штампів для підвищення їх тиражостійкості. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.01 -- машини і процеси поліграфічного виробництва. -- Українська академія друкарства. -- Львів, 2011.

У дисертаційній роботі проаналізовано сучасний стан, проблеми і перспективи виготовлення штампів для оздоблення поліграфічної продукції. Обґрунтовано вибір формних матеріалів для виготовлення штампів і методики їх досліджень. Здійснено дослідження і виявлено закономірності впливу виду формних матеріалів на їх зносостійкість.

Досліджено точність відтворення елементів тест-шкали, технологічні параметри штампів, зміни висоти і ширини друкувальних елементів штампів.

Розроблено формулу та алгоритм для визначення величини графічних спотворень при гарячому тисненні.

Для удосконалення технології виготовлення штампів для гарячого тиснення і підвищення їх тиражостійкості розроблено і проведено апробацію штампа зі складним профілем елементів - прямокутних при вершині і трапецієподібних при основі, попередньою деформацією стисканням формної пластини та хімічним нанесенням нікелевого покриття.

Ключові слова: штамп, тиражостійкість, зносостійкість, технологія тиснення, оздоблення, етикетково-пакувальна продукція.

АННОТАЦИЯ

Иванчишин Г. М. Усовершенствование технологии изготовления металлических штампов для повышения их тиражестойкости. -- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.01 - машины и процессы полиграфического производства. - Украинская академия книгопечатания. - Львов, 2011.

В диссертационной работе проанализированы современное состояние, проблемы и перспективы изготовления штампов для украшения полиграфической продукции.

Установлено, что при изготовлении етикетно-упаковочной продукции большими тиражами возросли требования к качеству и стабильности печати изображений, что актуализирует вопрос повышения качества штампов, увеличения их тиражестойкости и износоустойчивости.

Обоснован выбор формных материалов для изготовления штампов и методики их исследований. Осуществлено исследование и показаны закономерности влияния вида формных материалов на их износоустойчивость.

Штампы для исследования изготовлены за традиционной и усовершенствованной технологиями с использованием специально разработанных тестовых шкал.

Исследования износа штампов осуществляли с помощью прибора "ИМР", измерения проводили на электронных весах "AXIS" (Польша), а их тиражестойкость - тиснением на прессе "ADAST GRAFOPRESS" с измерением печатных элементов методом оптической микроскопии, системы которая состоит из микроскопа МБИ-3, камеры «CCTV Camera Vizion», присоединенной к ПК с програмним обеспечением "FLY 2000 TV", внутренние напряжения измеряли методом фотоупругости, точность воспроизведения печатных элементов определяли прибором "Флексометр", структуру металлических штампов - методом электронной микроскопии, микротвердость штампов - прибором ПМТ-3. Для измерения технологических параметров штампов (толщина - микрометром 0-25 мм), выделяющая и разрешающая способность - микроскоп МБИ-3. Экспериментальные данные проработаны с помощью компьютерной системы "Excel" и "Origin 7.0" с описанием результатов регрессионными уравнениями и полиномами.

Исследованы закономерности изменения высоты и ширины печатных элементов штампов при тиснении, которые объясняются разными физико-механическими свойствами и природой формных материалов.

Проведены исследования анализа точности воспроизведения элементов тест-шкалы, технологических параметров (выделяющая и разрешающая способность, графические искажения и т.п.) обоснован выбор латуни и меди для усовершенствования технологии их изготовления.

Разработана формула и, соответственно, алгоритм для определения величины графических искажений при горячем тиснении.

Для усовершенствования технологии изготовления штампов для горячего тиснения и повышения их тиражестойкости разработали и апробировали штампы со сложным профилем элементов - прямоугольные при вершине и трапецевидные у основания. Использование таких штампов уменьшает графические искажения оттисков.

Повышение показателей тиражестойкости и износоустойчивости штампов для горячего тиснения также достигается путем предварительной деформации сжиманием формной пластины. Использование таких штампов в несколько раз повышает износоустойчивость металических штампов.

Тиражестойкость, износоустойчивость и стабильность воспроизведения изображений также достигается за счет никелевого химического осаждения на латунных и медных штампах.

Исследование износостойкости и тиражестойкости металлических штампов с математическим описанием полученных графических зависимостей и обоснованными объяснениями использованы для разработки актов испытаний и технологических инструкций.

Результаты лабораторных испытаний подтверждены производственными испытаниями и технико-экономическими расчетами, введены в учебный процесс.

Ключевые слова: штамп, тиражестойкость, износоустойчивость, технология тиснения, этикетно-упаковочная продукция.

ABSTRACT

Ivanchyshyn H.М. Improving of the metal stamps (dies) production technology for increasing of their impressions stability. - Manuscript.

Theses for the degree of Ph.D. in the specialty 05.05.01 - Printing presses and processes of printing production. - Ukrainian Academy of Printing. - Lviv, 2011.

In this Theses the current status, problems and prospects of stamps production for decoration of the printed products are analyzed. The choice of forming materials for stamps manufacturing and methods of their investigations are considered. The investigation was conducted and the patterns and laws of forming materials types influence on their durability were found.

The accuracy of the test-scale elements reproduction, technological parameters of stamps, changes in height and width of the printing stamps elements have been investigated штамп тиснення матеріал стійкість

Formula and an algorithm for determining the amount of image distortion in hot stamping were worked out.

For improving the production technology of dies for hot stamping and increasing of their impressions stability the stamp with a complex profile elements - orthogonal at the top and of the trapezium shape at the base was worked out and tested by the way of previous deformation and compression of the forming plate and chemical application of the nickel coating.

Key words: stamp, impressions stability, durability, stamping technology, decoration, labeling and packaging products.

Свідоцтво про внесення до державного реєстру

ДК № 3050 від 11.12.2007 р.

Підписано до друку 12.04.2010 р.

Формат 60Ч90/16.

Обсяг 1,16 умов. друк. арк.,

Тираж 100. Зам. №___

Віддруковано в НВЕМ УАД,

79008, м. Львів, пл. Митна, 1

Размещено на Allbest.ru