Какво е шприцмашина? Принцип на работа и основни агрегати

Шприцмашината за пластмаси е производствена машина, която нагрява и разтопява пластмасова суровина под формата на гранули, впръсква я под налягане в гнездото на шприцформата и изхвърля изделието от шприцформата, след като то се охлади и втвърди. Повечето пластмасови изделия около Вас се произвеждат по този метод: калъфи за телефони, спринцовки, кофи, брони на автомобили, капачки, конектори.

Това, което отличава метода от другите методи за формоване на пластмаси, е способността му да произвежда едно и също изделие с висока повторяемост и в кратки цикли. След като шприцформата е изработена, започва производство, което се повтаря за броени секунди.

Как работи? Етапите на цикъла на шприцване

Цикълът на шприцване се състои от шест етапа, които се повтарят непрекъснато:

Четвъртият етап е особено важен. Охлаждането обикновено заема повече от половината от времето на цикъла, а тъй като пластификацията протича успоредно с това време, тя не удължава цикъла. Затова повечето усилия за съкращаване на времето се съсредоточават върху охлаждането.

Частите на машината

Шприцагрегат

Агрегатът, в който суровината се разтопява и се вкарва в шприцформата. Гранулатът пада от бункера в цилиндъра; въртящият се в цилиндъра шнек едновременно придвижва материала напред и го разтопява с топлината от триенето и от нагревателите. Възвратният клапан на върха на шнека не позволява на стопилката да се връща назад по време на впръскването — тази малка част пряко определя постоянството на теглото на впръскване.

Две стойности определят капацитета на агрегата: диаметърът на шнека и обемът на впръскване. Очаква се теглото на впръскване да остава в рамките на около 20–80% от капацитета на шнека. При много малки дози материалът престоява дълго в цилиндъра и се разгражда; при много големи дози не остава възглавница за задържането.

Затварящ агрегат

Агрегатът, който държи шприцформата затворена срещу налягането на впръскване. Капацитетът му се изразява в тонове и е първият критерий при избора на машина. Ако силата на затваряне е недостатъчна, шприцформата леко се отваря в момента на запълването и по делителната повърхност излизат изпресовки.

Механично има две основни конструкции: колянно-лостовите системи са бързи и енергийно ефективни; двуплочовите системи предлагат по-дълъг ход на отваряне и по-компактно тяло за големи шприцформи.

Управление

Блокът, който управлява параметрите температура, налягане, скорост и положение. Повторяемостта в голяма степен е негова задача; възможността хиляда изделия да се произведат с едни и същи параметри зависи от прецизността на управлението.

Задвижване

Определя как се създава движението и е основният фактор за енергийната консумация. Сервохидравличните системи включват помпата само при нужда; изцяло електрическите машини изобщо нямат хидравлично масло и всяко движение се извършва от серводвигатели.

Какво означава силата на затваряне в тонове?

Когато за машина се казва „180 тона“, това изразява най-голямата сила, която затварящият агрегат може да приложи. За да разберете защо е нужна тази сила, трябва да погледнете какво се случва в момента на запълването.

Докато стопилката запълва гнездото, тя оказва налягане върху повърхностите на шприцформата и това налягане се стреми да отвори шприцформата. Задачата на затварящия агрегат е да преодолее тази тенденция и да държи шприцформата затворена. Ако силата е недостатъчна, шприцформата се разделя с микрони в момента на запълването и по делителната повърхност излизат изпресовки; операторът често приема това за дефект на шприцформата, а всъщност проблемът е в размера на машината.

От това следват два практически извода:

• Решаващо е не теглото на изделието, а площта, която то представя перпендикулярно на посоката на отваряне на шприцформата. Тънък, но широк капак може да изисква по-голяма сила на затваряне от тежък, но малък детайл
• Видът на материала също променя силата; пластмасите с ниска течливост изискват по-високо налягане, за да запълнят шприцформата

Има граница и в обратната посока. Идеята, че „голямата машина върши всяка работа“, е често срещано заблуждение: прекалено голямата сила на затваряне трайно увеличава инвестицията и сметката за енергия, а понеже при малки дози материалът престоява дълго в цилиндъра, се нарушава описаната по-горе граница за капацитета на шнека.

Можете да изчислите силата, необходима за Вашето изделие, с калкулатора за сила на затваряне.

Кои материали се преработват?

Почти всички термопласти могат да се шприцват. Най-разпространени са PP, PE, PS, ABS, PA (найлон), PC, POM, PET и TPE. Видът на материала влияе не само на температурните настройки, но и на оборудването на машината:

• Хигроскопичните материали (PA, PC, PET, ABS) трябва да се изсушат преди преработката
• Корозионните материали (PVC) изискват специални материали за шнека и цилиндъра
• Абразивните пълнители (стъклени влакна) съкращават живота на шнека и изискват закалено оборудване

Защо е толкова разпространено?

Силните страни на метода са възможността да се произвежда сложна геометрия в една стъпка, високата повторяемост, малкото труд на изделие и възможността леяковият материал да се оползотвори.

От друга страна, цената на шприцформата е висока и тази цена се разделя на произведеното количество. Затова шприцването не е икономично за малки количества; логиката на метода се основава на серийното производство.

Машината сама по себе си не е достатъчна

Шприцмашината е центърът на линията, но не и единствената ѝ част. Ако суровината е влажна, и най-добрата машина произвежда дефектни изделия; ако съотношението на цвета се отклонява, цветът на изделието не съвпада; ако температурата на шприцформата не се контролира, изделието се изкривява.

Пълната линия включва следните звена: подкачване на суровината, системи за сушене, дозиране, темпериране на шприцформата, управление на горещи канали при многогнездни шприцформи и бързо закрепване на шприцформите за съкращаване на времето за смяна.

Следваща стъпка

След като е ясно какво е машината и как работи, следващата стъпка е да определите подходящите за Вашите нужди сила на затваряне и серия. Всички модели са изброени с диапазоните на силата на затваряне на страницата серии шприцмашини за пластмаси; статията, която разглежда стъпка по стъпка критериите за избор, е как да изберем шприцмашина за пластмаси.

Ако се интересувате от съкращаване на времето на цикъла, вижте ръководството за времето на цикъла; ако искате да изчислите производствената себестойност, вижте статията изчисляване на себестойността на изделие.