Как да съкратим времето на цикъла при шприцване

Времето на цикъла определя пряко капацитета на предприятието за шприцване. Всяка спечелена секунда се вижда в края на деня в броя изделия, а в края на месеца — в разходите на машина.

Повечето усилия за съкращаване на цикъла обаче започват от грешното място: скоростта на впръскване се увеличава, задържането се съкращава и накрая качеството страда, а спечелените секунди се плащат обратно с брак. Правилният подход е първо да се види за какво отива времето.

От какво се състои цикълът?

Таблицата казва едно нещо: печалбата е в охлаждането. Удвояването на скоростта на впръскване печели няколко процента от целия цикъл, докато една секунда, спечелена от охлаждането, е цяла секунда.

1. Времето на охлаждане и квадратичното влияние на дебелината на стената

Времето на охлаждане зависи от най-дебелото сечение на изделието и нараства с квадрата на дебелината:

t = (s² / (2 π² α)) × ln[ (8 / π²) × (Tm − Tw) / (Te − Tw) ]

• s = дебелина на стената (мм)
• α = температуропроводимост на материала (мм²/с)
• Tm = температура на стопилката · Tw = температура на стената на шприцформата · Te = температура при изваждане

Примерно изчисление

Изделие от PP, α = 0,07 мм²/с, стопилка 230 °C, шприцформа 30 °C, изваждане при 80 °C:

Когато дебелината се увеличи с 25%, времето на охлаждане се увеличава с 56%. Обратното също е вярно: намаляването на стената от 2,5 на 2,0 мм в конструкцията на изделието съкращава охлаждането с около 35%.

Практическият извод: източникът на проблема с времето на цикъла много често не е в машината, а в дебелите сечения в конструкцията на изделието. При изделие с неравномерна дебелина на стените най-дебелата точка определя целия цикъл.

2. Температурата на шприцформата — двупосочен баланс

Tw (температурата на шприцформата) във формулата влияе пряко върху времето на охлаждане. За същото изделие от PP:

Практическо правило: всяко повишаване на температурата на стената на шприцформата с 10 °C удължава времето на охлаждане с около 20%. Това е утвърдено практическо правило в отрасъла; таблицата по-горе дава същия порядък: при стъпки от 15 °C увеличението е 24% (30 → 45 °C) и 33% (45 → 60 °C), т.е. приблизително 16–22% на 10 °C. Когато решавате да повишите температурата на шприцформата, изчислете печалбата заедно с тази цена.

Охлаждането на шприцформата съкращава цикъла — но не без цена:

• Твърде студена шприцформа → недоливане, изразени линии на сливане, матова повърхност, увеличени вътрешни напрежения
• При частично кристалните материали (PA, POM, PBT) ниската температура на шприцформата понижава степента на кристалност; изделието е по-слабо и с времето претърпява допълнително свиване
• Неравномерното охлаждане (разлика между половините на шприцформата) пряко води до изкривяване

Правилният подход не е шприцформата да се охлажда колкото е възможно повече, а да се поддържа стабилно на температурата, която изисква материалът. Колебанието на температурата от цикъл на цикъл е по-вредно от самата средна стойност.

Оборудването, което постига това, са темпериращите устройства. Устройство с недостатъчен капацитет не може да задържи шприцформата на зададената стойност, когато производството се загрее; времето на цикъла се удължава в хода на смяната. Подробности: Какво е темпериране на шприцформи, разликата между вода и масло

Целеви температури на шприцформата по материали: Таблица с данни за преработка на материалите

3. Конструкция на охлаждащите канали и дебит

Колкото и добро да е темпериращото устройство, дебитът на водата е този, който изтегля топлината от шприцформата. Чести проблеми:

• Недостатъчен дебит — между входа и изхода на канала се образува голяма температурна разлика и едната страна на шприцформата остава по-гореща от другата
• Варовикови отлагания в каналите — с годините сечението се стеснява и топлопредаването намалява; в повечето предприятия това остава незабелязано
• Много кръгове, свързани последователно — тъй като водата се загрява по пътя си, последният кръг работи далеч над зададената стойност
• Канали, които не достигат горещите зони — поансоните и дълбоките участъци не могат да се охладят

Турбулентният поток отвежда многократно повече топлина от ламинарния. Увеличаването на дебита често е по-евтина печалба от повторната механична обработка на шприцформата.

4. Определете времето на задържане чрез измерване, а не на око

В повечето предприятия времето на задържане (на задържащото налягане) се държи по-дълго от необходимото за всеки случай. А налягането, приложено след като втокът е замръзнал, не допринася нищо за изделието — само удължава цикъла.

Правилното време се определя чрез претегляне: времето на задържане се увеличава стъпка по стъпка и на всяка стъпка изделието се претегля. Точката, в която теглото спира да расте, е моментът, в който втокът замръзва. Всяка секунда след нея е загубена.

Прилагане на метода стъпка по стъпка: Методи за диагностика на процеса

Изключение: при TPE и някои еластомери измерването на теглото не дава ясно плато; при тези материали за основа се използва измерването на размерите.

5. Време, спечелено с горещоканална система

При студения леяк леяковите канали също трябва да се охладят като изделието. Тъй като леякът често е по-дебел от изделието, той определя цикъла — квадратичното влияние важи и тук.

С горещоканална система:

• Времето на охлаждане на леяка изчезва напълно
• Смилането, подкачването и повторното подаване на леяка отпадат
• Загубата на материал и колебанията в качеството, причинени от мленката, се елиминират

При големите изделия каскадното (последователно) впръскване скъсява пътя на потока и така намалява и времето за запълване, и необходимото налягане.

6. Пластификацията да върви паралелно с охлаждането

Шнекът трябва да подготвя следващия удар, докато изделието се охлажда. Ако пластификацията отнема повече време от охлаждането, шнекът определя цикъла.

Какво да проверите:

• Оборотите на шнека — под границата на периферната скорост ли са? (прекомерните обороти увреждат материала)
• Обратното налягане — по-високото от необходимото обратно налягане удължава пластификацията
• Диаметърът на шнека — теглото на удара трябва да е в рамките на 20 – 80% от обема на шнека

За да изчислите оборотите, периферната скорост и времето на охлаждане със собствените си стойности: калкулатори · Готови таблици: изчислителни таблици за шприцване · Влиянието на параметрите: Влияние на параметрите

7. Отваряне на шприцформата и изхвърляне на изделието

При повечето машини движенията за отваряне и изхвърляне са настроени консервативно. Точки, в които може да се спечели време:

• Ходът на отваряне трябва да се намали до минималната стойност, нужна за излизане на изделието
• Ходът на изхвърлячите и времето на задържане трябва да се преразгледат
• Синхронизация с робот или транспортьор — вместо да се чака изделието да падне, работете паралелно с транспортьор
• При машините със сервозадвижване скоростите на движение са значително по-високи, отколкото при хидравликата: Разликата между сервохидравличните, хидравличните и изцяло електрическите машини

8. Скритата причина, която удължава цикъла: суровината

Недостатъчно изсушената суровина не удължава цикъла пряко — но произвежда брак. Линия, която спира заради сребристи ивици, мехурчета и отклонения в размерите, е по-скъпа от най-добре оптимизирания цикъл.

По същия начин отклонението при дозирането води до разлики в цвета и промени в механичните свойства. Преди да работите по цикъла, уверете се, че страната на суровината е стабилна: Сушене на суровината · Гравиметрично дозиране

Ред на прилагане

Извършвайте работата по съкращаване на цикъла в този ред — започването от края губи време:

1. Измерете — запишете времената на етапите на текущия цикъл и намерете най-дългия етап 2. Стабилизирайте суровината — ако сушенето и дозирането не работят правилно, оптимизацията е безсмислена 3. Определете времето на задържане чрез претегляне — обикновено най-бързата печалба, без разходи 4. Фиксирайте температурата на шприцформата на зададената стойност — премахнете колебанията 5. Проверете дебита на охлаждането и състоянието на каналите 6. Уверете се, че пластификацията не надвишава охлаждането 7. Оптимизирайте движенията за отваряне и изхвърляне 8. Планирайте конструктивни подобрения — горещоканална система, преработка на каналите, дебелина на стените на изделието

На всяка стъпка променяйте един-единствен параметър и измервайте резултата. Когато се правят няколко промени наведнъж, е невъзможно да се разбере откъде идва печалбата; а когато възникне проблем, няма път назад.

При възникнали проблеми с качеството: Ръководство за отстраняване на дефекти

За поддръжка за оборудването и процеса на Вашата линия можете да се консултирате с нашия екип за техническа поддръжка.

Времето на цикъла може да се съкрати и от страната на хардуера; електрическата предварителна пластификация и високата скорост на впръскване са двата най-очевидни начина. Коя серия кое предлага, можете да видите в таблицата на страницата шприцмашини за пластмаси.