كيفية التحكم في ضغط قوالب الحقن البلاستيكية

يبدو أن بعض الآلات الجديدة تعاني من مشكلات تتعلق بسرعة الحقن لأن مصنعي الآلات يخلطون بين المعالجات ووحدات التحكم الأكثر تعقيدًا وأقل سهولة في الاستخدام مما ينبغي. هناك مئات المتغيرات التي يمكن أن تؤثر على عمليتك، وآخر شيء تحتاجه هو أن تتسبب غرائب وحدة تحكم الآلة في تعطيل يومك. تلعب وحدات تحكم الآلة دورًا رئيسيًا في إنتاج أجزاء عالية الجودة. هناك اختلافات دقيقة ولكنها مهمة بين وحدات التحكم؛ من أجل صنع نفس الجزء على آلات صب مختلفة، يجب أن يكون المعالجون على دراية بهذه الاختلافات. لذا دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية اختلاف مصنعي الآلات في وظائف التثبيت.
تتبع جميع الآلات تسلسل حقن عام حيث يبدأ المسمار عند "حجم اللقطة" ويحقن البلاستيك المنصهر بسرعة واحدة أو أكثر في موضع نقل محدد مسبقًا. في اللحظة التي يصل فيها المسمار إلى موضع النقل أو القطع هذا، تنتقل الآلة من المرحلة الأولى (الحقن) إلى المرحلة الثانية (التعبئة والتثبيت). لدى مصنعي الآلات المختلفة خيارات مختلفة لما يحدث أثناء عملية التعبئة والتثبيت. يقدم البعض وقتًا عند الضغط، ويقدم البعض الآخر مراحل الضغط والوقت. يقدم البعض الآخر مراحل الضغط والوقت ووقت المنحدر والسرعة. لسوء الحظ، يؤدي هذا إلى تعقيد عملية القولبة بالحقن، وفي رأيي، فإن بعض الخيارات ضارة جدًا بالأجزاء المتناسقة. أتساءل لماذا؟
يسعى مصنعو الآلات إلى ابتكار أوضاع معالجة أكثر تعقيدًا، ولكن نادرًا ما يقومون بالتحقق منها في الإنتاج باستخدام مراقبة ضغط التجويف.
نظرًا لوجود العديد من الخيارات للتعبئة والتغليف، اعتمادًا على الماكينة والشركة المصنعة، فسوف نحدد معلمات ثابتة ونراجع سبعة اختلافات أو خيارات. لوصف هذه الخيارات الممكنة، سوف نستخدم الشروط الثابتة التالية:
1. المرحلة الأولى أو الحقن: يتم ضبط جميع الآلات للحقن (المرحلة الأولى) والنقل إلى المرحلة الثانية في مكان أو حجم واحد، وفي هذه الحالة باستخدام 1 ثانية ± 0.04 ثانية للحقن في المرحلة الأولى. باستخدام نفس القالب على كل آلة، وجدنا أن الضغط في وقت النقل كان 16000 رطل لكل بوصة مربعة من الضغط "البلاستيكي". لأغراض هذه المناقشة، سيتم التعبير عن جميع الضغوط بأرقام "بلاستيكية" (وليس هيدروليكية). وهذا يجعل من الأسهل مقارنة المحركات بالآلات الهيدروليكية. أيضًا، إذا كنت تريد نفس الجزء، فعند نقل قالب من آلة إلى أخرى، يجب عليك نسخ الظروف البلاستيكية بدلاً من إعدادات الآلة. على الرغم من أن الهيدروليكية شائعة بين المعالجات، إلا أنها لا تنتقل بين الآلات بسبب نسب التكثيف المختلفة.
2. المرحلة الثانية (التعبئة/التثبيت): هنا سنضبط ضغطين للتعبئة: 10000 رطل/بوصة مربعة لمدة 3 ثوانٍ، ثم 8000 رطل/بوصة مربعة لمدة 5 ثوانٍ. مرة أخرى، كل الضغوط "بلاستيكية" وليست هيدروليكية. تحاول الافتراضات التالية توضيح الاختلافات التي قد توجد بين الآلات المختلفة ضمن المرحلة الثانية:
النوع أ من الماكينة: تسمح هذه الماكينة للمعالج بضبط الوقت والضغط مرة واحدة لمرحلة التعبئة أو الإيقاف الثانية. على سبيل المثال، يكون الضغط 10000 رطل/بوصة مربعة لمدة 8 ثوانٍ. يتغير الضغط من ضغط نقل 16000 رطل/بوصة مربعة إلى 10000 رطل/بوصة مربعة ويحافظ على هذا الضغط لمدة 8 ثوانٍ.

نوع الآلة B: تسمح الآلة للمعالج بضبط ضغوط العبوة والأوقات المرتبطة بها لمرحلتين أو أكثر. على سبيل المثال، 10000 رطل/بوصة مربعة لمدة 3 ثوانٍ بالإضافة إلى 8000 رطل/بوصة مربعة لمدة 5 ثوانٍ لإجمالي وقت تثبيت يبلغ 8 ثوانٍ. هناك عدة استجابات تثبيت محتملة اعتمادًا على الشركة المصنعة للآلة:
الشركة المصنعة للآلة 1: ينخفض الضغط من ضغط نقل المرحلة الأولى البالغ 16000 رطل/بوصة مربعة إلى 10000 رطل/بوصة مربعة بأسرع ما يمكن. وفي نهاية الثواني الثلاث، ينخفض الضغط على الفور إلى 8000 رطل/بوصة مربعة لمدة 5 ثوانٍ. انظر الرسم البياني للضغط البلاستيكي مقابل الوقت في الشكل 2.

تسمح هذه الآلة للمعالج بضبط مرحلتين أو أكثر من ضغط التثبيت والأوقات المرتبطة بذلك. هنا، ينخفض الضغط من ضغط نقل المرحلة الأولى البالغ 16000 رطل/بوصة مربعة إلى 10000 رطل/بوصة مربعة بأسرع ما يمكن. في نهاية الثواني الثلاث المبرمجة، ينخفض الضغط على الفور إلى 8000 رطل/بوصة مربعة لمدة 5 ثوانٍ.

الشركة المصنعة للآلة 2: تستغرق الآلة 3 ثوانٍ للانخفاض من ضغط نقل 16000 رطل/بوصة مربعة إلى 10000 رطل/بوصة مربعة، ثم ترتفع بسرعة إلى 8000 رطل/بوصة مربعة وتظل كذلك لمدة 5 ثوانٍ. في هذه الحالة، فإن المرة الأولى هي في الواقع وقت الارتفاع إلى الضغط المحدد، وليس الوقت للوصول إلى الضغط المحدد. انظر الشكل 3 للحصول على رسم بياني لضغط البلاستيك مقابل الوقت.

هنا، تستغرق الآلة 3 ثوانٍ للانخفاض من ضغط توصيل 16000 رطل/بوصة مربعة إلى 10000 رطل/بوصة مربعة، ثم ترتفع بسرعة إلى 8000 رطل/بوصة مربعة وتستمر لمدة 5 ثوانٍ. المرة الأولى هي في الواقع وقت الانحدار إلى الضغط المحدد، وليس الوقت عند الضغط المحدد.

Machine Builder 3: تستغرق الآلة 3 ثوانٍ للانخفاض من ضغط توصيل 16000 رطل/بوصة مربعة إلى ضغط التثبيت المحدد 10000 رطل/بوصة مربعة، ثم تستغرق 5 ثوانٍ للانخفاض من 10000 رطل/بوصة مربعة إلى 8000 رطل/بوصة مربعة. كلا وقتي التثبيت هما "أوقات انحدار"، وليس أوقاتًا عند الضغط المحدد. انظر الشكل 4 للحصول على رسم بياني للضغط البلاستيكي مقابل الوقت.

تستغرق الآلة 3 ثوانٍ للتخفيض من ضغط نقل يبلغ 16000 رطل/بوصة مربعة إلى ضغط تثبيت ثابت يبلغ 10000 رطل/بوصة مربعة، ثم 5 ثوانٍ للتخفيض من 10000 رطل/بوصة مربعة إلى 8000 رطل/بوصة مربعة. وكلا وقتي التثبيت هما "أوقات انحدار" وليس أوقاتًا عند الضغط الثابت.

آلات من النوع C: تسمح هذه الآلات للمعالج بضبط مرحلتين أو أكثر من الضغط والوقت والسرعة. باستخدام نفس الضغوط والأوقات المذكورة أعلاه، نقوم الآن بضبط سرعة مرحلة الضغط الأولى على 35 مم/ثانية وسرعة مرحلة الضغط الثانية على 15 مم/ثانية.
الشركة المصنعة للماكينة 4: تحتوي المرحلة الأولى فقط من الضغط على إعداد للسرعة، ويسيطر الضغط في كلتا المرحلتين. ينخفض الضغط من ضغط نقل يبلغ 16000 رطل/بوصة مربعة إلى 10000 رطل/بوصة مربعة عند 35 مم/ثانية حتى يصل إلى ضغط ضغط يبلغ 10000 رطل/بوصة مربعة. في هذه المرحلة، يُفقد التحكم في السرعة (الضغط محدود) وتحافظ الماكينة على 10000 رطل/بوصة مربعة ثابتة لبقية الثواني الثلاث. في نهاية الثواني الثلاث، ينخفض الضغط بسرعة إلى 8000 رطل/بوصة مربعة ويظل ثابتًا لمدة 5 ثوانٍ. لرسم بياني للضغط مقابل الوقت،

هنا، يهيمن الضغط على المرحلتين. ينخفض الضغط من ضغط توصيل يبلغ 16000 رطل/بوصة مربعة إلى 10000 رطل/بوصة مربعة بمعدل 35 مم/ثانية حتى يتم الوصول إلى ضغط احتجاز يبلغ 10000 رطل/بوصة مربعة. عند هذه النقطة، يتم فقدان التحكم في السرعة (الضغط محدود) وتحافظ الآلة على 10000 رطل/بوصة مربعة ثابتة لبقية الثواني الثلاث.

الشركة المصنعة للماكينة 5: تجاوز الضغط اضبط السرعة لكلا مرحلتي التثبيت. ينخفض الضغط من ضغط توصيل يبلغ 16000 رطل/بوصة مربعة إلى 10000 رطل/بوصة مربعة بمعدل 35 مم/ثانية حتى يصل الضغط الذي يدفع المسمار للأمام إلى 10000 رطل/بوصة مربعة. عند 10000 رطل/بوصة مربعة، يُفقد التحكم في السرعة (الضغط محدود) وتحافظ الماكينة على 10000 رطل/بوصة مربعة ثابتة لبقية الثواني الثلاث. في نهاية الثواني الثلاث، يتم زيادة الضغط إلى 8000 رطل/بوصة مربعة عند 15 مم/ثانية حتى يصل الضغط إلى 8000 رطل/بوصة مربعة ويظل عند 8000 رطل/بوصة مربعة لبقية فترة التثبيت المحددة مسبقًا لمدة 5 ثوانٍ. مرة أخرى، هذه الخطوة محدودة الضغط وأنا أشك في وجود أي تحكم في السرعة عندما يتغير ضغط التثبيت من 10000 رطل/بوصة مربعة إلى 8000 رطل/بوصة مربعة. يظهر رسم بياني للضغط مقابل الوقت في الشكل 6.

يحدد تجاوز الضغط السرعة لكلا مرحلتي التثبيت. يتم تقليل الضغط من ضغط التسليم 16000 رطل/بوصة مربعة إلى 10000 رطل/بوصة مربعة عند 35 مم/ثانية حتى يصل الضغط الذي يدفع المسمار للأمام إلى 10000 رطل/بوصة مربعة. عند 10000 رطل/بوصة مربعة، يتم فقدان التحكم في السرعة (الضغط محدود) وتحافظ الآلة على 10000 رطل/بوصة مربعة ثابتة لأي وقت متبقي في الثواني الثلاث.
الشركة المصنعة للماكينة 6: تتجاوز السرعة الضغط المحدد. يتم تقليل الضغط من الضغط المقدم البالغ 16000 رطل/بوصة مربعة وسيتم دفعه بواسطة التحكم في السرعة إلى أي ضغط مطلوب لتحقيق سرعة 35 مم/ثانية لمدة 3 ثوانٍ. تتجاوز السرعة إعداد الضغط وقد لا يكون الضغط 10000 رطل/بوصة مربعة. في نهاية الثواني الثلاث، ستعمل الماكينة بسرعة 15 مم/ثانية لمدة 5 ثوانٍ. مرة أخرى، يتجاوز التحكم في السرعة إعداد الضغط. يوضح الشكل 7 عدة لقطات في ظل هذه الظروف (ضغط البلاستيك باللون الأحمر، وضغط التجويف باللون الأخضر؛ مقاييس مختلفة). كما يمكن ملاحظة ذلك، بعد ساعات من التجارب، حاولت الحصول على اتساق العملية دون جدوى.

السرعة فوق الضغط المحدد. يوضح الرسم البياني عدة لقطات في ظل هذه الظروف (ضغط البلاستيك باللون الأحمر، ضغط التجويف باللون الأخضر؛ مقاييس مختلفة). بعد ساعات من التجارب، محاولات الحصول على اتساق العملية دون جدوى.

هل تشعر بالارتباك؟ أنا أيضًا. الأمر أكثر تعقيدًا مما ينبغي. تتمتع المعالجات بقوة معالجة كبيرة. ويحرص مصنعو الآلات على ابتكار أنماط معالجة أكثر تعقيدًا، لكنهم نادرًا ما يختبرونها في الإنتاج باستخدام مراقبة ضغط التجويف. ومع توفر أجهزة كمبيوتر جديدة وأسرع، يضيف المبرمجون ذوو النوايا الحسنة ميزات (مثل سرعة التعبئة) تعيق اتساق المنتج.
] خلاصة القول: إن العديد من شركات تصنيع الآلات تجعل عناصر التحكم أكثر تعقيدًا مما ينبغي وأقل سهولة في الاستخدام من خلال إضافة خيارات ذات قيمة مشكوك فيها. يعد التحكم في السرعة في التعبئة دون تحديد الضغط أو قطع الضغط مثالاً كلاسيكيًا. بالنسبة لأي تقييم لوحدة تحكم في الآلة تحتوي على تحكم في السرعة في المرحلة الثانية (التعبئة أو التثبيت)، فمن الأفضل أن يكون بها استشعار ضغط التجويف.