Jak kontrolować ciśnienie formowania wtryskowego tworzyw sztucznych

Wygląda na to, że niektóre nowe maszyny mają problemy z prędkością wtrysku, ponieważ producenci maszyn mylą procesory z kontrolerami, które są bardziej złożone i mniej przyjazne dla użytkownika, niż powinny być. Istnieją setki zmiennych, które mogą wpłynąć na Twój proces, a ostatnią rzeczą, której potrzebujesz, jest to, aby dziwactwa kontrolera maszyny zakłóciły Twój dzień. Kontrolery maszyn odgrywają ważną rolę w produkcji wysokiej jakości części. Istnieją subtelne, ale znaczące różnice między kontrolerami; aby wykonać tę samą część na różnych maszynach do formowania, przetwórcy muszą być świadomi tych różnic. Przyjrzyjmy się więc bliżej, w jaki sposób producenci maszyn różnią się pod względem funkcji trzymania.
Wszystkie maszyny stosują ogólną sekwencję wtrysku, w której ślimak zaczyna od „rozmiaru wtrysku” i wtryskuje stopiony plastik z jedną lub większą liczbą prędkości do wstępnie ustawionej pozycji transferu. W momencie, gdy ślimak osiągnie tę pozycję transferu lub odcięcia, maszyna przełącza się z pierwszego etapu (wtrysku) na drugi etap (pakowania i przytrzymywania). Różni producenci maszyn mają różne opcje dotyczące tego, co dzieje się podczas procesu pakowania i przytrzymywania. Niektórzy oferują czas pod ciśnieniem, inni oferują etapy ciśnienia i czasu. Inni oferują etapy ciśnienia, czasu, czasu narastania i prędkości. Niestety, komplikuje to proces formowania wtryskowego, a moim zdaniem niektóre opcje są bardzo szkodliwe dla spójnych części. Zastanawiasz się dlaczego?
Konstruktorzy maszyn chętnie opracowują bardziej złożone tryby przetwarzania, ale rzadko weryfikują je w produkcji za pomocą monitorowania ciśnienia w gnieździe maszyny.
Ponieważ istnieje wiele opcji pakowania i przechowywania, w zależności od maszyny i producenta, ustawimy stałe parametry i przejrzymy siedem wariantów lub opcji. Aby opisać te możliwe opcje, użyjemy następujących ustalonych (stałych) warunków:
1. Pierwszy etap lub wtrysk: Wszystkie maszyny są ustawione na wtrysk (pierwszy etap) i transfer do drugiego etapu w jednym miejscu lub objętości, w tym przypadku używając 1 sekundy ± 0,04 sekundy na wtrysk pierwszego etapu. Używając tej samej formy na każdej maszynie, odkryliśmy, że ciśnienie w momencie transferu wynosiło 16 000 psi ciśnienia „plastycznego”. Na potrzeby tej dyskusji wszystkie ciśnienia będą wyrażone w liczbach „plastycznych” (nie hydraulicznych). Ułatwia to porównywanie silników z maszynami hydraulicznymi. Ponadto, jeśli chcesz uzyskać tę samą część, podczas przenoszenia formy z jednej maszyny do drugiej, musisz skopiować warunki plastyczne, a nie ustawienia maszyny. Chociaż hydraulika jest popularna wśród przetwórców, nie przenosi się między maszynami ze względu na różne współczynniki intensyfikacji.
2. Drugi etap (pakowanie/trzymanie): Tutaj ustawimy dwa ciśnienia pakowania: 10 000 psi przez 3 sekundy, a następnie 8000 psi przez 5 sekund. Ponownie, wszystkie ciśnienia są „plastyczne”, a nie hydrauliczne. Poniższe założenia mają na celu zademonstrowanie różnic, które mogą występować między różnymi maszynami w drugim etapie:
Typ maszyny A: Ta maszyna pozwala procesorowi ustawić czas i ciśnienie raz dla drugiego etapu pakowania lub przytrzymywania. Na przykład ciśnienie wynosi 10 000 psi przez 8 sekund. Ciśnienie zmienia się z ciśnienia transferowego 16 000 psi na 10 000 psi i utrzymuje to ciśnienie przez 8 sekund.

Typ maszyny B: Maszyna umożliwia procesorowi ustawienie ciśnień pakowania i powiązanych czasów dla dwóch lub więcej etapów. Na przykład 10 000 psi przez 3 sekundy plus 8000 psi przez 5 sekund, co daje łączny czas podtrzymywania 8 sekund. Istnieje kilka możliwych reakcji podtrzymywania w zależności od producenta maszyny:
Producent maszyny 1: Ciśnienie spada z ciśnienia transferu pierwszego stopnia wynoszącego 16 000 psi do 10 000 psi tak szybko, jak to możliwe. Pod koniec 3 sekund ciśnienie spada natychmiast do 8000 psi na 5 sekund. Zobacz wykres ciśnienia tworzywa sztucznego w funkcji czasu na rysunku 2.

Ta maszyna pozwala procesorowi ustawić dwa lub więcej etapów ciśnienia trzymania i powiązanych czasów. Tutaj ciśnienie spada z ciśnienia transferu pierwszego etapu wynoszącego 16 000 psi do 10 000 psi tak szybko, jak to możliwe. Pod koniec zaprogramowanych 3 sekund ciśnienie jest natychmiast obniżane do 8000 psi na 5 sekund.

Producent maszyny 2: Maszyna potrzebuje 3 sekund, aby obniżyć ciśnienie transferu z 16 000 psi do 10 000 psi, a następnie szybko zwiększa je do 8000 psi i utrzymuje przez 5 sekund. W tym przypadku pierwszy raz jest w rzeczywistości czasem rampy do ustawionego ciśnienia, a nie czasem do ustawionego ciśnienia. Na rysunku 3 znajduje się wykres ciśnienia tworzywa sztucznego w funkcji czasu.

Tutaj maszyna potrzebuje 3 sekund, aby obniżyć ciśnienie dostawy z 16 000 psi do 10 000 psi, a następnie szybko zwiększa do 8000 psi i utrzymuje przez 5 sekund. Pierwszy raz to w rzeczywistości czas narastania do ustawionego ciśnienia, a nie czas przy ustawionym ciśnieniu.

Machine Builder 3: Maszyna potrzebuje 3 sekund, aby obniżyć ciśnienie dostawy 16 000 psi do ustawionego ciśnienia trzymania 10 000 psi, a następnie potrzebuje 5 sekund, aby obniżyć ciśnienie z 10 000 psi do 8000 psi. Oba czasy trzymania to „czasy trzymania”, a nie czasy przy ustawionym ciśnieniu. Na rysunku 4 znajduje się wykres ciśnienia tworzywa sztucznego w funkcji czasu.

Maszyna potrzebuje 3 sekund, aby obniżyć ciśnienie transferu 16 000 psi do ustawionego ciśnienia utrzymywania 10 000 psi, a następnie 5 sekund, aby obniżyć ciśnienie z 10 000 psi do 8000 psi. Oba czasy utrzymywania to „czasy utrzymywania”, a nie czasy przy ustawionym ciśnieniu.

Maszyny typu C: Te maszyny pozwalają procesorowi ustawić dwa lub więcej etapów ciśnienia, czasu i prędkości trzymania. Używając tych samych ciśnień i czasów, co powyżej, ustawiamy teraz prędkość pierwszego etapu trzymania na 35 mm/s, a prędkość drugiego etapu trzymania na 15 mm/s.
Producent maszyny 4: Tylko pierwszy etap utrzymania ma ustawienie prędkości, ciśnienie dominuje w obu etapach. Ciśnienie spada z ciśnienia transferowego 16 000 psi do 10 000 psi przy 35 mm/s, aż osiągnie ciśnienie utrzymania 10 000 psi. W tym momencie traci się kontrolę nad prędkością (ograniczenie ciśnienia), a maszyna utrzymuje stałe 10 000 psi przez pozostałe 3 sekundy. Pod koniec 3 sekund ciśnienie gwałtownie spada do 8000 psi i jest utrzymywane przez 5 sekund. Aby uzyskać wykres ciśnienia w funkcji czasu,

Tutaj ciśnienie dominuje na obu etapach. Ciśnienie spada z ciśnienia dostarczania 16 000 psi do 10 000 psi z szybkością 35 mm/s, aż do osiągnięcia ciśnienia podtrzymującego 10 000 psi. W tym momencie traci się kontrolę nad prędkością (ograniczenie ciśnienia), a maszyna utrzymuje stałe 10 000 psi przez pozostałe 3 sekundy.

Producent maszyny 5: Nadpisanie ciśnienia Ustaw prędkość dla obu etapów utrzymywania. Ciśnienie spada z ciśnienia dostarczania 16 000 psi do 10 000 psi z szybkością 35 mm/s, aż ciśnienie napędzające śrubę do przodu osiągnie 10 000 psi. Przy 10 000 psi kontrola prędkości zostaje utracona (ograniczenie ciśnienia), a maszyna utrzymuje stałe 10 000 psi przez pozostałe 3 sekundy. Pod koniec 3 sekund ciśnienie jest zwiększane do 8000 psi z szybkością 15 mm/s, aż osiągnie 8000 psi i pozostanie na poziomie 8000 psi przez pozostałe 5 sekund utrzymywania. Ponownie, ten krok jest ograniczony ciśnieniem i wątpię, aby istniała jakakolwiek kontrola prędkości, gdy ciśnienie utrzymywania zmienia się z 10 000 psi na 8000 psi. Wykres ciśnienia w funkcji czasu pokazano na rysunku 6.

Nadpisanie ciśnienia ustawia prędkość dla obu etapów podtrzymywania. Ciśnienie jest zmniejszane z ciśnienia dostarczania 16 000 psi do 10 000 psi przy 35 mm/s, aż ciśnienie napędzające śrubę do przodu osiągnie 10 000 psi. Przy 10 000 psi kontrola prędkości jest tracona (ograniczenie ciśnienia), a maszyna utrzymuje stałe 10 000 psi przez cały pozostały czas w ciągu 3 sekund.
Producent maszyny 6: Prędkość przekracza ustawione ciśnienie. Ciśnienie jest zmniejszane z 16 000 psi ciśnienia dostarczanego i będzie napędzane przez kontrolę prędkości do dowolnego ciśnienia wymaganego do osiągnięcia prędkości 35 mm/s przez 3 sekundy. Prędkość przekracza ustawione ciśnienie i ciśnienie może nie wynosić 10 000 psi. Pod koniec 3 sekund maszyna będzie pracować z prędkością 15 mm/s przez 5 sekund. Ponownie kontrola prędkości zastępuje ustawienie ciśnienia. Rysunek 7 przedstawia kilka ujęć w tych warunkach (ciśnienie tworzywa sztucznego na czerwono, ciśnienie wnęki na zielono; różne skale). Jak widać, po godzinach eksperymentów próbowałem uzyskać spójność procesu, ale bez powodzenia.

Prędkość ponad ciśnienie ustawione. Wykres pokazuje kilka ujęć w tych warunkach (ciśnienie plastyczne na czerwono, ciśnienie wnęki na zielono; różne skale). Po godzinach eksperymentów próby uzyskania spójności procesu zakończyły się niepowodzeniem.

Zdezorientowany? Ja też. To jest bardziej skomplikowane, niż powinno być. Procesory mają mnóstwo mocy obliczeniowej. Konstruktorzy maszyn chętnie wymyślają bardziej złożone tryby przetwarzania, ale rzadko testują je w produkcji z monitorowaniem ciśnienia w jamie. Wraz z pojawianiem się nowych i szybszych komputerów programiści z dobrymi intencjami dodają funkcje (takie jak prędkość pakowania), które utrudniają spójność produktu.
] Podsumowanie: Wielu producentów maszyn tworzy bardziej złożone niż to konieczne i mniej przyjazne dla użytkownika sterowanie, dodając opcje o wątpliwej wartości. Sterowanie prędkością pakowania bez ograniczania ciśnienia lub odcinania ciśnienia jest klasycznym przykładem. W przypadku każdej oceny sterownika maszyny, który ma sterowanie prędkością drugiego etapu (pakowania lub trzymania), najlepiej jest mieć czujnik ciśnienia w gnieździe.