Punkt przełączenia na docisk następuje w chwili zakończenia fazy wtryskiwania i przejściu na docisk w celu uzupełnienia strat skurczowych.

Zbyt wcześnie lub zbyt późno ustawiony punkt przełączania jest jednym z najczęstszych przyczyn nieoptymalnie ustawionego procesu i tym samym wyprasek o gorszej jakości.

1. Za wcześnie ustawiony punkt przełączenia powoduje:
   • spadek ciśnienia w formie i powstanie widocznych śladów na powierzchni części,
   • niecałkowite wypełnienie formy i powstanie niedolewu,
   • wahania masy wypraski,
   • większy skurcz tworzywa,
   • zapadnięcia, jamy skurczowe,
   • uwidocznienie się linii łączenia.
2. Zbyt późne przełączenie na docisk jest przyczyną:
   • wzrostu ciśnienia i powstaniu wypływek,
   • wysokich naprężeń w wyprasce,
   • uchylenia się formy wtryskowej,
   • dużego obciążenia układu zamykania maszyny,
   • uszkodzenia formy,
   • odsunięcia agregatu wtryskowego i wycieku materiału z połączenia pomiędzy dyszą wtryskową i tuleją.

Biorąc pod uwagę bezwładność układów hydraulicznych oraz dokładność elementów pozycjonujących punkt przełączania powinniśmy ustawić na poziomie 95-98% wypełnienia gniazda formującego (Rysunek 2).

Zakłócenia punktu przełączenia na docisk

Ponieważ na proces wtryskiwania wpływają również zakłócenia zewnętrzne, idealny punkt przełączenia na docisk może ulegać zmianie podczas trwającej produkcji. To wymusza na nas ciągłą regulację ustawień maszyny po to, żeby zapewnić stałą jakość wyrobu.

Optymalnie ustawiony punkt przełączenia na docisk w dużym stopniu zależy od umiejętności, wiedzy i doświadczenia ustawiacza, który odpowiada za ustawienie procesu. Jako ustawiacze czy inżynierzy lub technolodzy zapewne wykonywaliście to w sposób eksperymentalny i nie ma w tym nic złego. Ja także w ten sposób ustawiam ten punkt. Wraz z postępem w rozwoju maszyn wtryskowych i ich systemów sterowania pojawiają się coraz częściej dodatkowe opcje, które to wyznaczanie wspomagają. Przykładem jest propozycja firmy Wittmann Group, która oferuje oprogramowanie HiQ Flow, dzięki któremu wtryskarka kompensuje wahania temperatury i płynięcia tworzywa (Rysunek 3). W przypadku wystąpienia odchylenia, maszyna oblicza wielkość kompensacji i dokonuje zmiany punktu przełączenia, aby zachować stałą jakość części.

Metody przełączania z fazy wtrysku na docisk

Istnieje wiele sposobów przełączenia się na docisk. Jako odpowiedzialny za ustawienie procesu wtrysku musisz wziąć pod uwagę wady i zalety każdego z nich.

Dostępnymi metodami przełączenia na docisk są m.in. przełączenie w zależności od pozycji ślimaka (objętość, droga), ciśnienia wtrysku, czasu wtrysku oraz z wykorzystaniem zewnętrznych czujników jak np. czujnik ciśnienia w formie czy też czujnik temperatury w formie.

W praktyce utrwaliła się metoda zależna od położenia ślimaka oraz metoda z wykorzystaniem czujnika ciśnienia w formie, która jest coraz częściej wykorzystywana w budowie nowych form wtryskowych. W pierwszej metodzie zależnej od położenia ślimaka następuje przełączenie w momencie osiągnięcia zadanej wartości pozycji na potencjometrze drogi ślimaka. Przełączenie w przypadku czujnika ciśnienia umieszczonego w formie następuje po osiągnięciu zadanej wartości ciśnienia, które programujemy w sterowniku maszyny lub z wykorzystaniem zewnętrznego układu nadzorującego omawiane ciśnienie. W porównaniu do ciśnienia wtrysku, ciśnienie w formie wtryskowej zapewnia lepszą kontrolę procesu zapewniając lepszą jakość części. Z tego powodu czujniki ciśnienia montowane w formach są coraz bardziej popularne w produkcji precyzyjnych wyprasek.

Wpływ parametrów na jakość wypraski

Stabilność procesu wtrysku i powtarzalna jakość produkowanych części to ważne aspekty dla każdego z nas. Ale w jaki sposób na jakość wypraski wpływają różne strategie punktu przełączania?

Odpowiedź na to pytanie możemy znaleźć w specjalistycznych badaniach wykonanych przez grupę roboczą ds. procesu przy Instytucie Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych (IKV) w Aachen. Przywołana grupa robocza wykonała badania produkując elementy z polipropylenu (PP) o masie 27 g (Rysunek 4).

Grupa robocza ustaliła siedem parametrów (Tabela 1), dla których zmieniała wartości o określoną zmienną. Do badania przyjęła dwie metody przełączania na docisk tj. przełączanie w zależności od pozycji ślimaka oraz przełączenie w zależności od ciśnienia w gnieździe formującym. Obie metody przełączania na docisk mają różne kompensacje fluktuacji procesu. Przełączanie po pozycji ślimaka jest podatne na wahania dozowania, natomiast przełączenie zależne od ciśnienia ma wysoką zależność od lepkości stopu.

Zespół z Aachen obliczył odchylenie standardowe dla masy wypraski, jej długości i szerokości (Tabela 2) z uwzględnieniem wszystkich powyższych parametrów.

Jak przełączenie wpływa na jakość wypraski

Aby określić wpływ metody przełączenia na jakość części, grupa robocza skoncentrowała swoje badania na długości wypraski. W przypadku tej cechy jakości, obie metody przełączania mają porównywalną odtwarzalność. Wyniki analizy przedstawia Rysunek 5. Zauważalny jest wpływ parametrów wtryskarki dla obu metod przełączenia na docisk. Cecha długości wypraski zmienia się w zależności od rodzaju przełączenia. Zdecydowanie zachęcam do dokładnego przeanalizowania wyników badań.

Przeprowadzone próby wskazują jednoznacznie, że ustandaryzowanie parametrów procesu dla różnych metod przełączania na docisk nie jest możliwe. Punkt przełączenia jest newralgicznym punktem w procesie wtryskiwania. W punkcie tym następuje zmiana pomiędzy dwiema regulowanymi zmiennymi prędkości i ciśnienia, a to ma bezpośredni wpływ na jakość części.

Dobre praktyki w ustawianiu punktu przełączania

Już wiemy, że dokładność i powtarzalność punktu przełączenia zależy m.in. od wybranej metody przełączania na docisk. Aby utrzymać w ryzach jakość wypraski i cieszyć się optymalnym procesem wykorzystaj poniższe wskazówki podczas programowania procesu:

• ustaw punkt przełączenia na 95-98% wypełnienia gniazda formującego,
• użyj przełączania na docisk w zależności od ciśnienia w formie, jeżeli narzędzie i maszyną są odpowiednio doposażone. Metoda ta jest najbezpieczniejsza dla formy i wskazuje nam rzeczywiste ciśnienie występujące w formie,
• jeżeli nie dysponujesz możliwością przełączenia po ciśnieniu w formie, użyj przełączenia w zależności od pozycji ślimaka (objętości). Jest to najbardziej powszechna metoda przełączania na docisk. Używaj przy tym ciśnienia specyficznego, żeby odczytywać jego wartość na czole ślimaka.
• zwróć uwagę, czy ślimak przesunięty maksymalnie do pozycji opróżnienia wskazuje 0 (zero). Zdarzają się sytuacje, że układ kontroli ulega rozregulowaniu zaburzając odczyt. Miałem również okazję doświadczyć jak pracownik wchodzący na maszynę naciska butem na potencjometr ślimaka – to w konsekwencji prowadzi do błędnych odczytów.
• kontroluj pozycję punktu przełączania z wykorzystaniem dostępnych opcji na maszynie,
• pojawiające się wahania punktu przełączania na docisk możesz zmniejszyć poprzez zredukowanie prędkości wtrysku tuż przed jego osiągnięciem.
• Korzystaj z nowych opcji na wtryskarkach jak HiQ firmy Wittmann czy APC firmy Krauss Maffei, dzięki którym jeszcze dokładniej będziesz nadzorował swój proces.

Podsumowanie

Punkt przełączania na docisk to jeden z najtrudniejszych parametrów do ustawienia w całym procesie wtryskiwania. Po wynikach badań grupy roboczej z Aachen możemy zauważyć, że metoda przełączenia ma bezpośredni wpływ na jakość produkowanej części. Trzeba wielu prób i czasu spędzonego przy wtryskarce, żeby nabrać doświadczenia i radzić sobie z optymalnym ustawieniem parametrów. Na szczęście rozwój i ciągłe badania zmierzają w kierunku automatycznej regulacji punktu przełączenia co zdecydowanie ułatwi nam pracę.

Artykuł Punkt przełączania na docisk pochodzi z serwisu ASCONS.

Omawiając zagadnienie ciśnienia we wtryskarce musimy wspomnieć o różnicy pomiędzy ciśnieniem hydraulicznym a ciśnieniem specyficznym, które jest wyznaczane poprzez współczynnik intensyfikacji wtryskarki.

Współczynnik intensyfikacji maszyny

Jest to stosunek ciśnienia uplastycznionego tworzywa przed końcówką ślimaka, w porównaniu do ciśnienia oleju w tłoku wtryskowym wtryskarki.

Ciśnienia te różnią się znacznie. Ciśnienie wtrysku to ciśnienie wywierane bezpośrednio na tworzywo sztuczne przez tłok, co w konsekwencji powoduje przepływ materiału. Ciśnienie hydrauliczne to ciśnienie w bloku zaworowym zaraz za głównym przewodem zasilającym z pompy, które porusza tłokiem wtryskowym.

Współczynnik intensyfikacji wtryskarki jest stały dla danej maszyny a jego wartość możemy odczytać z dokumentacji technicznej. Mieści się on zwykle w przedziale od 7 do 15.

Możemy obliczyć ciśnienie specyficzne wykorzystując poniższy wzór oraz Rysunek 1.

Gdzie:
A_h – pole powierzchni tłoka wtryskowego
A_m – pole powierzchni w cylindrze wtryskowym
P_h – ciśnienie hydrauliczne
P_m – ciśnienie specyficzne

Ciśnienie wtrysku i jego straty w drodze do formy

Kiedy tworzywo przepływa przez dyszę wtryskową oraz tuleje wlewową w formie wtryskowej doświadcza strat ciśnienia z powodu oporów przepływu. Po wpłynięciu w obszar formowania, tworzywo napotyka chłodny stempel i matrycę, ochładza się zmniejszając efektywną średnicę przepływu, co z kolei powoduje dalsze spadki ciśnienia. Ten spadek ciśnienia ma bezpośredni wpływ na zmniejszenie prędkości wtrysku. Żeby łatwiej zrozumieć zależność ciśnienia wtrysku i prędkości posłużę się pewną analogią:

Jeżeli podróżujemy samochodem z ustawioną stałą prędkością na tempomacie po płaskiej nawierzchni to auto porusza się wykorzystując stały moment obrotowy. Co się jednak stanie, kiedy napotkamy wzniesienie? W celu utrzymania stałej prędkości jazdy, samochód napotykając wzniesienie – zwiększy moment obrotowy.

Taka sama zależność występuje w procesie wtryskiwania: żeby utrzymać zadaną prędkość wtryskiwania, maszyna wykorzystuje ciśnienie wtrysku, które ustawiamy na ekranie wtryskarki. Zwiększając prędkość będziemy potrzebować więcej ciśnienia, które maszyna będzie mogła wykorzystać.

Omówiony powyżej spadek ciśnienia bezpośrednio wpływa na efektywne ciśnienie występujące w gnieździe formującym. Analiza krzywej ciśnienia wtrysku z maszyny oraz krzywej ciśnienia z formy wtryskowej (jeżeli forma wyposażona została w czujniki ciśnienia) pozwoli nam lepiej zrozumieć omawiane spadki ciśnienia (Rysunek 2).

Ciśnienie ograniczające jako zabezpieczenie formy

Ciśnienie wtrysku to jeden z parametrów wyznaczania siły zwarcia formy wtryskowej. Jego niedoszacowanie jak i zawyżenie ma wpływ m.in. na jakość wypraski czy koszt formy wtryskowej.

Niekontrolowany wzrost ciśnienia przy niepoprawnie ustawionych parametrach procesu może spowodować wiele problemów z wypraską czy też formą wtryskową, np.:

• Uchylenie formy wtryskowej powodując wypływki na płaszczyźnie podziału.
• Zakleszczenie formy wtryskowej w wyniku jej odkształcenia.

Ustawiając odpowiednie wartości ciśnienia i uruchamiając jego kontrolę zabezpieczamy się przed niekontrolowanym wzrostem ciśnienia np. w wyniku zaczopowania jednej z przewężek.

Nowoczesne maszyny pozwalają nadzorować krzywą ciśnienia w całym przebiegu procesu. Dzięki temu możemy wyznaczyć odpowiednią tolerancję, kontrolować i ewentualnie przerwać proces, kiedy pojawi się anomalia. Takie zabezpieczenie jest dobrym rozwiązaniem przy wielu punktach wtrysku z wykorzystaniem wtrysku sekwencyjnego, kaskadowego czy też wypełniania form wielogniazdowych (Rysunek 3).

Zasady programowania ciśnienia wtrysku

1. Maksymalne ciśnienie wtrysku staraj się utrzymać poniżej 80% maksymalnego dostępnego ciśnienia wtryskarki.
2. Dla zapewnienia odpowiedniego wypełnienia gniazda formującego bez wpływu na prędkość wtryskiwania ustaw ciśnienie ograniczające o 10% większe niż maksymalne ciśnienie w punkcie przełączenia.
3. Stosując wtrysk sekwencyjny, gdzie ciśnienia wtrysku mogą wykazywać piki na drodze wypełniania stosuj profilowanie ciśnienia ograniczającego.
4. Unikaj nagłego przejścia ciśnienia pomiędzy kolejnymi profilami wtrysku w celu zachowania zasady możliwie stałej prędkości przepływu uplastycznionego stopu.

Podsumowanie

Ustawiając parametry procesu zadbaj o odpowiednie ograniczenie ciśnienia wtrysku i wykorzystaj możliwości jakie dają nowoczesne wtryskarki – programuj obwiednie krzywej ciśnienia. Tak ustawiony i zabezpieczony proces z pewnością pozwoli uniknąć wielu problemom związanym z jakością części i sprawnością formy wtryskowej.

Artykuł Ciśnienie wtrysku pochodzi z serwisu ASCONS.

Projektuj optymalnie

Części projektowane pod proces wtryskiwania mają odpowiednie zalecenia dotyczące ich konstrukcji. Stosowanie tych zaleceń, poza poprawą jakości części, ma również wpływ na zużycie energii elektrycznej podczas produkcji.

Różne rodzaje tworzyw mają różne zalecenia w zakresie długości przepływu w stosunku do grubości ścianki. Zrozumienie zachowania się tworzywa podczas przepływu dostarcza bezcennych informacji, które mają bezpośredni wpływ na koszty produkcji (Rysunek 2).

Grubość żebra u podstawy i jego wysokość to kolejny obszar projektu wypraski, dzięki któremu możemy zaoszczędzić energię podczas produkcji. Grube żebro wymaga dużych ciśnień, żeby nie wystąpiła wada, którą nazywamy wciągiem. Stosunek grubości żebra do podstawowej grubości ścianki powinien mieścić się w zakresie 40-60%. Natomiast wysokość żebra powinna być < 4x grubości ścianki (Rysunek 3).

Taki projekt wypraski daje możliwość uzyskania szerokiego okna procesowego, zapewnia niskie straty ciśnienia, co bezpośrednio wpływa na optymalną produkcję elementów wtryskiwanych.

Kontroluj suszenie tworzywa

Niektóre tworzywa termoplastyczne należą do grypy materiałów higroskopijnych (np. PA, PC, PET) co wymusza ich suszenie przed wykorzystaniem do produkcji. Faza suszenia tworzywa zużywa nawet 15% całkowitej energii zużywanej do przetwórstwa tworzyw sztucznych. Odpowiednie wykorzystanie suszarek i ich optymalne ustawienie może przynieść duże oszczędności energii. Punkt rosy suszarki ze złożem molekularnym powinien mieścić się w zakresie -25°C do -50°C. Im bliżej -50°C będzie ustawiony tym większe będzie zużycie energii, które nie spowoduje istotnego przyspieszenia suszenia.

Jeżeli istnieje możliwość zastosowania tworzywa niechłonącego wilgoci bez wpływu na właściwości wypraski to warto przemyśleć ten krok. Wybór niehigroskopijnych tworzyw sztucznych, tam gdzie jest to możliwe, przyczyni się do znaczących oszczędności w zużyciu energii elektrycznej.

Utrzymuj temperaturę formy ograniczając straty ciepła

Wykorzystanie do produkcji technicznego tworzywa (np. PA, POM) wymaga stosowania wysokich temperatur formy, nawet powyżej 100°C. Forma, która jest zamocowana na wtryskarce styka się z płytą maszyny całą powierzchnią mocującą. Tak duża powierzchnia styku powoduje istotny przepływ ciepła z formy do konstrukcji maszyny. Odbiór ciepła przez maszynę wpływa na pracę termostatu, który w takim przypadku będzie zużywał większą ilość energii w celu zapewnienia stabilnej temperatury formy.

Dobrą praktyką w opisanym powyżej przypadku jest stosowanie płyt izolacyjnych na formach wtryskowych, które zdecydowanie zminimalizują proces przepływu ciepła do konstrukcji maszyny (Rysunek 4).

Ogranicz starty ciepła na cylindrze wtryskowym

Maszyna wtryskowa wymaga dużej ilości energii do pracy. Rozgrzanie i utrzymanie temperatury cylindra wtryskowego pochłania jej znaczącą ilość. Maty termoizolacyjne pozwalają w znaczny sposób zniwelować występujące straty energii cieplnej (Rysunek 5). Zastosowanie mat termoizolacyjnych zmniejsza ilość energii elektrycznej używanej do ogrzania cylindrów wtryskarki nawet o 40% (Rysunek 6). Pieniądze zainwestowane w zakup mat termoizolacyjnych zwracają się już po kilku miesiącach.

Maty termoizolacyjne polecane są przede wszystkim tam, gdzie mamy mono produkcję lub ewentualne zmiany tworzywa nie wymuszają dużych zmian temperatury cylindra. Związane jest to z długim oczekiwaniem na wychłodzenie cylindra np. przy zmianie tworzywa z PA6.6 na PE (czyli obniżenie z temperatury ~290°C do temperatury ~210°C). Czas oczekiwania na zmniejszenie temperatury ma w takim przypadku bezpośredni wpływ na wydłużenie czasu przezbrojenia.

Inwestuj w ludzi

Efektywność energetyczna to nie tylko projekt wypraski czy sprzęt wykorzystywany do produkcji. Istotną rolę odgrywa także sposób funkcjonowania wtryskowni. Szkol swoich pracowników poprzez szkolenia wewnętrzne oraz zewnętrzne, które będą podnosić świadomość i przyczyniać się do oszczędności energii.

Kluczowe czynniki, o które powinien zadbać pracownik to m.in. reakcja na wszelkiego rodzaju wycieki tj. sprężonego powietrza, wody, oleju. Każdy taki ubytek medium wpływa na bezpieczeństwo pracy i zużycie energii. Ich szybka eliminacja pozwala podnieść efektywność funkcjonowania zakładu produkcyjnego.

Optymalnie ustawiony proces wtrysku to podstawa w każdej wtryskowni. Korzystając ze szkoleń z zakresu ustawiania parametrów wtrysku masz możliwość podniesienia kwalifikacji pracownika i przyczynienia się do zmniejszenia strat. Tego typu inwestycja podnosi również morale, które mają bezpośredni wpływ na zaangażowanie w pracy.

Podsumowanie

Włączenie oszczędzania to nie moda, to konieczność która umożliwi dalsze funkcjonowanie i rozwój firm z branży przetwórstwa tworzyw sztucznych.

Kilka przykładów przytoczonych w tym artykule, które mogą zwiększyć efektywność energetyczną wtryskowni zdecydowanie nie wyczerpuje wszystkich dostępnych opcji. Wdrażaj zmiany małymi, zdecydowanymi krokami – zacznij produkować efektywniej.

POBIERZ PDF: Włącz oszczędzanie na wtryskowni

Artykuł Włącz oszczędzanie pochodzi z serwisu ASCONS.

Suszenie tworzyw sztucznych

Proces kontroli zawartości wilgoci w tworzywie to czynność wymagająca użycia specjalistycznych urządzeń. Pomiar wilgotności za pomocą wag analitycznych (grawimetrycznych) może nie być wystarczający, ponieważ ta metoda ma tendencję do mierzenia innych lotnych składników próbki. Metody chemiczne, takie jak miareczkowanie Karla Fischera jest zbyt kosztowne do szybkiej analizy zawartości wilgoci. Niezwykle precyzyjną metodą oznaczania wilgotności resztkowej jest metoda wodorku wapnia stosowana przez firmę Brabender Messtechnik, która zastosowana jest w mierniku wilgotności AQUATRAC-V (Rys. 2).

Duża część tworzyw jak np. PP, PE, PS nie ma własności higroskopijnych i wilgoć może osadzić się niemal wyłącznie na ich powierzchni. Sytuacja jednak ulega zmianie, kiedy do tworzywa niewykazującego skłonności do wchłaniania wilgoci, dodamy wypełniacz, który jest higroskopijny. W takim przypadku tworzywo zaczyna pochłaniać wilgoć i należy poddać je procesowi suszenia.

Większość tworzyw posiada jednak własności higroskopijne, są to m.in. PA, PC, PET, ABS, ASA, w których wilgoć będzie penetrować wnętrze granulatu. W przypadku takich tworzyw należy stosować proces suszenia.

Podstawowe suszarki z wymuszonym obiegiem powietrza pobierają je z otoczenia, podgrzewają i wprowadzają do suszarki. Tego typu urządzenia nie nadają się do tworzyw silnie higroskopijnych (np. PA). W procesie suszenia takich tworzyw, należy stosować urządzenia ze specjalnym środkiem osuszającym, w celu osiągnięcia odpowiedniego punktu rosy (Rys. 3).

Efektywne suszenie tworzyw wymaga:

• Doboru odpowiedniej temperatury
• Utrzymania punktu rosy na odpowiednim poziomie
• Stabilnego przepływu powietrza
• Czasu w powyższych warunkach

Suszenie tworzyw sztucznych – Temperatura

Temperatura jest parametrem, który wpływa na ruch cząsteczek wilgoci w otoczeniu, a jej odpowiedni dobór jest istotnym aspektem w kontekście suszenia granulatu. W celu odpowiedzi na pytanie jaka jest najlepsza temperatura suszenia, odpowiedzi należy szukać w broszurach dostawców granulatu i kartach technicznych dla danego tworzywa. Istnieją ogólne wytyczne (Tab. 1), ale powinny one być traktowane jako wstępne parametry nastawcze, a następnie skorygowane po otrzymaniu dokumentów od dostawcy materiału.

Punkt rosy

Punkt rosy to temperatura, w której wilgoć zawarta w powietrzu ulegnie kondensacji. W celu zapewnienia skutecznego suszenia, punkt rosy powietrza powinien wynosić od -25°C do -50°C.

Niemożność osiągnięcia punktu rosy na odpowiednim poziomie może wynikać m.in. z:

• Nieodpowiedniego lub zużytego środka osuszającego. Środek osuszający należy wymieniać zgodnie z czasookresem podanym w dokumentacji technicznej suszarki.
• Uszkodzone/wypalone grzałki regeneracyjne. Sprawność grzałek należy sprawdzać min. raz do roku. Jeżeli będą uszkodzone – wzrośnie punkt rosy.
• Uszkodzone uszczelnienia/węże. Kontroluj stan uszczelnień i przewodów, którymi przesyłane jest powietrze. Ewentualne uszkodzenia będą zmniejszać efektywność suszenia.

Należy mieć świadomość, że dla suszarek z wieloma złożami osuszającymi, zużyciu może ulec tylko jedno ze złóż. Wyrywkowa kontrola punktu rosy może uniemożliwić wychwycenie awarii. Oznacza to, że kontrola punktu rosy musi odbywać się w sposób ciągły w przestrzeni czasu.

Przepływ powietrza

Przepływ powietrza jest niezbędny do przeniesienia ciepła na granulat i usunięcia z niego wilgoci. Zalecenia określające niezbędny przepływ powietrza suszącego, mogą być różne w zależności od producenta suszarki. Na przepływ powietrza ma wpływ wiele czynników m.in. gęstość nasypowa tworzywa, która jest jednostką objętości surowca wraz z porami i luźną przestrzenią pomiędzy granulkami, zawartość przemiału, objętość leja suszącego, czystość filtrów itp.

Prawidłowy dobór wielkości leja suszącego zapewnia optymalną pracę całego zespołu suszącego. Przepływ powietrza jest zaburzony np. wtedy, kiedy zasypujemy tworzywem lej suszący poniżej połowy jego objętości. W rezultacie zwiększamy ryzyko przesuszenia lub uszkodzenia termicznego suszonego tworzywa (Rys. 4).

Czas suszenia

Czas suszenia jest uzależniony od wielkości leja suszącego i objętości pobieranego materiału, który zależy m.in. od ilości podłączonych maszyn pod dany lej suszący. Zasobnik jest zaprojektowany w taki sposób, aby zapewnić przepływ tworzywa zgodnie z zasadą FIFO. Czas suszenia granulatu oznacza czas, w którym granulat poddany jest odpowiednim warunkom suszenia. Jeżeli pozostałe parametry są w odpowiedni sposób ustawione i kontrolowane, utrzymanie stałego czasu suszenia będzie stanowić gwarancję uzyskania optymalnej wilgotności tworzywa do wtrysku. W przypadku przekroczenia czasu suszenia tworzywa może dojść do pogorszenia własności fizycznych i przetwórczych materiału. Przykładem może być PA, który zwiększa swoją lepkość w wyniku przesuszenia, co może utrudniać właściwe wypełnienie gniazda formującego.

Podsumowanie

Suszenie tworzyw sztucznych stanowi istotny punkt w projektowaniu procesu wtrysku. W przypadku wielu tworzyw sztucznych, a w szczególności materiałów wykazujących tendencję do wchłaniania wilgoci, kluczowym aspektem jest zastosowanie właściwej metody suszenia oraz poprawnego ustawienia i utrzymania parametrów suszenia: temperatury, punktu rosy, przepływu powietrza i czasu.

Artykuł „Proces suszenia w technologii wtryskiwania” znajdziecie w czasopiśmie PlastNews w ramach cyklu „Ustawianie parametrów procesu wtrysku tworzyw sztucznych”. Ponadto poniżej, jak już zawsze czynię, zamieszczam link do pobrania wersji .pdf

POBIERZ PDF: Proces suszenia w technologii wtryskiwania

Artykuł Suszenie tworzyw sztucznych pochodzi z serwisu ASCONS.

Tarcie, które powstaje w wyniku obracania się ślimaka, zapewnia dodatkowe źródło ciepła od wewnętrznej strony cylindra. Wysokie obroty ślimaka generują duże ścinanie i pomagają w uplastycznieniu tworzywa. Weryfikacja wpływu temperatury tarcia na stop tworzywa powinna odbyć się po kilkunastu minutach pracy maszyny w trybie automatycznym. Więcej o pomiarze temperatury dowiesz się z artykułu temperatury układu plastyfikacji do którego serdecznie odsyłam.

Wpływ prędkości dozowania na tworzywo i jego dodatki

Stosowanie niskich prędkości dozowania zmniejsza ryzyko uszkodzenia tworzywa, stosowanych barwników czy wypełniaczy długowłóknistych i środków zmniejszających palność. Podczas przetwarzania materiałów wzmocnionych włóknem szklanym, przy zbyt dużych prędkościach dozowania, może dochodzić do ich skracania. Będzie to miało wpływ na badania wytrzymałościowe, którym są poddawane wtryśnięte części. Dodatki zmniejszające palność tworzyw sztucznych mogą ulegać degradacji jeżeli prędkość dozowania będzie zbyt szybka. Może to wpłynąć na zmniejszenie ich udziału w stopie oraz na klasę palności.

Ustawianie prędkości dozowania

Prędkości obrotowe ślimaka są często ustawiane w taki sposób, żeby czas dozowania był krótszy niż czas chłodzenia. Jeżeli czas dozowania będzie dłuższy od czasu chłodzenia maszyna wstrzyma otwarcie formy do momentu jego zakończenia. Niestety wpłynie to na czas cyklu produkcyjnego. W praktyce przyjmuje się zasadę, że czas dozowania powinien zakończyć się na około 2 sekundy przed zakończeniem czasu chłodzenia. Wyjątkiem od powyższej reguły jest doposażenie maszyny w dodatkowy układ hydrauliczny lub silnik elektryczny, obsługujący w sposób niezależny proces dozowania. Dzięki temu możemy kontynuować proces uplastyczniania w czasie, gdy forma wtryskowa się otwiera i wyformowuje wypraskę.

Należy pamiętać, że w przypadku dozowania przy otwartej formie, ciśnienie uplastyczniania może powodować wypływanie tworzywa z punktów wtrysku. Problem ten może się pojawić w przypadku układów zimno kanałowych, gdzie tworzywo będzie wpływać do kanałów. W formach z gorącymi kanałami może wystąpić kroplenie układu gorąco kanałowego. Powyższe problemy mogą doprowadzić do powstania oporów podczas wtrysku, które w konsekwencji znacząco utrudnią lub nawet uniemożliwią wtrysk tworzywa do formy. W takim przypadku musisz wyposażyć układ gorąco kanałowy w dysze zamykane lub doposażyć jednostkę plastyfikacji w układ zamykanej dyszy wtryskowej (Rysunek 1).

Częstą praktyką przy długich czasach chłodzenia jest stosowanie opóźnienia dozowania, w celu obniżenia ryzyka przegrzania i degradacji stopu.

Istnieją ogólne wytyczne prędkości obwodowych dozowania dla poszczególnych typów tworzywa (Tabela 1). Musisz zwrócić uwagę na fakt, że ogólne wytyczne nie uwzględniają dodatków do tworzyw, które mogą ulegać uszkodzeniu podczas zwiększonych prędkości dozowania. Najlepszym źródłem dotyczącym dopuszczalnych prędkości jest karta techniczna przetwarzanego materiału lub bezpośredni kontakt z dostawcą w przypadku braku takiej informacji we wspomnianej karcie.

Prędkość obrotowa ślimaka (RPM) jest uzależniona od średnicy ślimaka. Niektóre maszyny starszego typu nie mają możliwości programowania prędkości obwodowej. W takim przypadku można posłużyć się wykresem do ustalenia prędkości obrotowej w zależności od średnicy ślimaka i oczekiwanej prędkości obwodowej (Rysunek 2).

Profilowanie prędkości dozowania

Profilowanie prędkości dozowania możesz stosować przy długich drogach pobierania tworzywa. Na przykład mniejsza prędkość przy rozpoczynaniu dozowania zmniejsza moment generowany przez układ napędowy na ślimaku. Ponadto dobrą praktyką jest zmniejszenie prędkości przed osiągnięciem drogi dozowania. Dzięki czemu osiągniemy zdecydowanie lepszą dokładność plastyfikacji (Rysunek 3).

Podsumowanie

Prędkość dozowania stanowi kluczowy element przy programowaniu wtryskarki. W rezultacie wartości dostosowane do wymogów przetwarzanego tworzywa zapewnią świadomą produkcję z nastawieniem na jakość wyrobu.

Artykuł „Prędkość dozowania” znajdziecie w czasopiśmie PlastNews w ramach cyklu „Ustawianie parametrów procesu wtrysku tworzyw sztucznych”. Ponadto poniżej, jak już zawsze czynię, zamieszczam link do pobrania wersji .pdf

POBIERZ PDF: Prędkość dozowania

Artykuł Prędkość dozowania pochodzi z serwisu ASCONS.

Ważne jest, żeby ustawiacz odróżniał parametry nastawcze w prowadzonym procesie od parametrów wynikowych. Temperatura powierzchni formującej może być zbliżona do temperatury medium chłodzącego, ale niekoniecznie taka sama.

Układ regulacji temperatury formy to jeden z czynników odpowiedzialnych za jakość produkowanych wyprasek. Jego celem jest odprowadzenie ciepła dostarczonego wraz z wtryskiem przy zachowaniu równomiernego rozkładu temperatur na powierzchniach formujących.

Regulując temperaturę formy spotykamy się z przeciwstawnymi wymaganiami i musimy dokonać pewnego kompromisu pomiędzy:

• uzyskaniem optymalnej jakości wypraski, której właściwości kształtują się przy podwyższonej temperaturze formy i równomiernym rozkładzie obioru tego ciepła,
• rentownością prowadzonej produkcji zależnej od rzeczywistego czasu cyklu, na który ma wpływ stosowanie niskich temperatur formy.

Przy produkcji wyrobów powszechnego użytku (np. opakowań itp.) często stosuje się intensywny odbiór ciepła, jeżeli chce się być konkurencyjnym na rynku. Dla wyrobów technicznych istotne są parametry m.in. wytrzymałościowe oraz względy wizualne, które osiągniemy stosując podwyższone temperatury powierzchni formujących.

W polimerach amorficznych (np. PC, ABS) wyższe temperatury formy powodują niższy poziom naprężeń. Dla tworzyw częściowo krystalicznych (np. PA, POM) uzyskanie optymalnej krystalizacji osiąga się poprzez stosowanie wyższych temperatur formy. W ten sposób zapewniamy wolniejszy odbiór ciepła i dajemy czas na wytworzenie się krystalitów, które zapewniają lepsze właściwości mechaniczne i lepszą stabilność wymiarową.

Wymienione korzyści nie są jedynymi w kontekście podwyższonej temperatury formy. Dzięki termostatowaniu narzędzi do optymalnych wartości uzyskujemy również:

• poprawę płynięcia tworzywa w gnieździe formującym,
• lepszą relaksację makrocząsteczek w wyniku zmniejszonej orientacji,
• możliwość efektywniejszego działania procesu docisku.

Szeregowo podłączony układ chłodzenia

W metodzie szeregowego podłączenia układu chłodzenia przez formę prowadzi tylko jeden kanał z wejściem i wyjściem dla medium chłodzącego. Taki sposób podłączenia pozwala na użycie tylko jednego obiegu dostępnego na maszynie lub tylko jednego termostatu, co znacznie upraszcza podłączanie. Wadą takiego rozwiązania jest wzrost temperatury wraz z przebiegiem kanału chłodzącego. W związku z tym różne obszary powierzchni formującej mogą mieć różną temperaturę, co nie zapewnia równomiernego odbioru ciepła i może być przyczyną odkształceń wypraski (Rysunek 1).

Równolegle podłączony układ chłodzenia

W przypadku podłączenia równoległego zasilanie obiegów chłodzących na formie odbywa się przy pomocy rozdzielacza. Dzięki temu jesteśmy w stanie równomiernie odbierać ciepło z powierzchni formujących. W przypadku zablokowania się jednego z kanałów chłodzących istnieje ryzyko braku odbioru ciepła z chłodzonego obszaru. Taka sytuacja w podłączeniu równoległym jest bardzo trudna do wykrycia (Rysunek 1).

Weryfikacja temperatury formy wtryskowej

Weryfikacja temperatury formy powinna się odbyć po kilkunastu minutach produkcji w cyklu automatycznym. W ten sposób forma wtryskowa stabilizuje swoją temperaturę, która zależy m.in. od temperatury wtryskiwanego stopu, temperatury medium chłodzącego, konstrukcji układu chłodzącego w formie, sposobu podłączenia tj. czy szeregowo czy równolegle, czasu cyklu itp.

Urządzeniem kontrolnym może być np. termopara powierzchniowa (Rysunek 2), dzięki której odczytamy rzeczywistą temperaturę w badanym obszarze. Pomiar stykowy jest dobrym sposobem weryfikacji czy nie dochodzi do przegrzania konkretnego obszaru, w którym np. wypacza się wypraska.

Kolejną metodą służącą ocenie skutecznego odbioru ciepła jest pomiar różnicy temperatury na wyjściu z termostatu oraz na jego powrocie po odbiorze ciepła z formy wtryskowej. W tym celu można zastosować termometr przepływowy lub wykonać zdjęcie kamerą termowizyjną w celu określenia temperatury. Przykład takiej kontroli obrazuje Rysunek 3 oraz Rysunek 4.  Termogramy przedstawiają przewody zasilające układ chłodzenia formy wtryskowej oraz przewody powrotne. Różnica temperatury pomiędzy zasilaniem i powrotem nie powinna być większa niż 3°C. Jeżeli jest wyższa to istnieje ryzyko nierównomiernego odbioru ciepła z wypraski i tym samym jej wypaczania.

Podsumowanie

Zapewnienie skutecznego i równomiernego odbioru ciepła z formy wtryskowej to jeden z najważniejszych aspektów w procesie wtryskiwania. Jakość wyprasek i koszt ich wytworzenia w dużym stopniu uzależnione są od prawidłowego działania systemu chłodzenia. Temperatura formy w procesie wtrysku to już drugi artykuł, który został umieszczony w czasopiśmie branżowym PlastNews. Poniżej załączam dla Was wersję w .pdf.

POBIERZ .PDF – Temperatura formy wtryskowej w procesie wtrysku

Artykuł Temperatura formy w procesie wtrysku pochodzi z serwisu ASCONS.

Należy pamiętać, że zalecana temperatura przetwórstwa, to temperatura rzeczywista uplastycznionego stopu. Nastawcze temperatury układu plastyfikacji nie są miarodajne i nie powinny być uznawane za temperaturę stopu. W trakcie pracy wtryskarki temperatura będzie ulegać zmianie. Ciepło tarcia podczas fazy uplastyczniania, ustawiony profil temperaturowy, stopień wykorzystania pojemności dozowania, to kilka czynników wpływających na zmianę temperatury.

Procedura weryfikacji temperatury stopu

Do wykonania pomiaru temperatury stopu niezbędny będzie czujnik temperatury z termoparą zanurzeniową. Czujnik na podczerwień oraz kamera termowizyjna nie są odpowiednimi urządzeniami do pomiaru temperatury stopu. Tworzywo w kontakcie z temperaturą otoczenia szybko się wychładza i ten efekt zaburza dokładny pomiar.

Przykładowa procedura pomiaru:

• Pozwól maszynie pracować w cyklu automatycznym przez około 15-20 minut w celu stabilizacji temperatury.
• Podgrzej wstępnie termoparę by wykonać dokładny pomiar (możesz to zrobić np. poprzez umieszczenie jej w pobliżu wykonanego wcześniej przetrysku tworzywa).
• Odjedź agregatem i wykonaj przetrysk tworzywa.
• Zanurz termoparę w stopie i zataczaj ósemki. Brak ruchu termoparą nie pozwoli odczytać rzeczywistej wartości temperatury z powodu szybkiego wychładzania termopary i odbioru ciepła ze stopu (Rysunek 2).
• Zarejestruj maksymalną wartość temperatury.

Zarejestrowana temperatura podczas pomiaru powinna mieścić się w zalecanym zakresie przetwórstwa tworzywa, podanym w karcie technicznej materiału.

Bardzo ważnym aspektem podczas ustawiania temperatur przetwórstwa jest zapoznanie się z wcześniej wspomnianą kartą techniczną. Wynika to z faktu, że w jednej grupie materiałowej np. PP, możemy mieć różne zalecane zakresy temperatur przetwarzania.

• Za wysoka temperatura stopu może doprowadzić do degradacji stopu i dodatków powodując wady na wypraskach np. srebrzenia lub miejscowe odbarwienia.
• Za niska temperatura utrudni homogenizację tworzywa, wymusi stosowanie wyższych ciśnień na maszynie lub w skrajnym przypadku doprowadzi do jej uszkodzenia.

Profilowanie temperatury układu plastyfikacji

Ustawienia temperatur jednostki plastyfikacji w celu osiągnięcia właściwych parametrów przetwórstwa są różne dla tworzyw amorficznych i częściowo krystalicznych. Jednostka dozowania jest przeważnie wyposażona w co najmniej trzy strefy grzewcze, a każda z tych stref może zostać ustawiona na inną wartość temperatury. Dzięki temu uzyskujemy możliwość stosowania profilu temperatury. Zanim rozpoczniemy profilowanie temperatury musimy być świadomi, że w standardowej budowie ślimaka możemy wyróżnić trzy podstawowe strefy:

1. Strefa zasilania, gdzie granulat trafia zaraz z podajnika. W tej strefie nie możemy dopuścić do wczesnego uplastycznienia ponieważ zablokujemy ujście dla powietrza i możemy doprowadzić do zaczopowania gardzieli podajnika. W tej strefie ustawiamy temperaturę w jej dolnym zalecanym zakresie.
2. Strefa sprężania, gdzie następuje uplastycznienie materiału i wypchnięcie powietrza.
3. Strefa dozowania, gdzie następuje ujednorodnienie stopu pod kątem temperatury i przekazanie materiału przed czoło ślimaka.

Polimery częściowo krystaliczne wymagają do uplastycznienia większej energii niż tworzywa amorficzne, co wymusza stosowanie dla nich większych temperatur w obszarze zasilania. Tworzywa częściowo krystaliczne mogą być wrażliwe na podwyższone temperatury lub nie wytrzymywać długich czasów przebywania w wyższych temperaturach, co będzie skutkowało koniecznością jej obniżenia w kolejnych strefach. Będzie to prowadziło do powstaniem profilu z widocznym garbem. Dla tworzyw amorficznych taki profil nie będzie wymagany, ponieważ nie potrzebują tak dużej energii do uplastycznienia. Przykładowe profile przedstawia Rysunek 3.

Profil z garbem może być stosowany w przypadku materiałów, które są zbrojone włóknem szklanym. Dzięki zastosowaniu wyższej temperatury w początkowej fazie zmniejszamy wpływ erozyjny włókna szklanego na ślimak, co zwiększy żywotność układu plastyfikacji i tym samym zmniejszy koszty eksploatacji.

Czynniki wpływające na zmianę temperatury

Stabilność termiczna stopu to podstawa przy produkcji wyprasek o wysokiej jakości. Aby temu sprostać, maszyna musi być serwisowana przez wykwalifikowany personel. Wszelkie czynniki mające wpływ na zaburzenie tej stabilności powinny być niezwłocznie usuwane. Takimi czynnikami mogą być:

• Zmiana miejsca grzałek na cylindrze.
• Wysunięcie lub uszkodzenia termopary np. w wyniku zalania tworzywem.
• Zastosowanie odmiennej termopary np. „K” zamiast „J” bez wprowadzenia korekcji w sterowniku maszyny.
• Zmiana geometrii ślimaka np. w wyniku zużycia układu plastyfikacji.
• Brak okresowej kalibracji tj. tzw. „nauki grzania”.

Powyższy artykuł ukazał się w czasopiśmie branżowym PlasNews 12/2021. Poniżej możecie pobrać artykuł w formacie .pdf.

POBIERZ .PDF – Dobór temperatury układu plastyfikacji. ascons.pl.

Artykuł Temperatury układu plastyfikacji pochodzi z serwisu ASCONS.

Analiza niedolewu – wtryskarka

Ze względu na omawiany obszar jaki poddaliśmy analizie, za możliwe przyczyny powstawania niedolewu możemy uznać (Rysunek 1):

1. Nieszczelny zawór zwrotny.
2. Niepoprawna dysza wtryskowa.
3. Uszkodzony lub zużyty cylinder wtryskowy.
4. Wydajność maszyny.
5. Wyciek z dyszy.

Artykuł Analiza niedolewu – wtryskarka pochodzi z serwisu ASCONS.

Analiza niedolewu – forma wtryskowa

Dokonując analizy przyczyn występowania niedolewu w obszarze formy wtryskowej skupimy się przede wszystkim na (Rysunek 1):

1. Brak lub niedrożne odpowietrzenie.
2. Niezbalansowany układ wlewowy.
3. Niedrożna przewężka lub dysza gorącego kanału.
4. Zalegające tworzywo w formie.
5. Problemy z temperaturą na gorących kanałach.
6. Nieszczelność w układzie gorącego kanału.
7. Za mała grubość ścianki.

Artykuł Analiza niedolewu – forma pochodzi z serwisu ASCONS.

Opis wady

Niedolew to część, która nie została całkowicie wypełniona tworzywem. Jest to zjawisko, w którym płynne tworzywo nie wypełnia całkowicie gniazda formującego. Taki niedolew najczęściej występuje na końcu drogi płynięcia, ale może powstać również na żebrach oraz na początku wtrysku. Krawędź w miejscu zakończenia płynięcia frontu tworzywa jest najczęściej zaokrąglona. Zaokrąglenie krawędzi wynika z przepływu laminarnego tworzywa w gnieździe formującym. Spójrz na Rysunek 1 – przedstawia on wypraskę z dolanymi obszarami oraz tą samą wypraskę z występującymi niedolewami. Niedolew w wypraskach może stanowić realne ryzyko utraty funkcjonalności części. Taka utrata funkcjonalności np. montażu lub zgrzania stanowi błąd krytyczny dla producenta i uniemożliwia wykorzystanie części przez klienta. Dlatego analiza niedolewu jest istotnym czynnikiem do permanentnego rozwiązania problemu.

Analiza niedolewu – parametry procesu

W celu zbadania możliwych przyczyn musimy sobie wyznaczyć potencjalne źródła problemu. W tej części poradnika skupimy się na parametrach procesu. Kolejne części poświęcę pozostałym źródłom. Poddam wtedy analizie formę, maszynę i tworzywo – Rysunek 2.

Potencjalne przyczyny występowania niedolewu związane z procesem wtrysku to:

1. Zbyt małe wypełnienie.
2. Osiągnięte ciśnienie ograniczające.
3. Zbyt mała prędkość wtrysku.
4. Za małe ciśnienie docisku.
5. Brak poduszki resztkowej.
6. Brak przeciwciśnienia.
7. Zbyt niska temperatura stopu.
8. Zbyt niska temperatura formy.

Ad. 1 – Zbyt małe wypełnienie

Zaleca się, żeby wypraska została wypełniona wtryskiem do 95-98% objętości. Jeżeli nie zastosujesz się do tej zasady to możesz mieć problem z powstawaniem niedolewu. Docisk nie zawsze jest w stanie uzupełnić tworzywem gniazdo formujące tym bardziej, jeżeli wypraska posiada cienkie żebra lub inne pocienienia. Jeżeli została zarejestrowana masa części bez docisku i umieszczona w dokumentacji procesowej to porównaj ją z aktualną wartością masy wypraski bez docisku. Jeżeli ciężar jest zbyt lekki, zbadaj potencjalne przyczyny, które mogą obejmować:

• Wielkość dozy jest zbyt mała.
• Punkt przełączenia został ustawiony zbyt wysoko.
• Występuje wyciek z dyszy.
• Zawór zwrotny jednostki plastyfikacji jest nieszczelny.
• Rozszczelnił się układ gorąco-kanałowy.
• Osiągnięty został czas ograniczający wtryskiwania.

Podczas ustalania wielkości dozy, ważne jest, żeby być pewnym, że tworzywo nie trafia w miejsce gdzie go nie powinno być. Istnieją przypadki, w których pracownik próbujący wyeliminować niedolew zwiększa drogę dozowania nie wiedząc, że materiał ten trafia do układu gorąco-kanałowego w wyniku jego rozszczelnienia, co powoduje jeszcze większe zalanie. Jeżeli nie zorientujemy się, po pierwszym lub drugim wtrysku może dojść do wycieku tworzywa z kanału kablowego od grzałek gorącego kanału. Jeżeli dysponujesz wiedzą na temat masy wypraski bez docisku z poprawnego procesu to porównaj ją z aktualną masą wypraski bez docisku. Dzięki temu będziesz w stanie zweryfikować czy stopień wypełnienia gniazda, czy nawet prędkość wtrysku nie uległy zmianom. Ma to kluczowe znaczenie dla zapewnienia powtarzalnego napełnienia formy wtryskowej.

Ad. 2 – Osiągnięte ciśnienie ograniczające

Wtryskarki umożliwiają ustawienie ograniczającego ciśnienia ograniczającego w celu ochrony formy przed ewentualnym przelaniem. Ciśnienie ograniczające powinniśmy ustawiać około 10% wyższe, niż ciśnienie wymagane do wtrysku akceptowalnej jakościowo części. Jeżeli ciśnienie ustawisz poniżej wymaganego do wtrysku, to zmniejszysz prędkość wtrysku powodując ryzyko wystąpienia niedolewu. Jeżeli ciśnienie ograniczające jest osiągane, może to być wynikiem:

• Zdolności maszyny. Maszyna może nie mieć wystarczającego ciśnienia.
• Zbyt nisko ustawionego ciśnienia ograniczającego. Upewnij się, że jest ustawione około 10% wyżej, niż wymagane do utrzymania zadanej prędkości wtrysku. Powyższa tolerancja zabezpieczy Twój proces wtrysku w przypadku zmian lepkości.
• Wtrącenia, które zmniejszy przekrój przepływu tworzywa. Dysza wtryskowa lub układ gorąco-kanałowy jest podatny na zatkanie jeżeli dostanie się tam np. kawałek metalu lub innego, stałego zanieczyszczenia. W przypadku stosowania filtrów w dyszach wtryskowych musisz być świadomy, że powodują one wzrost ciśnienia. Zanieczyszczenia, które będzie filtr wyłapywał będą to ciśnienie podwyższać.
• Niskiej temperatury dyszy lub gorącego kanału. W tym przypadku zwiększysz opory przepływu.
• Spadku ciśnienia na dyszy. Różnica średnicy tulei wtryskowej w odniesieniu do dyszy wtryskowej na maszynie nie powinna być zbyt duża, gdyż będzie to miało wpływ na spadek ciśnienia. Więcej na ten temat przeczytasz we wpisie dotyczącym średnicy dyszy wtryskowej.

Jeżeli proces wtrysku będzie ograniczony ciśnieniem, to prędkość wtrysku będzie się zmniejszała. Dla lepszego zrozumienia tego procesu zwróć uwagę na Rysunek 3, który przedstawia proces z prawidłowo ustawionym ciśnieniem ograniczającym oraz proces z ciśnieniem ograniczającym ustawionym zbyt nisko. Prędkość wtrysku jest w tym przypadku zmniejszana przez ograniczenie ciśnienia co może być powodem powstawania niedolewów.

Weryfikację przyczyny spadku ciśnienia możesz wykonać za pomocą częściowego wypełniania gniazda i rejestrowaniu przy tym maksymalnych ciśnień dla różnych faz wypełniania. W ten sposób ustalisz obszar, w którym spadek jest największy i będziesz w stanie podjąć dalsze kroki.

Ad. 3 – Zbyt mała prędkość wtrysku

Jeżeli prędkość wtrysku zaprogramujesz zbyt wolno, to nie wypełnisz całkowicie gniazda formującego. Szybki wtrysk jest w większości przypadków pożądany, ponieważ szybkie prędkości wypełniania pomagają utrzymać stałą lepkość tworzywa i ograniczają spadki ciśnienia na drodze wypełniania.

Porównaj czas wtrysku z dokumentacji procesowej z aktualnym czasem wypełniania. Jeżeli aktualny czas wtrysku jest dłuższy, zweryfikuj czy zaprogramowana prędkość jest prawidłowa i ewentualnie dokonaj jej zwiększenia. Zwróć przy tym uwagę, czy maszyna osiąga zadane prędkości. Do tego celu możesz użyć wykresów rejestrujących rzeczywistą prędkość wtryskiwania w maszynie i porównać ją z parametrami zadanymi, co możesz zaobserwować na Rysunek 4. Jeżeli maszyna nie realizuje zadanych prędkości zgłoś to swojemu działowi utrzymania ruchu lub bezpośrednio do działu serwisowego producenta/dostawcy wtryskarki. Czas wtrysku i masa wypraski bez docisku są ważnymi miarami, które powinieneś umieszczać w dokumentacji procesowej. Wartości zadane, które programujemy na maszynie nie powinny stanowić podstawy do oceny procesu wtrysku, ponieważ niektóre maszyny używają procentowej wartości prędkości wtrysku, co nie będzie miarodajne. Zawsze polegaj na masie wypraski i czasie wtryskiwania.

Kolejnym miejscem występowania niedolewów mogą być żebra w pobliżu punktu wtrysku. W wyniku dużej prędkości wtryskiwania, czoło płynącego stopu przepływa po najmniejszej linii oporu, a żebro może zostać dolane dopiero po osiągnięciu podwyższonego ciśnienia w gnieździe formującym. To stanowi duże ryzyko powstawania omawianej wady, przede wszystkim dla żeber umieszczonych poprzecznie do kierunku przepływu tworzywa. W takich przypadkach zmniejszenie prędkości wypełniania może pozytywnie wpłynąć na eliminację niedolewu. Należy przy tym dokonać kontroli, czy żebro jest prawidłowo odpowietrzane.

Ad. 4 – Za małe ciśnienie docisku

Jeżeli ustawisz ciśnienie docisku zbyt małe, to możesz doprowadzić do powstania niedolewu. Po wypełnieniu gniazda formującego do 95-98% objętości powinniśmy przejść ze sterowania prędkością na sterowanie ciśnieniem w wyniku działania docisku. Pod wpływem docisku, gniazdo formujące uzupełni pozostałe 2-5% objętości oraz straty skurczowe w wyprasce. Cienkie żebra i podobne wrażliwe na wadę miejsca na wyprasce wymagają wystarczająco dużego ciśnienia, żeby wcisnąć tworzywo w zagłębienia w formie. Jeżeli ciśnienie docisku będzie za małe powstanie niedolew.

Ad. 5 – Brak poduszki resztkowej

Poduszka resztkowa będąca parametrem wynikowym to bufor pomiędzy głowicą wtryskarki, a końcówką ślimaka. Bufor ten stanowi pewną ilość tworzywa, która pozostaje przed końcówką ślimaka po zakończeniu trwania procesu docisku. Zadaniem poduszki resztkowej jest przeniesienie ciśnienia stopu do gniazda formującego, celem uzupełnienia strat skurczowych powstających w wyprasce. Jeśli poduszka resztkowa osiąga zero, oznacza to, że doza jest zbyt mała lub nastąpił wyciek materiału. Ewentualnym źródłem wycieku/przecieku może być:

• Zawór zwrotny ślimaka.
• Dysza zamykana na maszynie.
• Miejsce styku tulei z dyszą wtryskową.
• Wyciek z układu gorąco-kanałowego.
• Wyciek z podziału formy.

Dokonaj weryfikacji powyższych punktów celem ustalenia źródła problemu.

Jeżeli na maszynie nie pozostaje poduszka resztkowa i nie ma wycieku tworzywa, to należy ponownie ustalić drogę dozowania i punkt przełączenia na docisk. Bardzo dobrą praktyką jest nadzorowanie wielkości poduszki resztkowej poprzez dostępne na maszynie opcje. Monitorowanie wartości poduszki pozwala zatrzymać produkcję w przypadku przekroczenia zastosowanych tolerancji.

Ad. 6 – Brak przeciwciśnienia

Problem z przeciwciśnieniem może się rozpocząć podczas przetryskiwania agregatu. Często w wyniku powstającego ciśnienia w układzie plastyfikacji następuje wyciek materiału z dyszy wtryskowej podczas dozowania. W takim przypadku technik redukuje przeciwciśnienie w celu zadozowania tworzywa, co może skutkować powstawaniem niedolewów w wyniku zmniejszenia gęstości stopu. Podczas ponownego rozruchu należy przywrócić wartości do poprawnych.

Ad. 7 – Zbyt niska temperatura stopu

Niska temperatura stopu zwiększa lepkość tworzywa, co powoduje, że materiał płynie gorzej. Tworzywo o wysokiej gęstości nie będzie w stanie wypełnić niektórych miejsc wypraski i będzie powodowało spadek ciśnienia na drodze wypełniania doprowadzając do powstania niedolewu. Dokonaj kontroli temperatury stopu za pomocą odpowiedniego czujnika i porównaj z dokumentacją procesową i kartą techniczną tworzywa. Zwiększenie temperatury formy to często stosowany zabieg w celu poprawy wypełnienia formy. Zwiększenie tej temperatury może wymuszać wydłużenie czasu chłodzenia lub doprowadzić do degradacji materiału.

Ad. 8 – Zbyt niska temperatura formy

Prawdopodobnie zastanawiasz się dlaczego mówimy w tej części o formie. Już wyjaśniam, ponieważ temperatura formy to parametr procesowy.

Niskie temperatury formy mogą wpływać na skuteczność wypełnienia gniazda formującego tworzywem. Niska temperatura formy skutecznie odbiera ciepło z płynnego materiału powodując zwiększenie zakrzepniętej warstwy tworzywa, co ogranicza przepływ w formie. Forma w wyniku przepływu gorącego stopu podnosi swoją temperaturę. Jeżeli wypraska posiada trudne do wypełnienia obszary to początkowe wtryski mogą posiadać wady w postaci niedolewu wynikające z niskiej temperatury powierzchni narzędzia. Dobrą praktyką jest zarejestrowanie temperatury powierzchni formującej i wypraski podczas wyformowania z zastosowaniem ręcznej termopary i kamery termowizyjnej oraz umieszczenie tych danych w dokumentacji procesowej. Nastawy na regulatorach temperatury nie wskazują rzeczywistej temperatury pracy formy. Temperatury te cechują wahania, które wynikają z odbioru ciepła ze stopu i oddawania go do układu chłodzenia formy wtryskowej (Rysunek 5).

Podsumowując

Przede wszystkim dziękuję Ci za wytrwanie do końca tego wpisu Mam nadzieję, że opisana przeze mnie analiza niedolewu związana z parametrami procesu pozwoli Ci uniknąć tej wady. Jak widzisz, jest to jedynie część przyczyn. Proces wtrysku jest bardzo skomplikowanym etapem produkcji, zależnym od wielu czynników. Jako ustawiacze maszyn wtryskowych musimy mieć świadomość w jaki sposób możemy się przyczynić do wystąpienia wady. Dzięki temu będziemy w stanie ograniczyć brakowość na hali i tym samym zabezpieczyć klienta przed wadliwymi sztukami, a naszą firmę przed reklamacją. Dlaczego to jest tak ważne? Ponieważ w ten sposób zabezpieczasz sam siebie przed zakupem wadliwego wyrobu

Artykuł Analiza niedolewu – parametry pochodzi z serwisu ASCONS.