Dlaczego odpowietrzanie jest ważne:

W trakcie wtryskiwania tworzyw sztucznych, prawidłowe odpowietrzanie formy jest kluczowe dla eliminacji potencjalnych problemów. Gniazda formy muszą być wolne od powietrza, aby uniknąć powstawania pęcherzyków, deformacji czy też niedokładnego wypełnienia detalu. Skuteczne odpowietrzanie wpływa zatem nie tylko na estetykę produktów, ale również na ich trwałość i funkcjonalność.

Kanały odpowietrzające:

• • Najczęściej stosowaną metodą odpowietrzania są kanały odpowietrzające umieszczone w strategicznych miejscach formy wtryskowej (Rysunek 1). Ich rozmieszczenie i kształt są dostosowywane do konkretnych potrzeb projektu, a ich rola polega na sprawnym usuwaniu powietrza podczas procesu wtryskiwania.
  • Kanały odpowietrzające stanowią nieodzowny element procesu wtryskiwania tworzyw sztucznych. Ich precyzyjne zaprojektowanie i umiejscowienie są kluczowe dla uzyskania wysokiej jakości wtryskiwanych detali. Dbałość o kanały odpowietrzające ma zasadnicze znaczenie dla efektywnego odpowietrzania formy i uniknięcia wad, przyczyniając się do osiągnięcia doskonałych wyników produkcyjnych.

Wypychacze odpowietrzające:

• • Wypychacze odpowietrzające (Rysunek 2) pełnią kluczową rolę w procesie wtryskiwania poprzez skuteczne usuwanie powietrza z gniazda formy. W momencie, gdy tworzywo sztuczne jest wtryskiwane do formy, może ono spowodować zatrzymanie się powietrza w trudno dostępnych miejscach, co prowadzi do powstawania wad w gotowym produkcie. Wypychacze odpowietrzające są zaprojektowane tak, aby aktywnie usuwać to powietrze, umożliwiając równomierne i kompleksowe wypełnienie formy tworzywem (Rysunek 3).
  • Trudność w odpowietrzeniu przy użyciu wypychaczy stanowi miejsce, gdzie dochodzi do sprężenia powietrza. Jeżeli taki obszar nie posiada w pobliżu wypychacza, będzie trudno osiągnąć satysfakcjonujący efekt.

Wstawki ze stali odpowietrzającej

• • Stal porowata jest produktem, który poddawany jest specjalnemu procesowi produkcji, w wyniku którego powstają mikroskopijne otwory i kanały w strukturze metalu. Te drobne porowatości sprawiają, że stal porowata staje się doskonałym materiałem do odpowietrzania w formach wtryskowych.
  • W procesie wtryskiwania tworzyw sztucznych, stal porowatą wykorzystujemy jako specjalny element odpowietrzający. Umieszcza się ją strategicznie w formie wtryskowej, gdzie pełni rolę kanałów umożliwiających wydostawanie się powietrza z gniazd formy podczas wtryskiwania tworzywa. Dzięki temu procesowi odpowietrzania można skutecznie uniknąć wad, takich jak pęcherzyki powietrza czy niedokładne wypełnienie detalu.
  • Odpowiedni dobór rodzaju wstawki porowatej, jej konstrukcja oraz umiejscowienie w formie wtryskowej to gwarancja sukcesu.

Rozwiązania dostawców maszyn:

• • Wittmann – Expert StepForce: Siła zwarcia zwiększana podczas wtrysku, zsynchronizowana przez objętość wtrysku lub przez czas wtrysku. Ułatwia to odpowietrzanie przez linię płaszczyzny podziału, a tym samym napełnianie gniazda formującego. Ekonomicznym skutkiem ubocznym jest zmniejszenie zużycia energii z napędu.

Podsumowanie

Odpowietrzanie form wtryskowych – kluczowy aspekt skutecznego wtryskiwania. Skuteczne odpowietrzanie jest niezbędne do uzyskania wysokiej jakości wtryskiwanych produktów, co pozwala uniknąć potencjalnych wad. Istnieje wiele metod odpowietrzania, a ich wybór zależy od konkretnych warunków produkcji, formy wtryskowej oraz rodzaju tworzywa. Wprowadzanie innowacyjnych rozwiązań, takich jak specjalne stalowe materiały porowate, kanały odpowietrzające czy płaszczyzna podziału, pomaga w doskonaleniu procesu odpowietrzania. Dbałość o precyzyjne odpowietrzanie przekłada się na uniknięcie przypaleń, pęcherzyków powietrza, deformacji czy niedokładnego wypełnienia detalu. To z kolei wpływa na zadowolenie klienta i efektywność produkcji. Ostatecznie, skuteczne odpowietrzanie jest kluczowym elementem każdej udanej produkcji wtryskowej.

Artykuł Odpowietrzanie Form Wtryskowych – Kluczowy Aspekt Skutecznego Wtryskiwania pochodzi z serwisu ASCONS.

Czym jest poduszka resztkowa?

Poduszka resztkowa to nic innego jak bufor tworzywa, które pozostaje przed ślimakiem po zakończonym procesie wtrysku i docisku (Rysunek 1). Jej obecność zapewnia dystans pomiędzy końcówką ślimaka a głowicą cylindra. Poduszka resztkowa przenosi wytworzone przez tłoki wtryskowe ciśnienie do wnętrza gniazda formującego, co zapewnia powtarzalną jakość części.

Wartość poduszki resztkowej jest wynikiem ustawionych parametrów procesu wtrysku i nie może ona być programowana jako parametr nastawny.

Omówiliśmy już teoretyczną definicję poduszki. Teraz wypada wspomnieć, jak to wygląda w praktyce, gdzie nie jest to już tak oczywiste. Z jakiego powodu? Możemy wyróżnić dwie definicje poduszki resztkowej na wtryskarce w zależności od momentu jej rejestracji:

• pozycja ślimaka po zakończonej fazie docisku,
• najdalej wysunięta pozycja ślimaka.

Wartości dla obu wariantów poduszki mogą być takie same, ale nie muszą. Doświadczony technolog musi znać różnicę i poprawnie interpretować wskazania maszyny wtryskowej. Pozostaje więc odpowiedzieć na pytanie z czego mogą wynikać wspomniane przed chwilą różne wskazania?

Posłużę się pewnym przykładem, z którym zapewne spotkaliście się przy ustawianiu parametrów procesu: jeżeli ustawię malejące ciśnienie docisku (pomińmy tu wyjaśnienie powodów takiego ustawiania) to pozycja ślimaka będzie malała do pewnego momentu. Ściśliwość stopu tworzywa przy niskim ciśnieniu docisku może spowodować zmianę kierunku przesuwu ślimaka – będzie zwiększał swoją wartość. W takim przypadku część maszyn zarejestruje minimalną wartość pozycji ślimaka, a część wtryskarek wskaże poduszkę resztkową jako wartość pozycji ślimaka w momencie zakończenia czasu docisku. Czyli pozycję większą niż osiągnięta pozycja minimalna. Coraz więcej wtryskarek rejestruje obie pozycje i pozwala je kontrolować, co ułatwia nam nadzór nad procesem (Rysunek 2).

Konsekwencje niestabilnej poduszki resztkowej

Jak już ustaliliśmy definicję parametru wynikowego poduszki resztkowej to musimy się skupić na konsekwencjach jakie niesie za sobą jej niestabilność.

• Niedolana wypraska to bardzo częsty powód problemów z niestabilną poduszką resztkową. Celem poduszki jest przeniesienie ciśnienia do wnętrza formy wtryskowej co zapewnia nam omawiany parametr. Jeżeli nie przeniesiemy skutecznie tego ciśnienia do wnętrza formy to detal będzie niekompletny i zwiększymy brakowość produkcji.
• Wciągi, zapady. Brak odpowiedniego ciśnienia w wyniku braku poduszki resztkowej spowoduje również problemy z zapadami czy wciągami na powierzchni części.
• Zmienna masa części. To kolejny problem z jakim możemy się spotkać produkując z niestabilną poduszką. Jej wahania będą bezpośrednio wpływać na masę i tym samym na jakość wypraski.

Wahania poduszki resztkowej

Zmienność w każdym procesie jest naturalnym czynnikiem. Wahania poduszki resztkowej na wtryskarce nie stanowią w tym przypadku żadnego wyjątku (Rysunek 3). Wartość poduszki zależy m.in. od:

• Parametrów procesu wtrysku – zbyt niska prędkość wtrysku w początkowej fazie może utrudniać domknięcie pierścienia na zaworze zwrotnym. Zbyt duże przeciwciśnienie podczas dozowania może przesuwać pierścień końcówki ślimaka i również utrudnić domknięcie. W takim przypadku poduszka będzie wykazywać dużą zmienność.
• Przetwarzanego tworzywa – łatwo płynące tworzywa częściowo krystaliczne będą miały największe wahania poduszki resztkowej (np. PA, PE). Tworzywa amorficzne charakteryzują się mniejszymi wahaniami poduszki resztkowej (np. ABS, PC) (Rysunek 4).
• Sprawności maszyny – przetwarzanie tworzyw zbrojonych np. włóknem szklanym przyspiesza zużycie elementów w układzie plastyfikacji. Wycieranie się końcówki ślimaka będzie powodowało powstawanie nieszczelności i zachwianie procesu a tym samym poduszki resztkowej.

Duża czy mała?

Wartość poduszki resztkowej to bardzo często poruszany wątek podczas moich rozmów z technologami. Lata doświadczeń z ustawianiem procesu wtrysku pozwoliły wypracować mi argumenty, które chętnie Wam przedstawię.

Wartość poduszki resztkowej nie powinna być duża. Są ku temu następujące powody:

• Ściśliwość wtryskiwanego stopu ma wpływ na przekazanie ciśnienia do wnętrza formy wtryskowej. Jeżeli poduszka będzie zbyt duża, przekazanie ciśnienia do wnętrza formy będzie mało efektywne. Część ciśnienia będzie wytracona na ściskanie tworzywa będącego poduszką resztkową. Na omawianą efektywność ma wpływ lepkość tworzyw, o której wcześniej wspominałem. Większa strata będzie występowała dla tworzyw o wysokiej lepkości.
• Duża poduszka resztkowa to większa ilość tworzywa w strefie, która jest intensywnie grzana. To może wpływać na degradację tworzywa w wyniku podwyższonej temperatury i dłuższego czasu oddziaływania tej temperatury. Uszkodzony stop, który zostanie wtryśnięty do formy może powodować wady powierzchniowe oraz pogorszenie własności wytrzymałościowych.

Czy zatem mała poduszka to najlepszy wybór? Zdecydowanie tak. Najczęstszą zalecaną wartością dla poduszki resztkowej jest pozycja około 6 mm dla średnic ślimaka 25 mm – 70 mm. Przy stosowaniu większych średnic zalecam zwiększenie poduszki o kolejne milimetry.

Nadzór poduszki w procesie

Stabilna poduszka resztkowa w prowadzonym przez nas procesie pośrednio gwarantuje stabilną jakość wytwarzanych części. Jest oznaką powtarzalnej ilości tworzywa, które dostarczane jest wnętrza formy wtryskowej.

Na każdej maszynie powinniśmy załączyć funkcję kontroli poduszki. Dzięki temu będzie w stanie bardzo szybko zareagować na wszelkie odchylenia, które mogą wystąpić. Wartości tolerancji jakie wpiszemy w układ kontrolny powinny być poprzedzone próbami procesowymi i ocenie ich wpływu na jakość wypraski. W przypadku poduszki resztkowej stosujemy najczęściej większe odchylenia niż np. dla czasu wtrysku. Wartość tolerancji powinniśmy dopasować do specyfiki produkcji. Jeżeli produkujemy wypraski ogólnego przeznaczenia to najczęściej odchyłka +-4% będzie wystarczająca. Produkcja elementów technicznych np. dla branży automotive, będzie wymagała zawężenia tolerancji do +-3%. Najbardziej wymagające będzie wytwarzanie elementów precyzyjnych – w takim przypadku odchyłka nie powinna być większa niż +-2% (Rysunek 2).

Podsumowanie

Poduszka resztkowa nie jest parametrem ustawczym tylko parametrem wynikowym. Stanowi ona dla nas pewien obraz procesu wtrysku. Przytoczone przeze mnie przykłady i zalecenia zdecydowanie nie wyczerpują tematu np. nie omówiliśmy wpływu przemiału na wartości poduszki, ale to temat na osobny artykuł.

Pamiętaj, że poduszka nie może być za duża, bo utracisz kontrolę nad procesem. Staraj się kontrolować wartość poduszki z pomocą opcji dostępnych na wtryskarce, a tolerancje, które zastosujesz poprzedź próbami procesowymi.

Artykuł Poduszka resztkowa pochodzi z serwisu ASCONS.

[ PL ]

Aby umożliwić prawidłową obsługę sprzętu, przeczytaj poniższe strony dotyczące obsługi.

[ ENG ]

To enable proper operation of the equipment, please read the following maintenance pages.

Alteration Proviso
These instructions are made with the claim to topical, completeness and correctness. Additional technical developments can however, result in alterations to the unit or in the software, which do no longer concur with these instructions. For this reason we are not liable under there circumstances for breakdowns or stoppages and resulting damage.

Artykuł User´s Manual PSG Hot Runner HR pochodzi z serwisu ASCONS.

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.

[ PL ]

Niniejsza instrukcja jest przeznaczona dla wszystkich osób zaangażowanych w obsługę i monitorowanie systemu robota.
Są odpowiedzialni za zapewnienie płynnego działania systemu robota. Jeśli wystąpi błąd, powinni być w stanie wyszukać oznaki przyczyny błędu i wywołać kluczowe sekwencje programu.
W tym celu konieczne jest nauczenie się obsługi systemu sterowania. Niniejsza instrukcja wyjaśnia, jak bezpiecznie obsługiwać system sterowania.

[ ENG ]

This manual is intended for all persons involved in the operation and monitoring of the robot system.
They are responsible for ensuring that the robot system runs smoothly. If a fault occurs they should be able to search for signs of the cause of the fault and call up key program sequences.
In order to do this it is necessary to be learn how to use the control system. This manual explains how to operate the control system safely.

Artykuł User´s Manual UNIROB R10S – UNILOG B4 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.

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.