Prędkość w Robotach Wittmann

Prędkość w robotach Wittmann odnosi się do zmiany położenia w przestrzeni na jednostkę czasu. Może być wyrażana w różnych jednostkach, takich jak milimetry na sekundę (mm/s) lub metry na sekundę (m/s), w zależności od skali ruchu i aplikacji.

Polecenie Vmax (Rysunek 1) służy do ustawiania maksymalnej prędkości jako procentu skonfigurowanej maksymalnej prędkości osi numerycznej. Na rzeczywistą prędkość w trybie pracy automatycznej dodatkowo ma wpływ opcja „nadpisywania” zaprogramowanej prędkości, która w sterowniku robota nosi nazwę Ovveride. Rysunek 2 pokazuje wzajemną relację pomiędzy poleceniem Vmax a Ovveride. Polecenie Vmax pozostaje aktywne do następnej instrukcji Vmax lub Vabs.

Znaczenie Precyzyjnej Kontroli Prędkości

Kontrolowanie prędkości jest kluczowym aspektem zapewnienia precyzyjnego wykonywania zadań przez robota Wittmann. Odpowiednio dostosowana prędkość pozwala na uniknięcie błędów i zniszczeń, zwłaszcza w aplikacjach wymagających delikatności, takich jak odbiór elementów wtryskowych wizualnych czy manipulacje w ograniczonych obszarach.

Prędkość jest również istotna w kontekście efektywności operacji. W zastosowaniach przemysłowych, szybkie ruchy mogą przekładać się na zwiększoną produkcję, co jest szczególnie ważne w produkcji masowej.

Polecenie Vabs (Rysunek 3) to funkcja, która umożliwia ustawienie niezależnej prędkości od nastawionej w oknie Ovveride w mm/s. Opcja ta jest przydatna w celu dostosowania do ruchów m.in wypychacza. Polecenie Vabs jest aktywne do następnego polecenie Vmax lub Vabs.

Przyspieszenie w Robotach Wittmann

Przyspieszenie to wskaźnik, który opisuje zmianę prędkości na jednostkę czasu. Jest to kluczowy parametr w kontekście robotów Wittmann, ponieważ wpływa na to, jak szybko robot może rozpocząć ruch, osiągnąć docelową prędkość i zatrzymać się. Przyspieszenie jest mierzone w jednostkach takich jak milimetry na sekundę do kwadratu (mm/s²) lub metry na sekundę do kwadratu (m/s²).

Polecenie Aabs (Rysunek 4) umożliwia regulację maksymalnego przyspieszenia w mm/s^2, gdy seryjna konfiguracja jest niewystarczająca do danej produkcji. Ustawienie jest aktywne do następnego polecenie Aabs.

Wpływ Przyspieszenia na Precyzję i Wydajność

Precyzyjna kontrola przyspieszenia jest niezwykle istotna w zadaniach, które wymagają dokładnego pozycjonowania narzędzi lub przedmiotów. W przypadku, gdy robot musi szybko zmienić kierunek ruchu lub zatrzymać się na punkcie docelowym, odpowiednie przyspieszenie jest kluczowe. Zbyt duże przyspieszenie może spowodować uszkodzenie lub wibracje. Zbyt małe przyspieszenie może prowadzić do dłuższego czasu cyklu i obniżonej wydajności.

W przemyśle, gdzie dokładność jest kluczowa, jak w produkcji wyprasek z automatycznym montażem lub odbiorze precyzyjnych części, odpowiednie kontrolowanie przyspieszenia jest niezbędne do utrzymania jakości produktów.

Programowanie Prędkości i Przyspieszenia

Programowanie prędkości i przyspieszenia w robotach Wittmann jest zadaniem, które należy dokładnie przemyśleć. Operator lub programista musi dostosować te parametry do konkretnego zadania i środowiska pracy robota. To wymaga zrozumienia charakterystyk maszyny oraz ewentualnych ograniczeń mechanicznych, takich jak maksymalne prędkości i przyspieszenia, które może osiągnąć dany robot.

Dostępność zaawansowanych sterowników i oprogramowania umożliwia programistom precyzyjną kontrolę nad prędkością i przyspieszeniem, co pozwala na optymalizację wydajności i precyzji.

Podsumowanie

Prędkość i przyspieszenie są kluczowymi parametrami w robotach Wittmann. Precyzyjna kontrola parametrów jest niezbędna do osiągnięcia optymalnej wydajności i precyzji w różnych zastosowaniach, od produkcji przemysłowej po robotykę precyzyjną. Programiści i operatorzy muszą dokładnie dostosować prędkość i przyspieszenie do konkretnych zadań i warunków pracy, aby osiągnąć najlepsze wyniki. Wiedzę na temat zasad można pozyskać poprzez doświadczenie jak również dzięki specjalistycznym szkoleniom. Szkolenia wyjaśniają w prosty i zrozumiały sposób wszelkie zasady postępowania w programowaniu m.in prędkości i przyspieszenia.

Zrozumienie tych koncepcji jest kluczowe dla efektywnego projektowania, programowania i obsługi robotów Wittmann, co przyczynia się do postępu w wielu dziedzinach przemysłu i technologii.

Artykuł Prędkości i przyspieszenia robotów Wittmann: Kluczowe czynniki efektywności i precyzji pochodzi z serwisu ASCONS.

Przed i po dozowaniu

Nowoczesne wtryskarki mają możliwość programowania dekompresji przed procesem dozowania, czyli po procesie docisku lub po czasie opóźnienia dozowania, jeżeli został on zastosowany.

Drugą opcją jaką mamy dostępną na większości maszyn to dekompresja po dozowaniu, która wycofuje ślimak po osiągnięciu nastawionej drogi lub objętości w układzie sterowania maszyny.

W obu powyższych przypadkach, wycofanie następuje w kierunku przeciwnym do wtrysku (Rysunek 1).

Wpływ dekompresji na objętość wtryskiwanego tworzywa

Istotnym czynnikiem na drodze omawiania tytułowego parametru jest zrozumienie jego wpływu na objętość dozowania, czyli na ilość tworzywa, która będzie wtryskiwania do formy wtryskowej.

Zrozumienie wpływu dekompresji na objętość tworzywa do wtrysku wymaga zrozumienia jak działa układ posuwisto zwrotny ślimaka wtryskarki. Granulat podawany przez gardziel pod podajnikiem tworzywa trafia do cylindra wtryskarki. Podczas obrotu ślimaka, granulat jest przemieszczany w kierunku dyszy wtryskowej, ulegając uplastycznieniu. Gdy uplastyczniony materiał przesuwa się przed zawór zwrotny (końcówkę ślimaka), powoduje wzrost ciśnienia w układzie. W wyniku wzrostu ciśnienia następuje wywieranie siły na zawór i ślimak, co doprowadza do jego przesuwu, aż do osiągnięcia zadanej objętości/drogi dozowania. Można to podsumować zdaniem, że nie ma możliwości przepływu tworzywa przed zawór zwrotny, jeżeli ślimak się nie obraca.

Co się w takim razie dzieje z tworzywem, kiedy stosujemy dekompresję przed dozowaniem? Jeżeli wykonam ruch ślimakiem stosując dekompresję przed dozowaniem, to obniżę ciśnienie w przestrzeni między formą a zaworem zwrotnym. Im większa będzie zastosowana dekompresja, tym większe stworzymy ryzyko powstania podciśnienia i zassania powietrza do środka. Kiedy rozpocznie się dozowanie, ślimak nie będzie się od razu wycofywał, ponieważ będzie zmuszony do uzupełnienia strat objętościowych w wyniku zastosowanej dekompresji. Takie zachowanie doprowadzi do wzrostu objętości, a jego wartość zależy m.in. od zastosowanych parametrów dekompresji i przeciwciśnienia.

W taki razie jak wygląda sytuacja w przypadku dekompresji po procesie uplastyczniania? Ruch ślimakiem bez jego obracania po procesie dozowania nie dodaje materiału do uprzednio przygotowanej dawki. Zwiększa to jednak odległość jaką ślimak będzie musiał pokonać do ustawionego punktu przełączenia. Zbyt duża dekompresja po dozowaniu może powodować zaciągnięcie powietrza. Jeżeli to powietrze dostanie się do naszego tworzywa, to będzie stanowiło dodatkowy bufor wpychający tworzywo sztuczne do układu wlewowego i następnie gniazda formującego.

Ryzyka i szanse w stosowaniu parametru dekompresji

Dekompresja (Rysunek 2) może stanowić wsparcie dla naszego procesu wtryskiwania, ale nieumiejętne jej programowanie doprowadzi do licznych problemów.

Dekompresja może powodować:

• Ryzyko dostania się powietrza do uplastycznionego materiału
• Wady w postaci srebrzeń (Rysunek 3), przypaleń na wyrobie

Jednocześnie dekompresja może:

• Ustabilizować poduszkę resztkową poprzez poprawę zamykania końcówki ślimaka
• Zmniejszyć ciśnienie występujące w grzanym kanale, w celu eliminacji „kroplenia” dyszy
• Odciążyć dysze zamykane w grzanych kanałach
• Przy długich czasach cyklu i przetwórstwie np. uniepalnionych tworzyw zmniejsza ryzyko wzrostu ciśnienia w cylindrze i zapobiega niekontrolowanemu przesuwaniu.

Programowanie dekompresji

Sposób wprowadzania parametru dekompresji może się różnić w zależności od producenta wtryskarki. Dla przykładu, w maszynach Wittmann Battenfeld ze sterowaniem B6, dekompresję wprowadza się w sposób względny tj. wprowadzenie 1 cm3, cofa ślimak z aktualnej pozycji o 1 cm3 (Rysunek 4).

Czyli jakie wartości możemy stosować dla dekompresji?

Podczas ustawiania drogi/objętości dekompresji możemy posłużyć się kilkoma metodami. To, która metoda będzie odpowiednia w Twoim procesie, uzależnione jest od wielu czynników (rodzaj tworzywa, temperatury cylindra, wielkość poduszki, przeciwciśnienie podczas dozowania, sprawność końcówki ślimaka, wielkość dozy itd.). Oto kilka propozycji:

• Ograniczyć się do wartości 10% objętości dozowania – jest to szybki sposób, który zależy od wielu czynników. Dla przykładu, przy dużym przeciwciśnieniu podczas dozowania, powinniśmy zbliżać się do wartości 10%, natomiast przy niskim przeciwciśnieniu wartość tą obniżamy.
• Pozycja dekompresji zależna od wskaźnika płynięcia – to drugi sposób na programowanie omawianego parametru. W tabeli pokazane są możliwe drogi dekompresji w zależności od współczynnika płynięcia.
  

  MFR	Droga dekompresji
  Do 15 g/10 min	2 ~ 4 mm
  15 – 25 g/10 min	5 ~ 8 mm
  25 – 50 g/10 min	10 ~ 15 mm

• Droga dekompresji zależna od skoku pierścienia końcówki ślimaka – to trzeci sposób, który wymaga wiedzy odnośnie do zastosowanej końcówki ślimaka.

Jeżeli z jakiegoś powodu w procesie ustawiona jest wyższa temperatura tworzywa niż zalecana przez producenta, to jest to powód do użycia wyższej dekompresji niż zalecane powyżej.

Nie możemy zapomnieć o prędkości dekompresji, który towarzyszy omówionej powyżej drodze/objętości. Prędkość programujemy w taki sposób, żeby wtryskarka wykonując dekompresję robiła to w sposób łagodny, bez zbędnych szarpnięć. Współczynnik płynięcia będzie w tym przypadku najlepszym przykładem – większą szybkość będziemy ustawiać dla wysokiego współczynnika płynięcia, mniejszą dla niskiego współczynnika płynięcia.

Podsumowanie

Dekompresja stanowi jeden z kluczowych parametrów każdego procesu wtryskiwania. Pomaga ustabilizować jeden z najważniejszych parametrów wynikowych – poduszkę resztkową, która bezpośrednio wpływa na jakość wtryskiwanej części. Wydłuża także trwałość zaworu zwrotnego.

Jednak nieumiejętne jej programowanie może narobić wiele kłopotów w naszym procesie, dlatego zwracajcie uwagę na ryzyka jakie ze sobą niesie.

Artykuł Dekompresja 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.

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.

Międzynarodowe, innowacyjne targi światowego przemysłu tworzyw sztucznych K 2022 w Düsseldorf właśnie się zakończyły (Rysunek 1). Miałem okazję być jednym z około 176 tysięcy odwiedzających, co było dla mnie osobiście bardzo ciekawym doświadczeniem. Targi to zdecydowanie jeden z najlepszych sposobów na zaprezentowanie najnowszych technologii w branży przetwórstwa tworzyw. Bezpośrednie nawiązywanie kontaktów, przypadkowe spotkania oraz dyskusje pozwalają także na rozwój osób uczestniczących w takim wydarzeniu.

Chciałbym się podzielić z Wami moimi odczuciami, co do prezentowanych technologii w obszarze wtryskiwania, który jest mi najbliższy. Swoją krótką prezentację wykonam bazując na dwóch czołowych producentach wtryskarek.

„It’s all WITTMANN”

Grupa Wittmann przede wszystkim rozwija się jako dostawca kompletnych systemów do wtryskiwania, obejmując wtryskarkę, peryferia, automatykę oraz opcje integracji. Firma zaprezentowała naprawdę dużo ciekawych rozwiązań, które po krótce spróbuję Wam przedstawić.

Na przykład jedną z najciekawszych maszyn jakie do tej pory widziałem to pokazana na targach wtryskarka EcoPower zasilana prądem stałym. Nie ukrywam, że jak tylko zobaczyłem panele fotowoltaiczne (Rysunek 2) na wtryskarce to od razu pojawił mi się uśmiech na twarzy. Koncepcja wydaje się szyta na miarę czasów, w których przychodzi nam żyć. Ciągła niepewność cen energii na rynku zmusza producentów do działań w obszarze oszczędzania prądu przez wytwarzane przez nich maszyny.

Firma z siedzibą w Kottingbrunn w Austrii zaprezentowała wtryskarkę zasilaną prądem stałym, który może być pozyskiwany z energii słonecznej, wiatrowej i wodnej. Przedstawiona technologia została opracowana wspólnie przez firmę Wittmann oraz Wago, dlatego wspólnie złożyli wnioski patentowe.

Uniwersalność prezentowanej maszyny polega na tym, że w razie potrzeby można ją przełączyć na standardowe zasilanie sieciowe. Co ciekawe, istnieje także funkcja częściowego przełączania na zasilanie sieciowe.

Injection-compression molding

Kolejna ciekawa produkcja to wykorzystanie technologii ICM – In Injection-compression molding (Rysunek 3) do produkcji kubków.

W produkcji z wykorzystaniem ICM wtryskuje się uplastyczniony materiał do jeszcze nie całkowicie zamkniętej formy. Ostateczne formowanie następuje po domknięciu narzędzia przez maszynę. Dzięki temu możemy wypełnić formę pod niższym ciśnieniem, co zdecydowanie zmniejszy naprężenia wypaczające część.

Wittmann zaprezentował produkcję kubka o pojemności 230 ml z polipropylenu firmy Sabic o grubości ścianki 0,28 mm (Rysunek 4). Jakby tego było mało, kubek posiada dodatkowo etykietę dzięki technologii IML – In Mold Labeling. Etykieta stanowi jednocześnie element konstrukcyjny wyrobu – gdyby jej nie było, kubka nie utrzymalibyśmy w dłoniach przez tak małą grubość ścianek.

„There is only a Plan A”

To powyższe hasło jako swój motyw przewodni na targach w Düsseldorf wybrała firma Arburg. Jest to jeden z czołowych producentów maszyn wtryskowych, który zaprezentował wiele efektywnych i efektownych rozwiązań. Niemiecka, rodzinna firma posiada w swojej ofercie wtryskarki Allrounder o sile zwarcia od 125 kN do 6500 kN.

Pod kątem technologicznym, ciekawie prezentowała się zautomatyzowana, trójkomponentowa wtryskarka Allrounder Cube 1800, która wytwarzała wypraski z PP, TPE oraz POM z wykorzystaniem formy wtryskowej kostkowej 8+8+8 (Rysunek 5).

Elementy produkowane były w czasie cyklu około 9,5 sekundy. Po wyjęciu z formy wypraski były montowane w sposób automatyczny, który wymagał pięciu etapów składania i trwał zaledwie cztery sekundy bez wpływu na czas cyklu.

Flat Die Unit

W ciągu ostatnich lat nastąpił postęp w technologii gorących kanałów. Firma FDU Hot Runner GmbH opracowała otwartą dyszę w kształcie płaskiej matrycy odchodząc tym samym od podstawowej konstrukcji okrągłego otworu (Rysunek 6). Jakie są korzyści takiego rozwiązania? Producent zapewnia możliwość szybszego procesu wtrysku większej ilości stopu, niższe ścinanie i ciśnienie wtrysku.

Kolejną zaletą systemu FDU jest unikanie tworzenia się efektu jetting, który występuje wraz ze wzrostem prędkości wtrysku dla dysz okrągłych. Efekt swobodnego strumienia powoduje nierównomierne wypełnienie gniazda formującego oraz wady powierzchniowe na wyprasce. Technologia FDU sprawdza się bardzo dobrze w produkcji dużych elementów z tworzyw sztucznych.

DME iControl

Kontynuując rozważania w temacie gorących kanałów, na targach zauważyłem ciekawy sposób oszczędności energii poprzez zastosowanie izolacji gorącego kanału. Jest to podobne rozwiązanie jakie znamy z wtryskarek, czyli stosowanie koców ograniczających promieniowanie cieplne z grzałek cylindra do otoczenia.

Firma DME zaprezentowała system iControl (Rysunek 7). Jest to zamknięty i zaizolowany system gorącego kanału, którego głównym zadaniem jest zmniejszenie zużycia energii elektrycznej. Sam sposób prezentacji bardzo przypadł mi do gustu. Zabudowana nad rozgrzanym gorącym kanałem kamera termowizyjna pokazuje w czasie rzeczywistym jakie promieniowanie występuje w obszarze izolowanym i nie izolowanym.

Cooling Care

Przede wszystkim precyzyjne maszyny, zaawansowane formy wtryskowe, najnowsze technologie nie zwalniają nas z obowiązku dbania o sprawność układu chłodzącego. Tu na szczęście mamy duże wsparcie Polskiej firmy, która oferuje bardzo dobry system czyszczenia układów chłodzących form wtryskowych.

Fado opracowało urządzenia Cooling Care, które opiera się na dwukierunkowej metodzie pulsacji medium czyszczącego. Hydrauliczne fale uderzeniowe generują kontrolowane zjawisko kawitacji, które inicjuje proces czyszczenia złogów kamienia i rdzy z powierzchni kanału chłodzącego. Przykładowe czyszczenie zostało zaprezentowane przez firmę podczas trwających targów K (Rysunek 8).

Miałem okazję pracować z omawianym systemem i z czystym sumieniem polecam każdej wtryskowni takie rozwiązanie do dbania o formy wtryskowe.

Podsumowanie

Podczas ośmiu dni największych targów w naszej branży mogliśmy zauważyć, że producenci maszyn przyjmują kierunek ochrony klimatu, cyfryzacji, gospodarki o obiegu zamkniętym. Ten trend był zauważalny na większości stoisk, które miałem okazję odwiedzić. Przede wszystkim bogactwo nowych technologii umożliwi wielu firmom odpowiednio dobrać technologię i obniżyć koszty produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych. Targi K-2022 już za nami. Podsumowując pozostaje czekać do 8 października 2025 roku na kolejną edycję. Do zobaczenia w Düsseldorf.

Artykuł Targi K 2022 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.

Zakres temperatury przetwórstwa tworzyw częściowo krystalicznych jest wąski w odróżnieniu do tworzyw amorficznych. Podczas wtrysku tworzywa częściowo krystalicznego do formy, temperatura czoła płynącego materiału nie może spaść poniżej dopuszczalnego zakresu. Ten wąski zakres przetwórstwa polimerów częściowo krystalicznych powoduje, że musi być ono możliwie szybko wtryskiwane do formy.

Tworzywa amorficzne mają szeroki zakres temperatur przetwórstwa i z tego powodu dopuszczalne są powolne prędkości wtrysku. Należy jednak mieć na uwadze, że front płynącego stopu musi pozostawać powyżej minimalnej temperatury przetwórstwa.

Naprężenia ścinające i szybkość ścinania

Podczas wtryskiwania tworzyw do formy należy uważać, żeby nie przekroczyć dopuszczalnych naprężeń ścinających oraz maksymalnej prędkości ścinania. Obie wartości są specyficzne dla przetwarzanego materiału (Rysunek 2) a ich weryfikację możemy wykonać z pomocą programów do symulacji procesu wtrysku (np. Moldflow) (Rysunek 3, Rysunek 4).

Przy małych średnicach przewężek i dużych prędkościach wtrysku bardzo łatwo będzie osiągnąć maksymalne dopuszczalne wartości naprężeń i szybkości ścinania. Stanowi to ryzyko uszkodzenia łańcuchów polimerowych i utraty własności tworzyw sztucznych.

Warstwa zakrzepnięta

Podczas przepływu tworzywa na powierzchni gniazda formującego tworzy się warstwa zakrzepnięta, która ogranicza pole przekroju przepływu. Wynika to z zastygnięcia przyściennej warstwy tworzywa. Stosowanie niskich prędkości wtryskiwania powoduje nadmierny wzrost ciśnienia w gnieździe i utrudnia jego wypełnienie (Rysunek 5).

Jeżeli do produkcji wykorzystujesz materiał, który ma niską lepkość, to nie używaj nadmiernej prędkości wtrysku. Duża prędkość wtrysku  przy niskiej lepkości tworzywa generuje wysoką szybkość ścinania i tworzywo może osiągnąć temperaturę degradacji.

Profilowanie prędkości wtrysku

Nowoczesne maszyny mają możliwość stosowania nawet 10 stopni do profilowania prędkości. Czy to oznacza, że wszystkie stopnie powinny być wykorzystane?

Odpowiedź na to pytanie jest jedna – ilość wykorzystywanych stopni profilowania powinna być możliwie najmniejsza (Rysunek 6). Zawsze zalecam próbować ustawiać wtrysk z wykorzystaniem stałej prędkości wtrysku i dopiero w razie potrzeby dodawać kolejny profil, np. w celu spowolnienia prędkości pod koniec wypełnienia gniazda formującego. Mała ilość punktów profilowania niesie za sobą kilka korzyści, np. łatwość ustawienia profilu na innej maszynie i osiągnięcie podobnego czasy wtrysku, niskie ryzyko niekontrolowanej zmiany prędkości wynikające z linearyzacji zaworu wtrysku.

Profilowanie jest zalecane dla wyrobów o skomplikowanej konstrukcji w celu osiągnięcia stałej prędkości płynięcia tworzywa w gnieździe.

Wtryskiwanie wolno-szybko-wolno jest zalecane w układach zimno kanałowych oraz układach hybrydowych (gorący kanał + zimny wlewek). Niska prędkość początkowa zmniejsza ryzyko powstania wady „jetting” oraz zmniejsza naprężenia występujące w przewężce. Zwolnienie prędkości na końcu drogi płynięcia zmniejsza ryzyko przypalenia oraz ułatwia dokładne przełączenie na fazę docisku.

Bezpośredni wtrysk z wykorzystaniem gorących kanałów daje możliwość wtrysku z większą prędkością początkową ale koniec wypełnienia powinien być wolny z tego samego powodu co powyżej przedstawiony.

Podsumowanie

Prędkość wtrysku jest kluczowym parametrem w ustawianiu procesu wtrysku. Jak każdy inny parametr, zależy ona od wielu czynników. Ustawienie jej zbyt wolno jak i zbyt szybko będzie miało wpływ na wyrób. Znajomość wszelkich czynników mających wpływ na jej optymalne ustawienie jest warunkiem koniecznym i wymaga wielu godzin doświadczenia. Przy programowaniu prędkości wtrysku zwracaj uwagę na to z jakim tworzywem masz do czynienia, czy nie ma ryzyka przekroczenia dopuszczalnych naprężeń ścinających i prędkości ścinania, miej świadomość wpływu warstwy zakrzepniętej na przepływ tworzywa oraz świadomie wykorzystuj profilowanie prędkości.

POBIERZ .PDF – Prędkość wtrysku

Artykuł Prędkość 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.