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.

Zachęcam również do przeczytania poprzednich wpisów dotyczących programowania zabezpieczenia formy dla Wittmann-Battenfeld EcoPower oraz Haitian Mars.

Zabezpieczenie formy dla maszyn BOY

1. Programowanie zabezpieczenia rozpoczynamy od wejścia na stronę ustawiania parametrów dotyczących zamykania formy.
2. Profil „p6” jest parametrem, od którego rozpoczynamy drogę zabezpieczenia formy. Jest to tzw. „bezpieczny skok formy” i z tego powodu profilu „p6” nie można wyłączyć.
3. W tym polu wprowadzamy czas zabezpieczenia formy. Czas jest liczony od momentu osiągnięcia przez formę drogi zabezpieczenia formy. Forma powinna się zamknąć w zadanym czasie. Jeżeli nie dojdzie do osiągnięcia zamknięcia, to maszyna wystawi alarm dotyczący zabezpieczenia formy lub wykona kolejne podejścia do zamknięcia, w zależności od ustawienia w punkcie nr 4.
4. Jeżeli proces zamykania formy wtryskowej nie zostanie ukończony w zadanym czasie, to w zależności od wpisanej liczby powtórzeń nastąpi zatrzymanie lub wykonanie kolejnych zamknięć.
5. Pole to wskazuje rzeczywisty czas zamknięcia formy.
6. W tym miejscu zobaczysz rzeczywistą ilość powtórzeń zamknięcia formy.
7. Parametr drogi, od którego powinna nastąpić kontrola narzędzia. Wartość zależy od rodzaju formy wtryskowej i konstrukcji wypraski.
8. Prędkość zamykania w obszarze rozpoczęcia ochrony formy powinna zapewnić płynność ruchu i nie powodować szarpnięć.
9. Bardzo ważne jest ustawienie siły, z jaką narzędzie będzie się poruszało w obszarze ochrony. Siła powinna być możliwie najniższa – zapewniająca płynny ruch.

Podsumowanie

Zachęcam Cię do zwracania uwagi na parametry dotyczące zabezpieczenia formy i ich nadzoru. Mam nadzieję, że tak jak ja, Ty też uznasz to za jeden z istotniejszych parametrów, jakie możemy zaprogramować na wtryskarkach.

Artykuł Zabezpieczenie formy dla maszyn BOY pochodzi z serwisu ASCONS.

Jest to kontynuacja wpisu dotyczącego zabezpieczenia form dla maszyn Haitian Mars.

Zabezpieczenie formy – Wittmann Battenfeld EcoPower B6

1. W początkowej fazie zamykania należy ustawić niskie ciśnienie i prędkość, ponieważ zapewni to płynny start.
2. Ustawić wysokie prędkości zamykania.
3. W celu wyhamowania formy przed osiągnięciem zakresu ochrony ustawić niskie wartości.
4. Ustawić minimalne ciśnienie i prędkość zabezpieczającą przed ewentualnym uszkodzeniem.
5. W polu „Skok zabezpieczenia formy” ustawić wartość liczbową, która odpowiadać będzie ilości kolejnych prób zamknięcia formy po alarmie dotyczącym zabezpieczenia.
6. „Czas zabezpieczenia formy” – w tym polu wpisujemy wartość w sekundach. Czas ten zacznie upływać kiedy dojdzie do zatrzymania ruchu zamykania formy. Po jego upłynięciu maszyna zatrzyma się wyświetlając alarm zabezpieczenia formy.
7. Pozycja formy w mm od której rozpocznie się kontrola zabezpieczenia formy.
   

   

8. Dla maszyn elektrycznych możemy zdefiniować zakres kontroli siły zabezpieczenia formy. W tym celu określamy ilość cykli rozruchowych dla których tolerancja określona jest w punkcie nr 9.
9. Ustawiona tutaj wartość w Nm jest aktywna w trybie ręcznym i automatycznym. Jeżeli podczas zamykania formy dojdzie do jej przekroczenia – maszyna zatrzyma się sygnalizując błąd zabezpieczenia formy. Po upłynięciu cykli ustawionych w polu nr 8 maszyna zakończy kontrolę na poziomie rozruchowym i rozpocznie kontrolę z dopuszczalną tolerancją ustawioną w punkcie nr 10.
10. W tym polu ustawiamy dopuszczalną tolerancję dla kontroli siły zamykania. Kontrola z tym zakresem aktywna jest tylko w trybie automatycznym.

Rysunek 2: Ustawienia kontroli siły zabezpieczenia formy z zakresem tolerancji

Krzywa otaczająca

Dodatkowym zabezpieczeniem dla maszyn elektrycznych serii EcoPower jest możliwość ustawienia tzw. krzywej otaczającej, dzięki której dostajemy kolejne narzędzie do ochrony przed ewentualnymi uszkodzeniami. W celu jego ustawienia musisz wykonać poniższe kroki:

11. Na stronie „Wykres wartości rzeczywistych” –> „Krzywa otaczająca” –> „Konfiguracja” w polu „Wybór życzonej krzywej otaczającej” wybieramy: „12.Siła zamykająca„.
12. Ustawiamy żądaną tolerancję.
13. Ustawiamy żądany czas rejestracji krzywej otaczającej. Czas ten musi obejmować obszar zabezpieczenia formy tzn. w tych ramach czasowych forma musi poruszać się w obszarze zabezpieczenia.
14. Ustawiamy czas kontroli krzywej zamykania. Może on obejmować wyłącznie obszar z dużym ryzykiem lub kontrolować cały ruch zamykania.
15. W celu załączenia kontroli krzywej otaczającej musisz aktywować ten wiersz.

    

16. Na stronie „Wskazanie” ustaw wartości osi „Y” w zakresie pracy siły zwarcia.
17. Po uruchomieniu produkcji kliknij w ten przycisk żeby zapisać krzywą, która od tej pory będzie kontrolowana.

    

18. Ostatnim ustawieniem będzie wybór jednej z opcji zachowania się wtryskarki po aktywacji alarmu zabezpieczenia formy.

    

Maszyny elektryczne dają nam dodatkowe możliwości zabezpieczenia form wtryskowych i tylko od nas zależy czy będziemy z nich korzystać. Polecam dodać także kontrolę za pomocą tabeli jakości co dodatkowo zabezpieczy nas przed produkcją wyrobów niezgodnych.

Artykuł Zabezpieczenie formy Wittmann Battenfeld EcoPower pochodzi z serwisu ASCONS.

Profil zamykania wraz z programem zabezpieczenia formy sprawia, że gdy ruchoma połówka napotka opór w określonym obszarze (zwanym obszarem zabezpieczenia formy) nie przejdzie w tzw. wysokie ciśnienie. Niskie ciśnienie zabezpieczy Twoje narzędzie przed ewentualnym uszkodzeniem.

Przeszkody wymagające zatrzymania ruchu formy

Powody dla których powinieneś programować zabezpieczenie narzędzia mogą być następujące:

1. Wypraska, która nie wypadła podczas wyformowania lub nie została odebrana przez robota (w przypadku odbioru przez robota dodatkowym zabezpieczeniem może być uzyskiwanie podciśnienia na ssawkach i jego kontrola).
2. Wlewek, który pozostał w obszarze formy.
3. Suwak formujący, który nie został wycofany lub opadł.
4. Wypychacz, który został uszkodzony/zerwany i nie cofnął się do pozycji „zero”.
5. Wykruszony element formy pozostający w obszarze zamknięcia.
6. Inne w zależności od konstrukcji formy.

Zabezpieczenie formy – Haitian Mars

Pierwszy wpis dotyczący zabezpieczenia narzędzia opiszę na podstawie maszyny Haitian, model Mars.

1. W początkowej fazie zamykania ustaw niskie ciśnienie i prędkość (przepływ) aby zapewnić płynny start.
2. Ustaw wysokie prędkości zamykania w celu zapewnienia krótkiego czasu cyklu tej fazy. Niskie prędkości wpływają na dłuższy czas ruchu i negatywnie wpływają na czas cyklu. Więcej o fazach cyklu przeczytasz w artykule: czas cyklu
3. W celu wyhamowania formy przed osiągnięciem zakresu ochrony ustaw niskie wartości.
4. Ustaw minimalne niezbędne do ruchu ciśnienie i prędkość zabezpieczającą przed ewentualnym uszkodzeniem. W programowaniu drogi uwzględnij suwaki, wysokość słupów prowadzących suwaki, wielkość wypraski, wlewek itp.
5. Końcowa faza to wejście na wysokie ciśnienie w celu przełamania układu kolanowego i uzyskania niezbędnej siły zwarcia.

   

6. Następnie przejdź na stronę funkcji formy, gdzie powinieneś wpisać czas, w którym realizowana jest będzie ochrona formy. Wartość powinna być większa o około 0,2 sek od wartości rzeczywistej wymaganej do ochrony narzędzia.
7. W tym polu możesz zobaczyć wartość rzeczywistą czasu, podczas którego maszyna pokonuje zadaną drogę ochrony formy. Do tej wartości dodajemy około 0,2 sek i wpisujemy ją w polu nr 6.

   

   Podsumowanie

   Zabezpieczenie formy jest bardzo ważnym parametrem, który niestety bardzo często jest pomijany. Osiągnięcie siły zamykania i znajdująca się w środku wypraska lub inny element mogą powodować uszkodzeniem formy, przestój produkcji.

   Mam nadzieję, że od teraz będzie Ci łatwiej je programować co w efekcie przyczyni się do poprawy efektywności Twojej produkcji.

Jest to mój pierwszy wpis dotyczący tematu zabezpieczenia formy. W kolejnych opiszę zasady jego ustawiania dla maszyn innych producentów.

Artykuł Zabezpieczenie formy – Haitian Mars pochodzi z serwisu ASCONS.

Co jednak możemy zrobić nie mając programowej możliwości redukcji siły zwarcia? Czy możemy na takich maszynach w sposób bezpieczny produkować części na formach z wieloma rdzeniami, w tym z rdzeniem, który należy wycofać po zredukowaniu siły zwarcia?

Redukcja siły zwarcia wtryskarki z układem kolanowym

Taką możliwość omówię na podstawie maszyny Haitian Mars z kolanowym układem zamykania bez możliwości programowej redukcji siły zwarcia.

Forma wtryskowa wymaga redukcji siły zwarcia przed wyjazdem rdzenia blokującego i rdzenia formującego zgodnie z poniższą sekwencją.

W czerwonych prostokątach zaznaczone są działania, które będziemy w tym wpisie omawiać. Wyjazd bez redukcji siły zwarcia jest możliwy, jednak żywotność trzpienia siłownika ulegnie drastycznemu zmniejszeniu.

Siłowniki odpowiedzialne za ruch rdzenia formującego muszą być wyposażone w krańcówki wjazdu i wyjazdu. Na stronie konfiguracji ustawiamy typ kontroli „Limit”.
W polu „Akt.Poz” dla wyjazdu rdzenia (a) wpisujemy wartość uchylenia się układu zamykania.
UWAGA: pozycja ta nie może powodować fizycznego uchylenia się formy wtryskowej. Jest to pozycja potencjometru drogi formy. Jeżeli forma się uchyla, należy tą wartość zmniejszyć.

Następnym krokiem jest konfiguracja drogi otwarcia formy.
Pierwsza pozycja otwarcia formy musi być mniejsza od ustawionej drogi zadziałania rdzenia (a). Takie ustawienie powoduje odpuszczenie siły zwarcia poprzez delikatne uchylenie układu kolanowego i przesterowanie rdzenia.
UWAGA – jeżeli ta wartość będzie większa od ustawionej na stronie rdzenia (a) to przesterowanie nastąpi na sile zwarcia.

Szybkie prędkości otwarcia formy mogą powodować jej uchylenie co jest w tym przypadku niekorzystne. Z tego powodu należy stosować małe przepływy.

Powyższe ustawienia umożliwiają pracę rdzenia. Redukcja siły zwarcia jest wykonywana poprzez delikatne odpuszczenie układu kolanowego.

Jak wykorzystać oscyloskop na wtryskarce Haitian

W celu kontroli sygnałów elektrycznych pochodzących z krańcówek rdzenia formującego możemy uruchomić oscyloskop. Odpowiednia interpretacja wskazań umożliwia wykrycie wszelkich problemów oraz zakłóceń występujących w procesie wtrysku.

Kontrolować musimy następujące zmienne:

• Sygnał rdzenia na pozycji „IN” (formuje)
  Zmienna: „_.sv_CoreInPosReached”
• Sygnał rdzenia na pozycji „OUT” (nie formuje)
  Zmienna: „_.sv_CoreOutPosReached”
• Pozycja formy wtryskowej:
  0 mm – zamknięta
  570 mm – otwarta
  Zmienna: „Poz.Zacis”

Co możemy odczytać z krzywych pokazanych na oscyloskopie?

Interpretacja wskazań oscyloskopu

1. Sygnał aktywnej krańcówki rdzenia na pozycji „IN” (formuje)
2. Rozpoczęcie procesu uchylania układu kolanowego
3. Uruchomienie rdzenia do pozycji „OUT” (nie formuje)
4. Aktywacja krańcówki potwierdzającej pozycję rdzenia „OUT”
5. Uruchomienie otwarcia formy
6. Osiągnięcie drogi otwarcia – 570 mm

   

7. Odległość pomiędzy obiema krzywymi wskazuje różnicę w czasie dezaktywacji jednej krańcówki „IN” i aktywacji drugiej „OUT”.Im większa odległość pomiędzy krzywymi, tym: większy opór musiał pokonać suwak, użyte zostało za małe ciśnienie hydrauliczne do sterowania rdzeniem lub ustawiony został zbyt mały przepływ regulujący ruch rdzenia. Pomijam przypadki awarii mechanicznych i elektrycznych.

   

8. Wydłużająca się krzywa aktywnej krańcówki rdzenia na pozycji „IN” (formuje), po wysterowaniu zaworu hydraulicznego w celu wsunięcia rdzenia na pozycję „OUT” świadczy o: zakleszczeniu się suwaka w miejscu formowania przez użycie zbyt dużego ciśnienia docisku, braku redukcji siły zwarcia czyli próbie przesterowania rdzenia na pełnym zwarciu, użyciu za małego ciśnienia hydraulicznego do sterowania rdzeniem lub za małym przepływie regulującym ruch rdzenia. Pomijam przypadki awarii mechanicznych i elektrycznych.

   

   W celu dokładnego odczytu pozycji otwarcia formy i kontroli siły zwarcia możemy dołożyć kolejną zmienną oraz przeskalować zakres wartości drogi otwarcia (590 mm –> 5 mm).

   Rzeczywista siła zwarcia formy (0-10V)
   Zmienna: „system.sv_ClampPRaw”

   

9. Wraz z postępującym uchylaniem się układu kolanowego maleje siła zwarcia.
10. Forma osiągając pozycję 3,7 mm zatrzymuje się i oczekuje na przesterowanie rdzenia „C” do pozycji „OUT”.
    UWAGA: nie dochodzi do fizycznego uchylenia się narzędzia.
11. Siła zwarcia w momencie przesterowania rdzeni wynosi 12 ton.
12. Aktywna krańcówka rdzenia „C” w pozycji „OUT” zezwala na otwarcie formy.
    Siła zwarcia maleje do 1 tony (błąd pomiarowy tensometrów), forma się otwiera.

    

    Podsumowanie

    Jak widać istnieje możliwość kontrolowanego uchylenia kolanowego układu zamykania i tym samym realizacja założeń zapisanych w sekwencji pracy formy wtryskowej. Istotnym czynnikiem jest wykorzystanie krańcówek odpowiadających za wskazanie położenia rdzeni formujących i wiedzy na temat działania układu zwarcia.
    Oscyloskop jest przydatnym narzędziem w przypadku pojawiających się odchyleń stabilności np. czasu cyklu związanych z nieprawidłowym funkcjonowaniem rdzeni. Jego poznanie wymaga czasu ale później przyspiesza analizę problemu.
    Do możliwości nadzoru i analizy problemów związanych z procesem możemy wykorzystać również tabelę jakości.

Artykuł Redukcja siły zwarcia i oscyloskop na wtryskarce Haitian Mars pochodzi z serwisu ASCONS.

Aby móc zrozumieć istotę tematu musimy poświęcić chwilę na zaznajomienie się z podstawowymi właściwościami fizycznymi płynu jakim jest olej. Na potrzeby tego tematu skupimy się na jednej z tych wartości czyli lepkości.

Na poniższym wykresie widzimy jak maleje lepkość oleju wraz ze wzrostem temperatury. Należy zwrócić uwagę na nieliniowość skali na osi „Y”. Przyjmijmy ,że zakres temperatur z jakimi możemy spotkać się w praktyce wynosi 0 – 70°C . Dlaczego od zera? Często zdarza się, że zbiorniki z olejem przechowywane są „pod chmurką”, zatem w praktyce pojawiają się sytuacje, że w zbiorniku wtryskarki znajduje się olej o temperaturze kilku stopni. O konsekwencjach tego będzie w dalszej części tekstu.

Z wykresu możemy odczytać, że dla oleju klasy ISO46: przy T1=0°C lepkość wynosi około 500mm2/s a dla T2=70°C jest to 12mm2/s, czyli 41,6 raza mniej!

T1=0°C u1=500mm2/s

T2=70°C u2=12mm2/s

u1/u2=42

Lepkość oleju przekłada się bezpośrednio na opory i straty energii , jakie towarzyszą jego przemieszczaniu się wewnątrz układu hydraulicznego maszyny , głównie przez filtry, węże, rury, bloki, zawory. W celu ułatwienia przepływu naturalne wydaje się dążenie do podnoszenia temperatury pracy oleju do wysokich wartości. Napotykamy tutaj na barierę związaną z trwałością oleju, degradację. Maleją również jego właściwości smarne. Dlatego też produceńci wtryskarek do niedawna ustalali temperaturę pracy oleju na poziomie 40-45°C bez możliwości jej zmiany przez uzytkownika. Dzięki temu zapewniali optymalny stosunek trwałości do wydajności.

W praktyce okazuje się że temperatura 40-45°C bywa trudna do utrzymania. Dzieje się tak przede wszystkim w dwóch przypadkach.

• Długie czasy chłodzenia wypraski w formie.

  Mamy tutaj doczynienia z niedogrzewaniem oleju przez maszynę ze względu na niewystarczjącą ilość tarcia występującą podczas przemieszcznia oleju pod ciśnieniem.

• Krótkie czasy cyklu.

  W tym przypadku mamy sytuację odwrotną, generowane jest tyle ciepła podczas pracy maszyny, że układ chłodzenia nie jest w stanie odprowadzić go na zewnątrz.

O ile wzrost temperatury pracy powyzej zalecanych 45°C powoduje nadmierne zużywanie się oleju i wtryskarki, to obniżenie jej do poziomu 30-35°C dla długich czasów cyklu nie ma negatywnego wpływu na pracę maszyny. Rozwój technologi napędów, sterowania i pomp w ostatnich lat spowodował znaczne ograniczenie strat energii w układach hydraulicznych. Mamy zatem coraz mniej energii, która samoistnie podgrzewała nam olej do zadanej temperatury. Aby zapobiec konieczności celowego podgrzewania oleju w czasie cyklu produkcyjnego, producenci zaczęli wprowadzać możliwość ustalania temperatry pracy oleju przez użytkownika. Dzięki temu użytkownik ma możliwość optymalizacji temperatury pracy do danego procesu produkcyjnego.

Czy zmiany temperatury pracy w trakcie trwania produkcji przekladają się na stabilność procesu? Aby odpowiedzieć na to pytanie musimy powrócić do wykresu lepkości w funkcji temperatury. Przyjmijmy, że rozpoczynamy produkcję przy 20°C (bez wstępnego podgrzewania oleju do temperatury pracy), a w trakcie jej trwania temperatura stabilizuje się na poziomie 45°C

T1 = 20°C u1=150mm/s

T2 = 45°C u2= 30mm/s

u1/u2=5

Widać z tego, że przy założonej różnicy temperatur olej staje się pięciokrotnie rzadszy. Przekłada się to bezpośrednio na pracę poszczególnych elementów wykonawczych maszyny: zawory szybciej reagują na sygnały sterujące, szczególnie zawory proporcjonalne, filtry stawiają znacznie mniejsze opory, zarówno te systemowe jak i te znajdujące się w zaworach, pompy szybciej „wchodzą” na ciśnienie, występują mniejsze opory tłoczenia. Wszystko to powoduje, że maszyna przyśpiesza, co w przypadku maszyny wyeksploatowanej różnice czasu cyklu mogą sięgać poj. sekund. Efekt ten jest mniej widoczny dla maszyn pracujących w pętli zamkniętej sprzężenia zwrotnego, do niemal pomijalnego w przypadku maszyn nowych lub też utrzymanych w bardzo dobrym stanie technicznym.

Skupmy się zatem na przypadku, w którym cykl przyśpiesza. Podczas rozruchu z niezmienionymi parametrami wtrysku, po zakończeniu wcześniejszej produkcji, możemy spodziewać się niedolewów, które będziemy usuwali podnoszeniem prędości wtrysku. Wraz ze wzrostem temperatury maszyna zacznie samoczynnie przyśpieszać, czas wtrysku zacznie maleć, temperatura formy rosnąć, aż w końcu pojawią się wypływki na detalach, co będzie generowało kolejne wybrakowane detale oraz wymagało ponownej ingerencji w parametry wtryskarki.

Trwałość maszyny wtryskowej uzależniona jest także od lepkości oleju. Uruchamiając pompę na maszynie, w której zborniku znajduje się olej o temperaturze kilku stopni, możemy doprowadzić do uszkodzenia pomp, ponieważ ich konstrukcja nie jest przystosowana do pracy z tak „gęstym” medium. W takim przypadku należy poczekać , aż temperatura oleju w zbiorniku maszyny osiągnie conajmniej 15°C. W przeciwnym razie możemy doprowadzić do uszkodzenia elementów maszyny. Wzrost temeperatury oleju przekłada się na wzrost temperatury wszystkich elementów, przez które przepływa, podnosząc temp. całej maszyny. Wraz ze wzrostem temperatury uwidaczniają się wszystkie nieszczelności układu hydraulicznego. Jeśli temperatura pracy przekroczy 70°C, uszkodzeniu na skutek degradacji ulegają wszystkie uszczelnienia maszyny. W przypadku maszyn wyposażonych w zawory proporcjonalne ze zintegrowanymi elektronicznymi układami sterowania, należy się spodziewać pogorszenia jakości ich pracy lub awarii. Dotyczy to szczególnie zaworów znajdujących się bezpośrednio na pompach hydraulicznych, których temperatura pracy wynosi do 65°C.

Koszty eksploatacji maszyny w omawianym przez nas aspekcie wiążą sie z jej awaryjnością oraz zużyciem energii.

• Nadmierne zużycie energii bierze się z:

  • bezpośrednich strat energii w maszynie

  Posłużymy się tutaj pomiarami wykonanymi na maszynie Wittmann Battenfeld MacroPower450 ServoPower. podczas produkcji w trybie automatycznym. W tabeli poniżej znajdują się uśrednione w czasie wartości prądu silnika napędowego pomp.

T[oC]	Iśr[A]
35	22,1	100,00%
40	21,31	96,40%
50	20,8	94,11%

Zwróćmy uwagę na różnice temperatur i odpowiadające im procentowe różnice prądu. Szczególną uwagę należy zwrócić na nieliniowość spadku mocy która to jest największa dla niskich temperatur i maleje wraz ze wzrostem temperatury pracy oleju. Wyraźnie widać że praca z wysokimi temperaturami oleju nie przynosi dalszych oszczędności energii, zwiększając jednocześnie ryzyko wystąpienia awarii.

• • • energi potrzebnej do obniżenia / podgrzania temperatury oleju do zadanej

Posłużmy się przykladem i wzorem:

Q = m c_w Δt

gdzie:

Q – ciepło oddawane przez ciało podczas oziębiania/ogrzewania – wyrażone w dżulach J

m – masa substancji – wyrażone w kilogramach

c_w – ciepło właściwe substancji – układzie SI wyrażone w J/Kg∙K

Δt = t_pocz – t_końc – wyrażone w kelwinach K

Dane oleju do obliczeń:

m=500kg cw=1965J/kg Δt =10K

Q = 500*1965*10=9825000 [J]

Q = 2,73 [kWh]

Otrzymujemy zatem Q=2,73[kWh] dodatkowej energi, jaką musimy dostarczyć, aby zniwelować różnicę 10 stopni.

• awaryjność:
  • uszkodzenia pomp spowodowane pracą na zimnym oleju o temperaturze poniżej 15°C
  • uszkodzenia proporcjonalnych zaworów elektronicznych przy wysokich temperaturach
  • uszkodzenia, przegrzania uszczelnień
  • wycieki oleju
  • przedwczesne starzenie się oleju

Klasa oleju określa parametry fizycne oleju między innymi lepkość. Wróćmy na chwilę do wykresu 1. i porównajmy wartości lepkości olejów klasy ISO46 oraz ISO32 w temperaturze 30°C i 40°C. Z wykresu wynika że zastosowanie oleju klasy ISO32 obniża temperaturę pracy o 10°C przy zachowaniu takiej samej lepkości. Pozwala to na ograniczenie strat energii podczas pracy przy niższych temperaturach. Obecnie oleje klasy ISO32 stosuje się do energo oszczędnych maszyn z nępędami serwo lub hybrydowych (łączących w sobie napędy serwo i hydrauliczne).

Zawsze należy przestrzegać zaleceń producenta co do klasy urzywanego oleju, a w szczególnych przypadkach jej ewentualne zmiany koniecznie należy konsultować z działem serwisu, ponieważ pochopne zmiany klasy oleju mogą mieć poważne konsekwencje dla pracy maszyny.

Typowe źródła wahań temperatury to:

• uszkodzony zawór wody chłodzącejCiągły przepływ czynnika chłodzącego lub jego brak.
• zakamieniona chłodnica olejuOgraniczony lub brak przepływu czynnika chłodzącego.
• niesprawna pompa obiegowa olejuBrak przepływu oleju przez chłodnicę.
• nieszczelności na tłoczyskach siłownikówPowstaje zjawisko „dyszy”, olej podgrzewa się przeciskając się przez małe szczeliny.

Podsumowanie

Tempertura oraz klasa oleju ma istotny wpływ na pracę maszyny, jej stabilność, awaryjność oraz ekonomię produkji. Zachowanie temperatury na stałym wcześniej założonym poziomie minimalizuje wahania procesu technologicznego, a dobór właściwej temperatury wartości zadanej umożliwia odpymalizację wydajności energetycznej całego procesu. W przypadu maszyn gdzie istnieje możliwość zmiany wartości zadanej temperatury oleju należy dokonywać zmian z rozwagą i uwzględniać specyfikę procesu dla danego detalu.

Artykuł Wpływ temperatury oleju wtryskarki na proces wtrysku oraz jej eksploatację. pochodzi z serwisu ASCONS.

Rysunek 1: Przekrój układu gorąco-kanałowego

Do przykładowych zalet tego typu układów wlewowych możemy zaliczyć:

• eliminację wlewka, co pozwala na oszczędność surowca. Ewentualne zawracanie do procesu poprzez jego zmielenie stanowi dodatkowe ryzyko zabrudzenia jeżeli nie dysponujemy młynkiem przy maszynie,
• możliwość doprowadzania punktów wtrysku do miejsc, gdzie nie byłoby to możliwe w przypadku kanałów zimnych. Wykorzystuje się je często w konstrukcjach form typu Tandem, piętrowe (bliźniacze), 2-komponentowe,
• skrócenie czasu cyklu dzięki eliminacji konieczności chłodzenia wlewka, który ze względu na swój przekrój zastyga później niż wypraska. Zastygnięcie wlewka jest konieczne ze względu na wyformowanie.

Stosowanie gorących kanałów (GK) jest związane z koniecznością inwestycji, która przy produkcji masowej bardzo szybko się amortyzuje. Pociąga to za sobą również konieczność szkolenia pracowników, którzy będą ten układ obsługiwać, serwisować itp.

Przy uruchamianiu formy po raz pierwszy lub po serwisie należy postępować w następujący sposób:

1. podłączyć sterownik grzanych kanałów za pomocą kabli uprzednio sprawdzając poprawność konfiguracji termopara-grzałka,
2. uruchomić chłodzenie formy. Uwaga – jest to warunek konieczny. W przypadku uruchomienia układu GK bez odbioru ciepła z formy możemy doprowadzić do jego uszkodzenia lub do degradacji tworzywa.
3. uruchomić sterownik bez załączania funkcji grzania w celu kontroli wskazań temperatury. Takie postępowanie uchroni nas od awarii termopar w przypadku pomyłki tj. zamiany przewodów zasilania z przewodem termopary. Należy zwrócić uwagę czy nie występuje spadek temperatury na wskazaniach sterownika, co mogłoby świadczyć o zamianie miejscami przewodów.
4. uruchomić grzanie w funkcji „soft start” w celu usunięcia wilgoci z elementów gorącego kanału. Większość nowoczesnych sterowników ma wbudowaną funkcję miękkiego startu, co zdejmuje z użytkownika konieczność ręcznego ustawiania i kontroli obniżonej temperatury (Rysunek 2, Rysunek 3)

   

   

5. W przypadku stosowania układów GK typu dociskanego zaleca się rozgrzanie rozdzielacza przy obniżonych temperaturach dysz (o około 80°C mniej niż temperatura rozdzielacza) w celu umożliwienia swobodnego rozszerzenia cieplnego rozdzielacza zanim zostanie on dociśnięty przez dysze.
6. Po osiągnięciu zadanych temperatur należy odczekać ~5 min w celu konwekcji ciepła.
7. jeżeli układ GK uruchamiany jest po raz pierwszy lub gdy podczas serwisu został on oczyszczony należy uzupełnić go tworzywem pod niskim ciśnieniem wykorzystując do tego celu proces dozowania. Przy dojechanym agregacie wtryskowym do formy należy obniżyć przeciwciśnienie do około 10-15 bar i uruchomić dozowanie. Wycofujący się ślimak świadczy o uzupełnieniu tworzywem układu GK.
8. Po uruchomieniu produkcji należy kontrolować poduszkę resztkową na maszynie. W przypadku jej zachwiania np. poprzez uzyskanie wartości 0 (zero) poduszki należy przerwać proces i skontrolować szczelność gorącego kanału. Przy dalszej eksploatacji nieszczelnego układu możemy doprowadzić do jego zalania (Rysunek 4). Spadki ciśnienia wtrysku mogą również świadczyć o awarii.

   

Zakres obsługi układów gorąco-kanałowych jest znacznie szerszy dlatego zapraszam do kolejnych artykułów w temacie: „Gorące kanały cz. 1„, „Gorące kanały cz.2 – rozdzielacz„, „Gorące kanały cz. 3 – zespół dyszy„.

Artykuł Rozruch formy z gorącymi kanałami pochodzi z serwisu ASCONS.

Możemy wybierać spośród wielu konstrukcji, które umożliwiają m.in. dopasowanie łapy do grubości płyty mocującej lub wyciągnięcie łapy bez całkowitego odkręcenia śruby.

Bardzo często stosując łapy mocowane za pomocą śrub, pojawia się problem z jakością gwintów w stołach maszyny, które niewątpliwe pogarszają się z każdym przezbrojeniem, tym bardziej, jeżeli takie przezbrojenie jest wykonywane przez pracownika z niewielkim doświadczeniem lub z powodu braku wiedzy w tej istotnej kwestii.

To właśnie uszkodzone gwinty na maszynach wtryskowych skłoniły mnie do szerszego opisania zasad jakimi powinniśmy się kierować mocując formę za pomocą łap i śrub.

Podstawowymi parametrami określającymi śruby są: skok i średnica (Rysunek 2).

Śruba, oprócz skoku i średnicy (M16, M24 itp.) posiada również swoją klasę wytrzymałości, którą określa się dwucyfrowym symbolem np. 8.8, 12.9 itp.

Klasa wytrzymałości

Jak interpretować klasy wytrzymałości opiszę na podstawie klasy 12.9:

• Pierwsza cyfra to wartość granicy wytrzymałości na rozciągnie Rm (12 x 100 MPa = 1200 MPa).
• Druga cyfra to wartość granicy plastyczności Re ujęta w stosunku procentowym względem wytrzymałości na rozciągnie Rm (9 x 0,1 x 1200 MPa = 1080 MPa).

Co oznacza, że śruba w moim przykładzie ma wytrzymałość na rozciąganie Rm = 1200 MPa oraz granicę plastyczności Re = 1080 MPa.

Granica plastyczności Re – to wartość naprężenia, po przekroczeniu którego śruba zacznie się plastycznie rozciągać tzn. jeśli obciążenie jest mniejsze od tej wartości to śruba będzie się elastycznie rozciągać, po czym po zdjęciu obciążenia powróci do swojej długości pierwotnej.

Granica wytrzymałości Rm – to naprężenie jakie może przenieść śruba odkształcając się plastycznie aż do całkowitego zerwania.

Do zamocowania formy wtryskowej do stołu maszyny niezbędny jest również moment dokręcania, gdyż tylko właściwe naprężenie wstępne zapewnia niezawodny montaż:

• Zbyt słabe naprężenie wstępne: ryzyko obluzowania i odkręcenia się śruby.
• Zbyt mocne naprężenie wstępne: ryzyko deformacji części łączonych lub zerwania śruby/gwintu.

Naprężenie wstępne (Fo) – jest to siła wyrażana w Newtonach wywierana na części łączone w trakcie dokręcania śruby.

Moment dokręcania (Cs) – jest to iloczyn wektorowy siły i długości ramienia, do którego ta siła została przyłożona;

Moment (Nm) = siła (Newton) x długość ramienia (metr)

W celu określenia jakim momentem dokręcić daną śrubę korzysta się z tabeli momentów dokręcania (Rysunek 4).

Momenty dokręcania obliczane są na 85% granicy plastyczności.

Na przecięciu średnicy i klasy wytrzymałości podany jest moment dokręcania (Cs) w Newtonometrach (Nm). W poniższym przykładzie jest to 36 Nm na śrubie.

Głębokość wkręcania śruby w stół wtryskarki

Uwaga:

Bezwzględnie należy zwracać uwagę na długość śruby, która musi być wkręcona na co najmniej 1.5 D (D – średnica gwintu) w stół maszyny (Rysunek 5). Z drugiej strony – za długa śruba może dojść do końca otworu gwintowanego i uniemożliwić prawidłowe zamocowanie formy.

Bardzo wiele osób popełnia nadal dużo błędów w tej z pozoru prostej czynności. Mam nadzieję, że przeczytanie tego artykułu poszerzy Waszą wiedzę i umożliwi efektywne przezbrajanie narzędzi na wtryskarkach bez uszkodzonych gwintów przez długie lata.

Artykuł Uszkodzenia gwintów w stołach wtryskarek pochodzi z serwisu ASCONS.