Спробивна кривість – це єдиний найпоширеніший дефект, який обмежує однорідність товщини стінок у великих деталях з технології екструзії та видувального лиття (EBM). Це перша проблема, з якою стикається кожен інженер, коли переходимо від маленьких пляшок до 20-літрових балонів, бензобаків, бочок на 220 літрів та туб для відходів. Парізон – це порожня трубка з розплавленого полімеру, яка зав'язується над формуючою матрицею, перш ніж форма закривається, і протягом секунд або хвилин, які вона перебуває в відкритому стані, сила тяжіння витягує м'яку розплавлену масу вниз, тому трубка подовжується і тонша під дією свого ваги. При великих контейнерах парізон довгий, важкий і повільний у формуванні, тому нижній край деталі в результаті виходить тонким і слабким, а верхня частина носить зайвий матеріал. У цій статті роз'яснено, чому стає видимою парізовна криву, як контроль концентрації розплаву та розподілу молекулярної маси впливає на розвиток цієї кривини, як вибрати необхідну марку високомолекулярного поліетилену (ВМПЕ), як конструкція поршня та нагнітача обмежує вікно порушень, як програмне забезпечення та температурні зони поршня та нагнітача враховують цю криву, а також як вимірюється крива на виробничих підприємствах. Компанія Apollo, завод Wanplas чи виробник екструзійно-видувальних ліній з понад 20-річним досвідом експлуатації та постачання їх для мобільних насосних станцій, коливаються між 20 і 1500 літрами, а також акумуляторні лінії, спеціально призначені для цих промислових контейнерів, і поради, перераховані нижче, стосуються вікон процесу, які розгортаються на цих машинах щодня у понад 90 країнах.
Що таке розслаблення і чому це важливо
A parison is the hollow extruded tube of molten plastic that the blow molding machine forms at the die and then captures between the two mold halves. Parison sagging is the downward stretch of that tube caused by gravity acting on a soft, low-stiffness melt. While the parison hangs, the upper portion supports the weight of everything below it, so the tube elongates and narrows from top to bottom. The result is a built-in wall thickness bias: thick at the clamp line and neck, thin toward the bottom of the finished container. In small bottles this is invisible because the parison forms in roughly one to two seconds. In a 220L drum the parison can take 30 to 90 seconds to extrude and weigh several kilograms, so the bias becomes severe enough to cause bottom thinning, poor top-load strength, visual wall marks and even in-service failure of chemical or UN-rated drums.
Загинаються труби мають три комерційні якості. По-перше, вони витрачають смолу: щоб підтримувати тонкий дно над мінімальною товщиною стінки, весь продукт переважно надміру обтяжують на 8 % – 15 % , що підвищує вартість матеріалу на середньому та високому рівнях при великовобльовім виробництві. По-друге, такий стан призводить до погіршення якості, оскільки варіації товщини стінки знижують опір протегуванню та ударному навантаженню більш, ніж середня товщина стінки міг би вказати. І, по-третє, це зменшує можливості продукту: лінія, що загинається, не може дотримуватися нормативів, тому частота відходів прискладнюється, а OEE (ефективність устаткування) падає. Для промислових упаковщиків, які відправляють контейнери від 20 л до 220 л, загинання труб є не просто косметичним недоліком, але і призводить до прямого обмеження мобільності та відповідності транспортним стандартам, таким як сертифікація Пакетуючої Незо, і обласними нормами з безпечності харчових продуктів, що посилюються правилами ЄС 10/2011 чи вимогами FDA.
Хороша новина полягає в тому, що провисання є передбачуваним і піддається контролю. Воно визначається невеликим набором вимірюваних змінних: міцністю розплаву, часом екструзії, масою паризона, геометрією сопла, профілем температури розплаву та програмою товщини стінки. Як тільки ці змінні будуть зрозумілі, провисання можна звести до рівня, коли товщина стінки визначається проектом, а не гравітацією. Наступні розділи поступово формують це розуміння крок за кроком.
Фізика, що лежить в основі зависання зразків
Причиною прокісання парисона зумовлюється баланс ваги розплаву та опору розплавленого матеріалу розтягуваним деформаціям. Розплав поводиться як в'язка еластична рідина: він тече, як рідина, протягом тривалого часу, але оприділяє суттєве розтягнене розтягуванні. Вимогою, яка запобігає прокісанню, є розтягувальна в'язкість з низькими рівнями напруги, яку називають силою розплаву. Велика сила розплаву означає, що пружний паради переміщає свій вагу довше, перш ніж стане рідким; зрозуміло, що менша сила розплаву означає, що прокісання виникає майже негайно.
Дві фізичні факти пояснюють більшу частину того, що спостерігають оператори. По-перше, згин залежить від часу. Чим довше парізон залишається в контакті з матрицею до того, як вона закриється, тим більшим стає його розтяг. Саме тому час екструзії є домінуючим фактором для великих деталей. По-друге, згин пропорційний вазі на одиницю довжини. Торсовидна, важка парізонова витяжка розтягується швидше, ніж тонка витяжка з того ж матеріалу, тому що кожен шар плавленого металу переносить значно більше ваги знизу. Інтеракція цих двох ефектів описується простим законом: зменшення довжини парізону змінюється залежно від гравітаційного навантаження та часу та зростає відповідно до міцності плаву а також жорсткості матриці.
Температура – це практичний регульований параметр. Швидкість розм'якшення падже швидко, коли температура розплавленої смоли підвищується, приблизно вдвічі зростає при зниженні температури на 10 °C в оптимальному діапазоні для поліолефін. Розплав, який перегрівлений на 15 °C, може розтікатися в рази, а то і в два-три рази більше, ніж той же самий розплав при правильній температурі, тоді як переохолоджений розплав збільшує тиск в пресах, теплові напруги і ризик розбиття розплаву або появу поверхневих ліній. Майстерність великого контейнерного формування під тиском полягає в утриманні розплаву в тетрадному діапазоні, де він достатньо гнучкий, щоб видавати однорідний продукт протягом усього циклу.
Чому дно частини виявилося тонким? Коли паризон розтягується, додаткова довжина повинна виходити з зменшення перерізу, оскільки загальний об'єм плавки зафіксований вагою заготівки. Диаметр і товщина стінки поступово зменшуються від верху до низу, і частина, яка пізніше перетворюється на основу ємності, є найбільш розтягнутою і найтоншою. Програмований контроль товщини стінки частково перериває цей процес, завдяки чому влив стає товщі у верхній частині паризона і рідше у нижній, але фізика, на основі якої вона працює, все одно встановлює межі можливого коригування.
Чому великі контейнери (від 20 л до 220 л) є найвразливішими
Перехід від 1 л до 220 л абсолютно змінює режим роботи. Запас продукту в пляшці 1 л з вагою кілька десятків грамів екструдується протягом приблизно одного секунду, тому гравітаційне спускання цінності є нерівноцінним. Запас продукту в баксерці 20 л з вагою близько 1 – 1,5 кг екструдується приблизно за 8 – 20 секунд. Запас продукту в бардкоку 220 л може важити від 4 до 9 кг, екструдуватися протягом 30 – 90 секунд, а бутлі IBC (проміжний ємкість для великих об'ємів) масштабу 1000 л формується за допомогою дуже важких або кількох пучків запасів продукту в бутлі з багатошаровою конструкцією. Час витримки збільшується в один – два ордери, а зростає також можливість появи зіги.
Великі контейнери також мають несприятливу геометрію для повільного витягування. Відносний аспект співвідношення довжини до діаметра підвішеного трубки, великий: 220-літрова поставка парісона може досягати більше 1 метра у довжину і лише 100-200 мм у діаметрі. Товстий і струнка трубка з м'якого розплаву з природою є більш вразливою до витягування, ніж коротка колючий. Відстань згину також відносно мала в порівнянні з довжиною парісона, тож розплав виходить з матриці в формі тонкостінної трубки, яка повинна мати підлашту і зносом куди довшу ділянку, ніж сама трубка.
Економіка виробництва посилює проблему. Великі індустріальні контейнери, як правило, працюють на машинках з акумулятором-швидкою обробкою, де весь заряд зберігається і потім швидко викидається, але навіть швидке удар масиву в кілька кілограм залишає розплавлену речовину відкритою протягом кількох секунд, поки формова пристосування передає та закривається. Для машінок з безперервним екстругуванням, що виробляють контейнери об'ємом 20 л до 60 л, паріон формується повільно, і регулювання спадних процесів стає ключовим викликом процесу. Цього саме діапазону виборюють свій простір моделі серії ABLD (20 л до 1500 л) і конструкції з акумулятором-швидким обробком, оскільки архітектуру голови вибирають для мінімізації вікна спадки для важких деталей.
Практичне наслідок полягає в тому, що смола та набір параметрів, які ідеально працюють на 5-літровому контейнері, не спрацюють на баку ємністю 220 л. Матеріал повинен мати вищу твердість плавлення, насадка преса повинна бути зонована, а в більшості випадків накопичувальна насадка має замінити безперервну екструзію, а програма товщини стінки має використовувати значно більше точок для компенсації. Оцінювання зависання великих контейнерів як масштабованого варіанта практики виготовлення малих пляшок є найпоширенішою помилкою в галузі.
Міцність розплаву та розподіл молекулярної маси
Міцність розплавленого матеріалу визначає, чи зберігає форми своє положення, і для поліолефінів вона переважається розподілом молекулярної маси (РММ) і наявністю довгих бічних відгалужень, а не тільки середньою молекулярною масою. Розчин з вузьким РММ має короткий хвост з високою молекулярною масою, тому під прямим натягом молекулярні ланцюги вирівнюються та швидко розподіляються; розтяжна в'язкість зменшується, оскільки розчин натягують. Розчин з широким РММ і довгим хвостом з високою молекулярною масою, особливо з довгими бічними відгалуженнями, зберігає високу розтяжну в'язкість під час натягу, тому форма утримує форму.
Саме тому сорти для дуття навмисно мають широкий молекулярно-масовий розподіл (ММР). Фракція з високою молекулярною масою забезпечує міцність розплаву, а фракція з низькою молекулярною масою — оброблюваність, утримуючи тиск екструзії на розумному рівні. Компроміс полягає в тому, що смоли з широким ММР обробляються з більшим роздуванням на виході з сопла і іноді з більшою чутливістю до зсуву, тоді як смоли з вузьким ММР забезпечують чистішу екструзію, але мають жахливий опір провисанню. Для великих контейнерів пріоритетом є міцність розплаву, тому стандартним вибором є HMW-HDPE з широким ММР, а сорти з найменшим ММР залишаються для малих пляшок, де провисання не є проблемою.
Ступінь плавлення краще визначати безпосередньо, а не шляхом середньої величини індексу плавлення. Спосіб одержання результату – тест зростання шпалер, який проводиться за допомогою коліс, які тягнуть зшитий напевно елемент, і показує, яку силу потрібно витратити, щоб розірвати його. Оскільки наплавлений елемент при розтягуванні під теж силам залишається стовщим, коефіцієнт подовження пряди можна припустити. Як правило, смола, яка справляє велику силу розриву при проведенні тесту зростання, буде на машині якась менш згинатися. і хоча дві різні характеристики повинні мати однакові номінальні показники індексу плавлення.
Середня молекулярна маса все ще має значення. Підвищення середньозваженої молекулярної маси (Mw) підвищує як міцність розплаву, так і опір провисанню, але також збільшує вимоги до температури розплаву та тиску. Саме тому вікно для дуття є компромісом: якщо Mw занадто низька, виріб провисає; якщо Mw занадто висока, екструдер не може проштовхнути розплав через сопло при прийнятному навантаженні двигуна та часі циклу. Сертифікат сорту постачальника смоли, який містить дані про індекс плинності (MFR), щільність, стійкість до тріщиноутворення під дією середовища (ESCR) та молекулярну масу, є відправною точкою для будь-якої програми виробництва великих контейнерів.
Вибір класів HMW-HDPE для мінімального східіння
Ширка
Двошарна, широка хвостовина
Унизу в таблиці видно типові сім'ї HMW-HDPE, що використовуються у великому формуванні під тиском. Ці значення є типові діапазони та повинні підтверджуватися у таблицях даних кожного постачальника, оскільки кожний виробник номінує свої гради по-різному. Вартість зазначена виключно як відносний рівень, а не як ціна.
Типова сімейство марок HMW-HDPE для великих ємностей
| Складні сімейства продуктів. | MFR (умов. Е, г/10 хв) | Плотність (г/см3) | Ширінь MWD | Відносна міцність розплавленого матеріалу | Схильність до провисання | Типовий контейнер | Відносна вартість матеріалу |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Унімодальний HMW-HDPE з широким розподілом молекулярної маси | 0,3 - 0,6. | 0,947-0,952 | Бішарний HMW-HDPE зі значенням MFR близько 0,2–0,5 г/10 хв, під час випробувань у стані Е (190°С, 21,6 кг), і щільність близько 0,945–0,955 г/см3 поєднує високий розплав з високим стійкістю до рана-п'яні радіюсів від екстремальних зовнішніх напруг і процесуальною оброблюваністю, завдяки чому він є стандартом для контейнерів на 20 і 220 л для промислових цілей. Для хімічного обслуговування, варіант з високим ESCR переваживает завдяки його більш високої відносної ціни. | Середньо-високий | Medium | Бардкок від 20 до 60 л, баксерки. | Medium |
| двамодальна HMW-HDPE (фільтр № 1) | 0,25-0,45 | 0,948-0,954 | Бімодальне розподіл молекул дисперсії | Високий | Low-Medium | 60-120 л бак | Середньо-високий |
| Bimodal HMW-HDPE (high ESCR) | 0,2 - 0,35. | 0,945-0,950 | Металів, міцних на ударні навантаження208 | Високий – дуже високий | Низький | Бардкок від 120 до 220 л, бутлі IBC. | Високий |
| MDPE панель (мекший і більш гнучкий). | 0,4-0,8 | 0,935-0,945 | Середнє-широка дисперсія молекул | Medium | Середньо-високий | Паливні каністри, гнучкі каністри | Medium |
| Перемелені композиційні Вироби Однорогих Низкомолекулярних Повинен (HMW-HDPE) | 0.5 to | 0,944 - 0,953. | Узший (знижений) | Low-Medium | Високий | Деталі, не вимагають особливої точності, з общем діаметрі 20-60 мм | Низький |
Виділяються два правила вибору. По-перше, для контейнерів, що перевищують об'єм 120 л, вибирайте високопластиковий двопороговий клас, навіть за більш високими затратами на сировину, оскільки стійкість затверділого матеріалу та здатність протистояти тріщинам забезпечують як контролювання тріщиноутворення, так і ефективність у процесі експлуатації. Другий принцип полягає в тому, щоб контролювати розмір утилізованого сировини. Знищений продукт нижчого ступеня має менший середній молекулярний вагу, ніж скловолокно, тому високий коефіцієнт рециркуляції підвищує ефективну МСР і погіршує утрату стійкості. Свою пряму роботу на високому рівні. Для того, щоб підтримувати стабільність, необхідно змішувати утилізований продукт з більш сильним суровиною, і при цьому дотримуватися рекомендованого обсягу рециклування з боку постачальника склорезини. Коли обсяг знесений сировини високий, фабрика Polyretec компанії Wanplas поставляє лінії для прання та ущільнення, які переробляють знесене сировину під час пневмоформування у стабільний продукт, що сприяє стабілізації якості утилізованого продукту.
Die Head Design and the Акумуляторна головка Principle
Голка головки — це місце, де формується заготовка, і її конструкція впливає на формування отвору для вигину. При безперервному екструдуванні плавлений матеріал стікає з екструдера через головку і витікає з зазору в голівці з постійною швидкістю, тому заготовка формується повільно протягом всього циклу. Основною причиною повільного формування є те, що завдяки цьому дозволяє розвиватися вигин. Атомізована головка дозволяє вирішити цю проблему, зв'язавши сховище плавленого матеріалу з процесом формування заготовки.
Головка акумулятора – це велика камера, вбудована в головку штампу, яка зберігає повну порцію розплаву, накопичену з екструдера між циклами, а потім викидає її через штамп одним швидким рухом за допомогою зворотно-поступального поршня або скользкого манжета. Формування препарованої заготовки відбувається за кілька секунд, а не за кілька десятків секунд, тому завдяки цьому ріжна гравітаційна витяжка значно зменшується. Розплавлений матеріал зберігається однорідним за допомогою регульованого тракту потоку і сита-комплекту, а швидкість швидкого руху сама по собі є параметром контролю вилиття: швидший рух означає менше виливання, до того моменту, коли розплав не бачить надмірної стискання, і на поверхні з'являються дефекти.
Існує два способи створення акумулятора. Рециркуляційний гвинтовий акумулятор використовує сам викопувальний гвинт як гайку, який повертається, щоб зберігати плівку, і переміщується вперед, щоб викидати матрицю. Ця конструкція компактна і поширена на середніх та великих машинах. Інший спосіб - це окремий поршневий акумулятор, в якому використовується спеціальний циліндр, який подається екструдером, що дає більше і більш рівномірний вилив для дуже великих деталей, таких як 220-літрові баки та флакони IBC, за вищою вартістю обладнання (середня - висока порівняно з низькою вартістю для простого кругового головки). Вибір залежить від ваги деталі і необхідного розміру виливка: 220-літровому баку потрібно кілька кілограмів плівки, яку не може накопичити дрібний рециркуляційний гвинт, тому використовується спеціальний акумулятор.
Важлива також геометрія. Більший зазор у штампа дозволяє отримати товстіший парізон, що трохи запобігає її зниженню, однак надто великий зазор призводить до втрати смоли і замедлення остигання. Мандрівка та вкладиш повинні забезпечувати концентричний, рівномірний парізон з регульованим розширенням штампа, оскільки нерівномірне розширення проявляється як зміна товщини стінки після анодного процесу. Сучасні головки використовують спрощену, з низьким часом очікування траєкторію потоку, щоб уникнути стагнації і деградації плавлення, що є критичним, коли роблять композиції, що містять термочутливі або рецикльовані компоненти. Головка також повинна підтримувати програмові рухи краю штампа, щоб профіль товщини стінки можна було формувати точкою за точкою по всьому об'єму парізону.
Наведені нижче порівняння пояснюють, чому акумуляторні головки домінують в лініях з великими баками. Упродовж розрахунку розміщують рівні витрат, а не ціни.
Класне витиснення Head vs Accumulator (Storage) Head
| Аспект | Нове монтажне відділення | Аккумулятор (пристрій для накопичення) голівки |
|---|---|---|
| Час формування парісона. | Довгий (знижений для схильності до натягу) для великих деталей | Краткий час (для секунд), невелике осідання |
| Найкращий розмір контейнера | Нижче приблизно 20 л | 20 л до 1500 л |
| Потреба у температурі плавлення. | Середній, тривав довго | Можна трохи охолодити матеріал перед заливанням у форми |
| Частота виводу | Неперервний | Інтермиттне (накопичення, а потім видавання) |
| Контроль співвідношення маси частин. | Залежить від програми | Програма плюс автоматичний метринг вмісту |
| Уровень витрат на обладнання | Низький | Medium to High |
| Енергія за кг (відносна) | Low-Medium | Medium |
Швидкість витягнення парисона та його вплив на прокісання.
Швидкість екструзії, або, більш точно, час, який випарений продукт проводить у висі, до закриття форму, є найбільш прямим фактором, який впливає на стан натягу. Ця взаємозв'язок проста: зменшити час виси в два рази й ви отримаєте приблизно те ж зменшення натягу, при тому, що умови розплаву залишаються незмінними. На машині з накопичувачем головка обмежує швидкість стрілу. На безперервному стані швидкість екструзії встановлюється самому продукту. Швидка екструзія зберігає циліндр від розтягування під власною вагою.
Є межі. Вельми швидкий рух підвищує швидкість потрясу на стику воронки, що може призвести до тріщин у плавці, появі шкіровини на поверхні, внутрішнього напруження та нерівномірності товщини стінок. Це також підвищує миттєве гідравлічне або сервопідтримку і може порушити програму регулювання товщини стінок, якщо програмувальник не може встигати. Практичний підхід вимагає підвищення швидкості руху до моменту, поки поверхня не стане чистою, а потім залежати від програми регулювання товщини стінок та охолодження поданого у воронку маси, щоб видалити залишковий спад. Для бака об'ємом 220 л типовим є час руху в інтервалі від кількох секунд на акумуляторному голові порівняно з 30–90 секундами послідовного екструдування для того ж ваги деталі без накопичення.
Швидкість взаємодіє з температурою плавлення. Більш прохолодне плавлення жорстке і може бути розганяється швидше без часткової деформації, тому зниження температури литої поверхні (див. наступну частину) часто дозволяє оператору підвищити швидкість ходу, що дає дві переваги для видалення провисання. Навпаки, гаряче та м'яке плавлення необхідно екструдувати повільно, щоб уникнути часткової деформації, що збільшує час експозиції і погіршує провисання, що є порочним колом, який розбивається шляхом охолодження литої поверхні, а не усього плавлення.
швидкість екструзії також впливає на вихід і енергію. Більш швидкі цикли підвищують кількість деталей в годину і покращують коефіцієнт обертання, але акмулятор повинен заповнитися вчасно для наступного циклу, тому вихід екструдера (кг / год) повинен відповідати вазі частини і часу циклу. Якщо екструдер є обмежуваючим чинником, оператор змушений зменшити протяжність, щоб дати можливість баку заповнюватися, і це призводить до відставання. Тому підбір об'ємності екструдера під вагу деталі і тих часових параметрів, які необхідні, є частиною контролю за відставанням, а не виключно питанням пропускної здатності.
Воно передбачає зоналізацію температури голови та контроль температури плавлення.
У сучасній голівці для виготовлення контейнеру, навпаки, є не одна температура, а ретельно контрольовані зони, кожна з власною стрічкою нагріву та мікротермопаром. Підрозділення дозволяє процесора підтримувати достатню температуру задньої та адаптерної зон для однорідного розплавлення та перемішування, а рециркуляційну зону (остання щілина, через які потік виходить) на кілька градусів охолоджувати, щоб витиско об'ємного матеріалу прогрівалося перед тим, як вийти з голівки. Це ключовий спосіб: охолоджуйте тільки вихід, а не весь розплав загалом, щоб об'ємний матеріал виходив жорстким і пружував перед падінням.
Типовий головка великого розміру з ППД має від трьох до п'яти зон: задня/адаптер, центральна, фронтальна/прихідна, втулка притискної форми і манжету. У таблиці дається осьовний зонування для ППД в діапазоні 180 °C – 220 0С. Точні параметри установок залежать від сорту та виду обладнання і потрібно перевіряти на практиці, однак принцип прохолодної ділянки притискної форми спрацьовує при будь-якому поставнику.
Representative Температура голівки матриці Zoning for HDPE Large Parison
| Головна зона. | Типова точка спрацьовування (градуси Цельсія) | Мета | Дія контролю тріщиноутворення |
|---|---|---|---|
| Спадина / адаптер | 200 – 215Нед. | Гомогенна плавка, без застійів | Непрямий (стабільне подавання) |
| Середній колектор | 195 to 210 | Наростання тиску, змішування | Indirect |
| Фронтальна / підхідна зона. | 190-205 | Фінальне ом'якшення перед утворенням зазору | Medium |
| Корпуси циліндра (тунель) | 180-195 | Встановлення температури розплаву в момент виходу. | Посильна (попередня вага) |
| Мандел (ядро) | 185 до 200 | Концентрична, рівна стінка | Medium |
Дві помилки домінують у процесі розділення температури. Перша полягає в перегріві всього нагрівача з метою "дорегулювання" повільної екструзії; такий підхід знижує в'язкість у всій зоні і множить плив. Друга полягає в надмірному охолодженні фрезового методу, що підвищує тиск і тертя, призводячи до розриву напилка, появи гелів і опіків. Правильним рішенням є невелике, контрольоване зниження температури на 5-15 °C на фрезерному метрі, тоді як решта нагрівача залишається в інтервалі норми. Стабільність між зонами важлива так само, як і встановити абсолютний показник температури: 2-3 °C в кожній зоні виключають різку зміну вязкості парісона у візуальному доповненні.
Температура розплаву треба контролювати в голівці, а не просто в баці, тому що нагрівання тримання в голівці може змінити температуру виходу на кілька градусів від поставленої точки. Термопара розплаву в рециркуляційному просторі або періодична перевірка приладом-пірометром допомагає оператору уникнути виправлень по вигаданій температурі. Якщо з'являється кручення після зміни параметриків, перше що потрібно перевірити - це фактична температура в рециркуляційному просторі голівки, а не показник на індикаторі контролера.
Програмований контроль товщини стінки заготовки (від 100 до 512 точок).
Дістаючий момент все ще перекручує стінку від верху до низу навіть при правильному застосуванні смоли та добре зоналізованій формі. Інструмент, який виправить це, — це програмована система керування товщиною стінки, яку часто називають програмуванням стінки. Машина рухає вставку (органат) або мандел під час екструзії, таким чином дірка, а відтак і місцезнаходження стінки, змінюється по всій довжині деталі. Оператор задає профіль товщини стінки у вигляді серії точок, а сервопневмогідравлічний або цілком електронний привід керує його. Линії великих контейнерів «Аполло» підтримують програмоване управління за допомогою 100-512 точок, залежно від контролера і типу обладнання.
Чому кількість точок має значення: 20-літровий бак напівкруглий і кут закиду має помірний характер, тому 100 – 128 точок достатній для відведення необхідного профілю. 220-літрова камера перекрита довгими поверхнями з нелінійною кривою закиду плюс ручка, горлечко і основа, так що для відведення профілю потрібно значно більше точок; 256 – 512 точок дозволяють програмуванню відповідати дійсної формі, а не грубим ступінчастим кривим. Надто мала кількість точок примушує профіль гармонізуватись, тож місцеві тонкі ділянки, з яких не можна позбутися ніякими масштабними корективами, залишаються. Дані у таблиці вправо відображають розмір контейнера і рекомендовану кількість точок.
Кількість інформаційних точок парасина змінюється залежно від розміру контейнера
| Розміри контейнерів | Рекомендовані точки | Складність профілю. | Спроможність корекції стінок | Типова класа контролера |
|---|---|---|---|---|
| 20-літрові баки | 100 to 128 | Ніжна - середня | Базові показники | Стандартний PLC + сервопристрій класу Moog |
| 60л барабан | 128 – 200 | Medium | Добрий | Серво-програмування середньої точковості |
| Труба об'ємом 120 л | 200-256 | Medium to High | Добрий | Розширений програвач сервосистеми. |
| Труба об'ємом 220 л / флакон IBC | 256-512 | Високий | Advanced | Програмувальник з багатьма вісями верхнього рівня |
| 1000 л контейнера (бучки) | 512 (множинними осі) | Very High | Advanced | Система сервоприводів багатокриловими обертальними точками |
Логіка програмування полягає в тому, щоб зробити стінку розмірника товще там, де вона буде витягнута, і більш тонкою там, де вона буде сполучати матеріал. Стовбур розмірника висячить найдовше, тому програма робить стінку верхньої частини товщею, а нижню - тоншою, так що після витягування фінальна стінка деталі стає більш однорідною. Також потрібно зважати на шийку і область клеми: надто тонка шийка може деформуватися в місцях ниток, надто товста зона клеми може призвести до утворення відблисків і втрати міцності. Програмувальник вимірює виміряну стінку по зрізаній деталі, налаштовує точки й повторює операцію, доки карта стінки не буде відповідати поставленій мети.
Програмування не віднімає необхідності в міцності сплаву. Воно перерозподіляє задану об'єм сплаву; якщо базовий сплав недостатньо міцний, програма вичерпує матеріал для переміщення і деталь все ще виходить з упору внизу. Правильна послідовність: вибрати сорт із високою міцністю сплаву, охолодити розмітку, налаштувати достатньо швидку подачу, а потім доопрацювати програмою регулювання щільності стінки. Програмування є лише останніми 10 процентами контролю деформації, а не першими 90 процентами. Система з 512 точками на слабкому суміші все ж робить слабку деталь; система з 100 точками на міцному ресині вже може бути прийнятна для контейнера за 20 літрів.
Температура формування та стратегія охолодження.
Температура інжекційної форми не змінює осідання при екструзії, тому що парасин ще не досяг форми, але встановлює, як швидко застигає розплав, коли форма закривається і передавлює росли ніздрі. Більш низька температура форми краще фіксує форму парасина, запобігаючи будь-якому подальшому перерозподілу і вирівнюючи стінки, які було сформовано в програмі. Для великих контейнерів, де основним чинником букви часу є охолодження, стратегія температури форми балансує між швидким застиганням і якістю заготовок.
Практично всі контейнери з HDPE великого розміру охолоджуються холодною водою приблизно в межах від 10 °C до 25 °C, яка циркулює по формі. Чим холодніше вода, тим швидше застигає поверхня і тим менший час, протягом якого стінка може зміщуватися, що у підсумку сприяє контролю загущення і скорочує цикл приготування. Під час дуже низької температури в матриці у формі, однак, можуть виникати заморожені навантаження, поганий рівень блиску поверхні і, у деяких багатокомпонентних або забарвлених деталях, кратери або незатівання, тому нижні межі визначаються якістю деталей, а не згущенням.
Тому що великі деталі мають товсту перерізну, охолодження через стінку відбувається повільно, а ядро тримається в теплому стані ще довго після того, як поверхня замерзне. Це означає, що час циклу обмежують охолодження, а не екструзія чи надування для баків об'ємом від 120 л до 220 л. Збільшення скорочення циклу завдяки кращому охолодженню, кращим каналам для зліплення, більшому обороту води (часто 20 л / хв до 60 л / хв на один контур) та балансованому плану контурів, дозволяє скоротити цикл і підняти коефіцієнт з корисною продуктивністю, що, у свою чергу, дає можливість побільшити хід і зменшити поглиблення. Таким чином, зліпок є частиною рішення проблеми поглиблень, навіть якщо він працює після створення паразину.
Для оберточних промислових контейнерів для внутрішнього (обертового) охолодження і обладнання для охолодження після форми застосовуються на найбільших деталях. Випуск деталі, коли серцевина все ще м'яка, дозволяє їй розслабитися і може викликати зміну ефективного розподілу стінки, тому необхідна однорідна температура форму і стабільна час охолодження, щоб забезпечити повторюваність розподілу стінки. Суть полягає в тому, що контроль зависання не припиняється на штампуванні; він продовжується в момент затвердіння деталі.
Як виміряти ослаблення заготовки: методи та показники
Ви не можете контролювати те, що не можете виміряти. На виробничому підприємстві деформацію супору відстежують за допомогою невеликого набору практичних методів, кожен з яких дає різний погляд на одну й ту ж проблему. Мета полягає у повторюваному показнику деформації, який оператор може спостерігати від зміни до зміни і який підтверджує, чи дійсно зміна смоли, температури або швидкості допомогла.
Найпростіший спосіб контролю—надливання. Повернути намазу при визначеною схеми часу після виходу з відливниці, виміряти його загальну довжину та порівняти з довжиною за коротшим часом або із відомою даними відстані між валками. -Показник заносу означає зміну довжини, поділену на первинну, вираховану як процент. Зростаючий показник заносу означає ослаблення розплавленого металу або перегрів; падіння показника означає ефективність змін контролю. Ці заходи достатньо лише для щоденного контролю, а для дому можна використовувати лінійку та годинник.У нашій країні це метод контролю залежить від стандартів галузі епоксидних та другів. Виробники, що використовують дані метода, повинні залишати за собою право не застосовувати його за рекомендацією систем.
Більш інформативним методом є профіль діаметра: виміряйте зовнішній діаметр парісона (та, якщо доступно, стінку) на верхньому, середньому і нижньому рівнях, або за допомогою вілкового ключа на зупиненим парісона або за допомогою лазерного або візуального приладу на живим парісона. Відношення діаметра від верхньої частини до нижньої частини пропорційно характеризує неузгодженість гомогенізації і показує, де в програмі необхідно додавати або видаляти матеріал. Лазерні датчики дають безперервні, безконтактні показники і є преференційним інструментом на автоматизованих лініях; їх встановлення коштує дорожче (середній рівень капіталу), але вони виключають помилки оператора.
Метод обрубування та вагання точно виявляє поширення маси: витягують препарат, розрізають його на рівні частини, дають їх зважити і представляють графік маси на одиницю довжини. Нормальний програми надає плоску залежність маси від довжини після коригування; занесения вниз від верхівки до нижньої частини означає кисет. Цей метод повільний, але напевно працює; на нього орієнтуються для налаштування програми для товщини стінки. В таблиці нижче представлені загальні методи.
Сравняння методів вимірювання туготи парісона
| Метод | Основна величина розрахунку. | Оборудвання. | Повторюваність результатів | Кращий спосіб використання. |
|---|---|---|---|---|
| Перевірка строкової довжини | Коефіцієнт звалювання (відсоток) | Линійка, секундомір | Medium | Денізначене моніторинг. |
| Диаметр профілю (вилковий ключ) | Відносний діаметр від верхнього до нижнього краю (від верхнього до нижнього діаметра) | Фіксатор | Medium | Налаштування програми |
| Лазерний/візуальний вимірювач. | Живий діаметр та щільність стінки. | Лазерний датчик або камера | Високий | Автоматизовані лінії, СPC. |
| Зрізання і ваговий контроль ділянок | Маса на одиницю довжини | Лещадок, терка | Високий | Звірка та аудит програми. |
| Спад гомогенізації | Твердість розплаву (кН) | Капілярні колеса + тягувальні колеса | Високий | Рейтинг смоли, лабораторії |
Незалежно від застосованого методу вимірювання необхідно пов'язати його з готовою деталлю. Основним критерієм прийняття якості не є низький показник різкості, а карта товщини стінок відливня на деталі, яка відповідає мінімальним показникам у нижній частині та вище заданог вказівок для верхньої загрузки і вилітного удару. Маркери різкості є одним з основних індексів, а графіка товщини стінок та вилітний контроль є результатом. Лінія вважається стабільною, якщо обидва показника переміщуються в єдиному напрямку, а розбіжність між деталями коливається в тісному межах, наприклад товщина стінок коливається на 8% від заданого значення.
Причини і настройки: практична матриця визначення несправностей
Наступна таблиця зібрює дефекти, пов'язані з скручуванням, які найчастіше спостерігаються на лініях з дозатором в 20-220 л, та правильні заходи щодо їх усунення. Порядок посилань відповідає ланцюгу причин: спочатку матеріал, потім температура, потім швидкість, потім програма, потім форма.
Матриця розбору проблем з осіданням парасина
| Симптоми. | Найперевірніша причина | Вирішення проблеми | Широкий / метричний |
|---|---|---|---|
| Потімок частини занадто тонкий, не проходить проби на падіння. | Висока температура розплаву; низька міцність розплаву | Нижня температура валка від 5 до 15 °C; переходити на ширший МВД (високу молекулярну масу – ПВХ) | Пирометр для фрезового методу; Rheotens |
| Товстий верх, тонний низ (сильний схильність) | Надмірна час роботи екструзії; повільний рух. | Поміть швидкість руху акумулятора; коли працює в режимі безперервного випуску, використовуйте головку акумулятора. | Лог звіт про час робочого ходу; індекс осідання |
| Диаметр зменшується вздовж решетки. | Некуплені поглиблення | Збільшити товщину верхньої частини, а нижню – більш тонку в програмі обробки товщини стінки | Диаметр профілю, зрізання та вагання |
| Розрив від нагріву, чупака або в умовах роботи відливниці. | Форма занадто холодна; подача занадто швидка | Слід незначно підняти температуру валка; знизити швидкість ходіння на один крок | Внутрішній контроль |
| Розтріскування погіршується після зміни марки | У нової смоли значення MFR є вищим, а значення MWD - меншим. | Поверніться до градування з високою теплостійкістю; перевірте ще раз програму. | Відношення MFR і MWD від сертифіката. |
| Згущення погіршується після додавання вторинного матеріалу. | Рециклінг знижує середню вагу валика | Нижчий коефіцієнт переплавки; змішування з більш сильний натуральний гранулят | Ефективний MHR; індекс Sag |
| Викладиння безкоштовне, але цикл занадто тривалий. | Охолодження форми обмежене | Збільшити подачу води й знизити температуру прес-форми всередині меж якості | Час охолодження, коефіцієнт корисної дії |
| Велика спадщина стінок частини в частинах | Температурні коливання режевірної зони; нестабільний наповніти. | Захистіть зону смуги на плюс або мінус 2 °C; синхронізуйте екструдер з дозами. | Статистика зони, відсоток варіацій товщини стінки. |
Ефективна технологія полягає в тому, щоб змінити одну змінну за раз і повторно вимірювати показник вигину і карту стінки. Оператори часто знижують температуру всього головного блока, підвищують швидкість ходів і змінюють програму одночасно, і тоді не можуть сказати, яка з цих дій допомогла. Структурована послідовність, температура матеріалу, тиску, швидкість ходів, програми, охолодження форми, робить причинну зв'язок видимою і запобігає вимінюванню одних дефектів на інше.
Список перевірки процесу оптимізації та передові методи
Наступний перелік рекомендацій зводить статтю до послідовності роботи для лінії з великими контейнерами. Він написаний для бака об'ємом від 120 л до 220 л на машині з аккумулятором-поділом, але застосовується зменшеним масштабом для 20-літрових кани вміссок.
- Підтвердження смоли: бімодна ГМВ-HDPE, МПР 0,2-0,5 г/10 хв (умов. Е), густина 0,945-0,955 г/см³, висока ESCR для хімічного обслуговування
- Перевірте фактичну температуру у чашці за допомогою пірометра; підтримуйте температуру у чашці на 5 °C - 15 °C нижче від температури в колекторі в межах плюс-мінус 2 °C.
- Після виходу в умови відливання у сформовану деталь необхідно короткий хід акумулятора, але поверхня має бути чистою; необхідно уникати розриву від нагріву.
- Зустрічі виходу екструдера (кг / год) з вагою шнура і цільовим циклом, щоб кратер заповнювався, не примушуючи до менш швидкої подачі.
- Load the wall-thickness program with enough points: 256 to 512 for 220L, 128 to 256 for 60L to 120L, 100 to 128 for 20L.
- Проектуються із розширенням верхньої частини парісона і потовщенням нижньої частини, щоб компенсувати опенькування.
- Запуск охолоджувальної води в пресформах при температурі від 10 до 25 °C з балансованими циркуляційними системами з високим витратом; не переохолоджуйте нижче меж якості частини.
- Знімати показник різкості та нанести на графік товщину стінок в кожному циклі; тримати рівень розбіжності товщини стінок не більш ніж на 8% від передбаченого.
- Контролюйте співвідношення реградування в межах границь, які регулює постачальник, і змішуйте з сирою фенольною смолою.
- Температури розділу зони, час ходу, час циклу, рівень відходів та ОЕЕ, щоб уникнути збою.
Розвинуті техніки дозволяють додати межі, що виходять за рамки основ. Програмування багатокрюжкових різальних верстатів дозволяє незалежно контролювати порожинки та станини при асиметричних деталях, таких як ручні баталі, і бутлі IBC, що дозволяє програмі дотримуватися справжньої 3D-форми, а не одного радіального профілю. Сенсори стінок, вбудовані в формоутворюючий матрицю, передають мапу стінок назад до контролера для корегування за принципом закритого ланцюга, що підвищує сталості при тривалій експлуатації. Серво-электричне вмикання штампа замінює рідинного, забезпечуючи швидші та чистіші реакції, що допомагає при роздільній розбудовці 512 пунктів. А обробка даних, пов'язана зі спостереженням за показниками OEE, перетворює коливання в контрольований процес: при зведенні показника коливання та невідповідностей стінок від зміни до зміни лінія дотримується технічних умов з значно меншим втручанням оператора.
Техніка матеріалів також прогресує у цій сфері. Більш широкі сорти МВД і довгопов'язані обрізні сорти ХМВ-ДЕП підвищують силовий коефіцієнт розплавленого матеріалу без значного підвищення тиску, як це робили старші хімічні смоли. Сорти, які проявляють вплив металоценів, забезпечують більш високий рівень якості з більшою повторюваністю показників сповзання. Такі сорти вибирають за сертифікатом смоли, а не за одними лише цінами, оскільки вартість несправної довідки з розкриття дна у цистерні з сульфонованими речовинами значно перевищує невелику премію за видам з вищою міцністю.
Сценарій роботи: стабілізація лінії 220L пластикових баків з хімічною речовиною
У прикладі показано, як працює цей метод. Виробнича підприємство, що використовувало 220-літровий некласифікований в ООН хімічний барабан на лінії з аккумулятором-головою EBM, відзначило в процесі випробувань на падіння випадки порчи стінок дна та відпадання близько 12 % барабанів. Индекс контури виміряний вздовж штампа був високим, а перевірка відрізів по масі і вазі показала, що маса на метр падає на понад 20 % зверху донизу жорсткій заготовки. У початкових умовах використовувалася однорежимна високомолекулярна ГДПЕ з MFR близько 0,5, температура в робочому просторі штампа тільки на 3°C нижча, ніж температуру в розподільнику, консервативна швидкість ходу та програма з 128 точками.
Корекція відбулася за допомогою контрольного списку. Жидкий поліетилен був замінений на бімодальний високомолекулярний ЖПД з показником обертів MFI близько 0,3, що підвищило стійкість плавлення. Зону стрижня було опущено на 12 °C нижче від розподілювача і підтримували на рівні плюс або мінус 2 °C. Швидкість ходу була збільшена, доки поверхня залишалася чистою, сумарне час зношування фарби скоротилося приблизно з 40 секунд до 10 секунд. Programa була перебудована так, що в ньому створювався сильний верхній товстий, нижній тонкий профіль. Площа охолодження мастила в кристалізаторі була збільшена, а температура утримувалася близько 18 °C. Після цих змін індекс розтягування впав на порядок, зниження маси від верху до низу зменшилося до менше 8%, нижній стіnek відповідав мінімальному значенню, а відсоток браку після тестів упав з 12% до приблизно 2%. Час однієї партії зменшився, оскільки швидше замерзання і більша швидкість ходу довело, що частин на годину стало більше, що зросло коефіцієнт готовності обладнання на розумну двзначну величину. Різниця в якості матеріалу міцнішої марки була відшкодована через краще зменшення браку і підвищення виходу, що відображалося в кращому співвідношенні витрат.
Цей сценарій типовий: жодна змінна не дозволила виправити це сама по собі, але послідовність виконаних процедур – контроль матеріалу, настройки температури тигля, швидкості тиснення, параметрів програми, охолодження форми – змінила кожну змінну в потрібному напрямку та залишила її там у межах допустимих величин за результатами вимірювання. Така ж логіка застосовується і у 20-літрівій кані, тільки з меншим числом точок програми та меншою різницею у значеннях температури.
Часті запитання
Що означає затруєння парісона при екструзіонному метода сублімаційного виливки?
Розтріскування паризину є гравітаційним зануренням розтопленого пластикового трубки, коли вона спирається з валка перед тим, як пресформа закриється. Паразис удлиняється і потовщується під впливом власного ваги, що призводить до перерозподілу товщини стінки вгору від частини і залишає низ тонким і слабким. Це найсерйозніше у великих, важких, повільно формуючих паризинах, таких як ті, що використовуються для бад (20 л – 220 л) і бутільних контейнерів (IBC).
Чому великі контейнери від 20 л до 220 л пливуть більше, ніж мініатюрні пляшки?
Великі контейнери потребують довгого, важкого паразину. Дорога паразина барабану на 220 л може важити кілька кілограмів і займати 30-90 секунд для екструзії, тому плавлений матеріал довго підтримує свій власний вагу. Малі пляшки екструдуються протягом однієї-двох секунд, тому практично немає часу на просівання. Великі барабани мають вищий, тонший співвідношення висоти та діаметра паразину, що робить м'який трубку більш чутливою до просівання.
Як зв'язок між стійкістю нерухомого стану та розподілом молекулярної ваги?
Сила плавлення збільшується при нагріванні, коли смола має широкий розподіл молекулярної маси та вузьку хвостову частину з високою молекулярною масою, особливо з довгими ланцюгами розгалуження. HDPE з широким розподілом ММД та високою молекулярною масою хвоста справляється з перепаданням набагато краще, ніж сорт, який має подібний середній молекулярний вантаж, але вузький розподіл ММД, так як довгі ланцюги зберігають високу розтягувальну в'язкість, коли пластик розтягується.
Який клас ВМВ-ПЕРД найкраще підходить для балонів і контейнерів з мішків?
Представничий випадок показує метод дію. Комплекс, який використовує 220 л контейнери UN для хімічних речовин на лінії ЕБМ з головою накопичувача, повідомив про пошкодження дна робочої стінки при випробуванні падінням і про рівень відходів близько 12 %. Установка для вимірювання зсуву показала високий показник, а перевірка "черп, вага" доводить, що маса від першого до останнього рівня параболу знизилася на понад 20 %. Із первісних умов використовувався одновишаровий HMW-HDPE при МФР близько 0,5, температура латки на з'єдинному валі лише на 3°С нижче температури вимірювального манометра, стальна швидкість поршня — режим "консервативність" і 128-тонічний режим роботи.
Що таке акумуляторна глава і як вона знижує сповзання?
Корпус акумулятора зберігає повну порцію плавленого матеріалу в камері, а потім викидає його через матрицю за одним порівняно коротким рухом. Парісон формується за кілька секунд, а не за десятки секунд, тому завдяки цьому значно знижується процедура гравітаційного розподілу, порівняно з безперервною екструзією одного великого виробу. Це є стандартним архітектурою корпусу для контейнерів від 20 л до 1500 л.
Скільки точок програмування необхідно для бака об'ємом 220 л?
Барана об'ємом 220 л або 20-футовий ящик гідробоксу значно вигідніший, якщо у програмі використовується від 256 до 512 точок товщини стінок. Малі кани об'ємом 20 л належним чином керуються завдяки 100 – 128 точкам, а барами об'ємом від 60 л до 120 л зазвичай потрібно 128 – 256 точок, щоб забезпечити однаковий на всій довжині полуфабрикату рівень товщини стінок.
Як я можу виміряти затуманення парісона на виробничому підлозі?
Стоп екструзії у заданому час, вимір довжини паразину та діаметру нагорі, у середині та внизу і обчислення індексу просівання - зміна в довжині, поділена на початкову довжину. Лазерні чи візуальні вимірювальні пристрої дають повторні показники, а перевірка по ходу дефекту і ваги підтверджує розподіл маси вздовж паразину. Істинне доказом є карта стінок виготовленої деталі та тест на скати.
Чи може теплові зони перегріву головки вплинути на доліхи струменя?
Так. Зона охолодження металургійної куті підвищує жорсткість плавленого матеріалу і сповільнює просівання, тоді як зона задньої частини і адаптера залишається теплою досить для однорідного плавлення. Держати дно металургійної куті на 5-15 ° C нижче, ніж розподільник, у стабільній області 180-220 ° C для HDPE - це практичний механізм контролю просівання, який не вимагає зниження продуктивності лінії.
Як впливає температура на різка порошкової суміші?
Температура зливної форми задається після улову пороху, тому вона не змінює стиснення під час екструзії, але визначає швидкість замерзання намоту. Нижча температура зливної форми (від 10 до 25 C охолоджуючої води) завчасно заморожує форму пороху та попереджає подальше перерозподіл, що дозволяє опосередковано стабілізувати товщину стінок і забезпечити корекцію, які вніс виробник в кут.
Чи може повторна використання вмісту або переплавка погіршити розтяг порівняння?
Перероблений відхід має меншу молеární масу, ніж необрана смола, тому велика частка повторної переробки зменшує стійкість плавки та збільшує розтягування. Додавання сильної смоли високо-молекулярного НВВ-НДПЕ та дотримання граничної частки циклічної переробки поза контролем постачальника смоли забезпечує стабільність. Для великих обсягів відходів стабільну якість забезпечує схожий рекуперативний вхід із лінії прання та гранулювання.
висновок
Пониження парисона під час екструзійного зварювання з великим обсягом є розв'язаною фізичною проблемою, а не загадкою. Воно обумовлюється зіткненням тяжіння та розтяжної міцності плавлення протягом того часу, коли паризон висячає, та регулюється відрізковою ланцюгом: виберіть поліетилен з високою міцністю плавлення, з широкою смугою вольфрамових дротин (MWD); тримайте пластину формуючого стану прохолоднішою, ніж колектор в вузькому інтервалі; швидко формуйте парисон з аккумуляторним втулкарем; компенсуйте залишковий похибку за допомогою програми товщини стінки з 100 до 512 точок, яка узгоджується з розміром деталі; і швидко заморожуйте форму за допомогою добре балансованого охолодження інструменту. Вимірюйте за допомогою індексу посудової носати і зображення стінок готового виробу, змінюйте одну змінну за раз, і низька стінка, яка раніше не проходила тестів на витримку, стане задуманим і повторюваним елементом. Компанія Apollo, завод Wanplas, яка більш як 20 років збирає машини для екструзійного зварювання та запустила понад 4000 машин в більш як 90 країнах, проектує свої лінії серії ABLD та аккумуляторних втулкових головок на основі саме таких вікон, щоб виробники бочок, керосинів та екостандартних контейнерів (ІБК) могли гарантувати рівномірність стінок, зменшити відходи і підвищити коефіцієнт експлуатаційної готовності обладнання (OEE) без уточнення. Для конкретного програми від 20 л до 220 л починайте з сертифікату якості та температури пластини формуючого стану, а програмування і охолодження можуть виконати роботу.
