HWAMDA
Основной принцип
Термопластавтомат расплавляет гранулы пластика, впрыскивает расплав под высоким давлением в сомкнутую пресс-форму, выдерживает его под давлением до затвердевания, затем раскрывает пресс-форму и выталкивает готовое изделие. Цикл повторяется автоматически — для тонкостенной упаковки часто каждые несколько секунд, для толстостенных технических изделий — каждые 30–90 секунд.
Любая машина, малая или очень крупная, состоит из одних и тех же основных узлов. Понимание того, что делает каждый узел и как время цикла распределяется между ними, — основа для выбора машины, настройки процесса и поиска причин дефектов.
Основные узлы термопластавтомата
- Узел впрыска
- Бункер, материальный цилиндр с нагревательными хомутами, шнек возвратно-поступательного действия, обратный клапан и сопло. Узел расплавляет материал и впрыскивает отмеренную дозу в пресс-форму с заданными скоростью и давлением.
- Узел смыкания
- Неподвижная плита, подвижная плита, колонны и коленно-рычажный или гидравлический механизм смыкания. Узел раскрывает и смыкает пресс-форму, удерживает её закрытой против давления впрыска и включает систему выталкивания, снимающую изделия с пуансона.
- Гидравлическая система или привод
- Насос, двигатель, клапаны, цилиндры и охлаждение масла на гидравлических и сервогидравлических машинах либо серводвигатели и шарико-винтовые передачи на электрических осях. Обеспечивает все движения машины.
- Система управления
- Контроллер задаёт и контролирует температуры, скорости, давления, положения и время, управляет последовательностью цикла, записывает данные процесса, обслуживает защитные блокировки и интерфейсы с роботами и вспомогательным оборудованием.
- Пресс-форма
- Матрицы и пуансоны, формирующие изделие, холодноканальная или горячеканальная литниковая система для распределения расплава, каналы охлаждения для отвода тепла и система выталкивания. Пресс-форма создаётся под конкретное изделие; машина — платформа, на которой она работает.
Цикл литья по шагам
Каждый цикл проходит одну и ту же последовательность. Длительность зависит от конструкции изделия и материала, но приведённые ниже доли типичны для изделия со стенками 1,5–3 мм. Охлаждение почти всегда самая длинная фаза — обычно 50–70 процентов цикла, поэтому конструкция охлаждения пресс-формы и толщина стенки сильнее всего влияют на производительность.
Пластикация следующей дозы идёт параллельно с охлаждением, поэтому она не увеличивает время цикла, если шнек успевает завершить набор дозы до раскрытия пресс-формы.
| Шаг | Что происходит | Типичная доля цикла |
|---|---|---|
| 1. Смыкание пресс-формы | Подвижная плита быстро смыкает пресс-форму, замедляется на участке защиты пресс-формы, затем набирает усилие смыкания | 5–10 процентов |
| 2. Впрыск (заполнение) | Шнек движется вперёд как плунжер и заполняет полости с заданной скоростью, обычно примерно на 95–98 процентов | 5–10 процентов |
| 3. Уплотнение и выдержка под давлением | Управление переключается со скорости на давление, и дополнительный расплав компенсирует усадку до застывания впуска | 10–20 процентов |
| 4. Охлаждение | Изделие затвердевает в пресс-форме, пока шнек вращается, отходит назад и пластицирует следующую дозу | 50–70 процентов |
| 5. Раскрытие пресс-формы | Узел смыкания сбрасывает усилие и раскрывает пресс-форму на заданный ход | 5–10 процентов |
| 6. Выталкивание и съём | Толкатели, съёмные плиты или воздух снимают изделие с пуансона, либо его извлекает робот | 5–10 процентов |
У тонкостенной упаковки весь цикл может быть короче 5 секунд, а заполнение — 0,1–0,3 секунды.
Пластикация: как шнек расплавляет материал
Шнек возвратно-поступательного действия имеет три зоны. В зоне загрузки глубокие витки транспортируют гранулы из бункера и начинают их прогревать. В зоне сжатия, или переходной зоне, глубина витков уменьшается, материал сжимается о нагретую стенку цилиндра и плавится в основном за счёт сдвига. В зоне дозирования мелкие витки гомогенизируют расплав и подают его в переднюю часть шнека с равномерной температурой.
Основная часть энергии плавления поступает от сдвига при вращении шнека, а не от нагревательных хомутов. Нагреватели задают и стабилизируют температурный профиль цилиндра, который обычно повышается от зоны загрузки к соплу.
Скапливаясь перед шнеком, расплав отодвигает шнек назад. Противодавление — это гидравлическое сопротивление этому движению. Умеренное противодавление улучшает смешение, удаляет захваченный воздух и делает дозу стабильнее. Слишком высокое увеличивает сдвиговый нагрев и время набора дозы, что может вызвать деструкцию чувствительных материалов. Обратный клапан на наконечнике шнека не даёт расплаву течь назад во время впрыска, поэтому масса дозы остаётся повторяемой.
Типичные параметры процесса
Приведённые значения — типичные начальные диапазоны для распространённых материалов. Каждой марке, изделию и пресс-форме нужны собственные оптимизированные настройки, поэтому используйте их как отправную точку и сверяйте с техническим паспортом поставщика материала.
- Скорость впрыска
- Определяется толщиной стенки и длиной течения; тонким стенкам нужно очень быстрое заполнение, чтобы избежать преждевременного застывания.
- Точка переключения
- Положение, в котором машина переходит со скорости заполнения на давление выдержки, обычно при заполнении полости примерно на 95–98 процентов.
- Давление и время выдержки
- Обычно 30–70 процентов от пикового давления впрыска; выдерживается до застывания впуска, что можно подтвердить исследованием массы изделия в зависимости от времени выдержки.
- Подушка
- Небольшое количество расплава, остающееся перед шнеком в конце выдержки, часто 3–10 мм, показывает, что доза полная и стабильная.
| Материал | Температура расплава (°C) | Температура пресс-формы (°C) | Сушка | Типичное давление впрыска (бар) |
|---|---|---|---|---|
| PP | 200–260 | 20–50 | Обычно не требуется | 600–1 500 (выше для тонкой стенки) |
| HDPE | 200–280 | 20–60 | Обычно не требуется | 600–1 400 |
| PS / HIPS | 180–260 | 20–60 | Обычно не требуется | 600–1 400 |
| ABS | 210–260 | 40–80 | 80 °C, 2–4 ч | 700–1 500 |
| PC | 280–320 | 80–110 | 120 °C, 3–4 ч | 1 000–1 800 |
| PA6 / PA66 | 240–290 | 60–90 | 80 °C, 4 ч (до влажности ниже 0,2 процента) | 700–1 500 |
| PET (преформы) | 270–290 | 10–20 (охлаждаемая) | 160–180 °C, 4–6 ч при точке росы -40 °C или ниже | 800–1 500 |
| Жёсткий PVC | 170–200 | 20–50 | Обычно не требуется | 800–1 500 |
Как работает сервогидравлический привод
В обычной гидравлической машине асинхронный двигатель вращает насос с постоянной скоростью, а клапаны дросселируют поток, который циклу не нужен. Избыточная энергия превращается в тепло масла. Во время охлаждения, когда машина в основном ожидает, насос продолжает работать.
В сервогидравлической машине насос приводится серводвигателем, которым управляет контроллер машины. Скорость и момент двигателя следуют за потребностью в расходе и давлении на каждой фазе цикла: высокая скорость при быстрых перемещениях и впрыске, низкая скорость с высоким моментом при выдержке под давлением и почти полная остановка при охлаждении. Это снижает энергопотребление и температуру масла, уменьшает шум и обеспечивает точное, повторяемое управление давлением и скоростью.
Серия HWAMDA M8SII и машины на её основе используют сервогидравлический привод, сочетая усилие и надёжность гидравлики с эффективным, быстрым управлением в диапазоне 900–33 000 кН.
Вспомогательное оборудование литьевой ячейки
HWAMDA поставляет это оборудование в рамках проектов с машинами, чтобы ячейку можно было спланировать, согласовать и ввести в эксплуатацию как единую систему.
- Сушилка сырья
- Удаляет влагу из гигроскопичных материалов, таких как PET, PA и PC, перед литьём, чтобы предотвратить серебристость и потерю свойств.
- Бункерные и вакуумные загрузчики
- Автоматически подают материал из мешков, октабинов или централизованного хранилища в бункер.
- Чиллер
- Подаёт охлаждённую воду в пресс-форму и в маслоохладитель машины.
- Термостат пресс-формы
- Поддерживает стабильную температуру пресс-формы, нагревая или охлаждая её по мере необходимости для стабильного качества изделий.
- Робот
- Извлекает изделия и литники, укладывает их на конвейеры или в штабелёры, работает с этикетками или закладными при IML и литье с закладными.
- Дробилка
- Измельчает литники и брак для контролируемого повторного использования там, где это допускает продукт.
Типичные дефекты и их обычные причины
| Дефект | Внешний вид | Типичные причины |
|---|---|---|
| Недолив | Изделие заполнено не полностью | Недостаточные доза, скорость или давление; слишком холодный расплав; плохая вентиляция |
| Облой | Тонкий излишек пластика по плоскости разъёма | Слишком малое усилие смыкания, чрезмерное давление, изношенная или повреждённая пресс-форма |
| Утяжины | Впадины над толстыми участками | Недостаточные давление или время выдержки, толстые стенки, высокая температура расплава |
| Коробление | Изделие деформируется после извлечения | Неравномерное охлаждение, несбалансированная усадка, слишком раннее выталкивание |
| Серебристость (свили) | Полосы на поверхности | Влага в материале, деструкция расплава, чрезмерный сдвиг |
| Подгары | Тёмные следы в конце заполнения | Защемлённый воздух из-за плохой вентиляции, слишком высокая скорость впрыска |
| Линии спая | Видимые линии в местах встречи фронтов потока | Низкая температура расплава или пресс-формы, медленный впрыск, расположение впуска |
FAQ
Частые вопросы
Из каких основных частей состоит термопластавтомат?
Из узла впрыска, узла смыкания, гидравлической системы или привода и системы управления, а также пресс-формы, которая формирует изделие.
Какая часть цикла самая длинная?
Охлаждение — обычно 50–70 процентов цикла. Сильнее всего на него влияют толщина стенки, материал и конструкция охлаждения пресс-формы.
Как шнек расплавляет пластик?
В основном за счёт сдвига, когда шнек вращается и сжимает материал в переходной зоне. Нагревательные хомуты стабилизируют температуру цилиндра и дают оставшееся тепло.
Что такое противодавление?
Противодавление — это сопротивление, прикладываемое к шнеку при его отходе назад во время пластикации. Умеренное противодавление улучшает смешение расплава и стабильность дозы; слишком высокое вызывает избыточный сдвиговый нагрев.
Что такое точка переключения?
Это положение шнека, в котором машина переходит от заполнения с управлением по скорости к выдержке с управлением по давлению, обычно при заполнении полости примерно на 95–98 процентов.
Почему некоторые материалы нужно сушить?
Гигроскопичные материалы, такие как PET, PA и PC, впитывают влагу, что вызывает серебристость и деструкцию полимера при плавлении. PET обычно сушат при 160–180 °C в течение 4–6 часов при точке росы -40 °C или ниже.
В чём преимущество сервогидравлического привода?
Насос работает ровно с той скоростью, которую требует каждая фаза цикла, что снижает энергопотребление и нагрев масла и обеспечивает точное и повторяемое управление скоростью и давлением.
Проводит ли HWAMDA обучение работе на машине?
Да. Сопровождение проектов HWAMDA включает монтаж и пусконаладку, обучение операторов, рекомендации по обслуживанию и удалённую техническую поддержку.