Uanset om det er en hydraulisk eller elektrisk injektionsstøbemaskine, vil alle bevægelser under injektionsstøbningsprocessen generere tryk. Kun ved korrekt at kontrollere det krævede tryk kan der produceres et færdigt produkt af rimelig kvalitet.
Trykstyring og målingssystem
På en hydraulisk injektionsstøbemaskine udføres alle bevægelser af det olie kredsløb, der er ansvarlige for følgende operationer:
1. Skrue rotation i plastificeringsfasen (rygtryk kan bestemmes og endda kontrolleres).
2. Slide Channel (dyse tæt på sprue -bøsningen).
3. aksial bevægelse af injektionsskruen under injektion og holdetryk.
4. lukning af underlaget på injektionsstangen, indtil albuen er fuldt ud udvidet, eller stempelformen lukker slagtilfælde
5. Start ejektorbordet udstyret med ejektorstiften for at skubbe delen ud.
På en fuldelektrisk maskine udføres alle bevægelser af en børstfri synkron motor med permanente magneter. Rotationsbevægelsen omdannes til lineær bevægelse af en kugleleje skrue, der altid har været brugt i værktøjsindustrien. Effekten af hele processen afhænger delvis af plastificeringsprocessen, hvor skruen spiller en meget kritisk rolle. Mitsubishis seneste løsning til produktion af allelektriske modeller består af en påfyldningsskrue (to-flight-rulle) og en skruespids med blandingselementer. Dette maksimerer plastificeringskapacitet og blanding, forkorter skruelængden og tillader høje hastigheder.
Skruen skal sikre smeltning og homogenisering af materialet. Denne proces kan justeres ved hjælp af rygtrykket for at undgå overophedning. Blandingselementerne må ikke generere for høj strømningshastighed, ellers forringes polymeren. Hver polymer har en anden maksimal strømningshastighed, hvis denne grænse overskrides, vil molekylerne strække sig, og polymerens rygrad vil bryde. Imidlertid forbliver fokus på at kontrollere skruens fremadrettede aksiale bevægelse under injektion og holdningstryk.
Den efterfølgende kølingsproces, inklusive iboende spændinger, tolerancer og warpage, er meget vigtig for at sikre produktkvalitet. Det hele bestemmes af formen kvaliteten, især når man optimerer kølekanalen for at sikre effektiv lukket loop-temperaturregulering. Systemet er helt uafhængigt og forstyrrer ikke mekaniske justeringer.
Formbevægelserne såsom lukning og udkast skal være præcise og effektive. Normalt bruges en hastighedsprofil til at sikre den nøjagtige tilgang til de bevægelige dele. Kontaktvedligeholdelsesstyrken kan justeres. Det kan konkluderes, at uden at overveje energiforbrug og mekanisk pålidelighed og under forudsætningen af de samme yderligere betingelser (såsom formkvalitet), bestemmes produktkvaliteten hovedsageligt af det system, der kontrollerer skruens fremadrettede fase. På hydrauliske injektionsstøbemaskiner opnås denne regulering ved at detektere trykket. Specifikt aktiverer olietrykket et sæt ventiler gennem kontrolpladen, og væsken virker gennem manipulatoren reguleres og frigives.
Kontrol af injektionshastighed inkluderer open-loop-kontrol, kontrol med lukket sløjfe og indstillinger med lukket sløjfe. Åben-loop-systemer er afhængige af delte proportionelle ventiler. Proportional spænding påføres den krævede andel af væske, hvilket får væsken til at generere tryk i injektions tønden og bevæger injektionsskruen med en bestemt fremadhastighed.
Systemer med lukkede loop bruger lukkede loop-proportionelle ventiler. Loopen er lukket på placeringen af den lukkende port, der styrer strømningshastigheden for olie ved at bevæge sig i ventilen. Det lukkede sløjfe-system er lukket ved skruens oversættelseshastighed. En hastighedssensor (normalt en potentiometertype) bruges i det lukkede sløjfe-system til at detektere spændingsfaldet regelmæssigt. Det materiale, der flyder ud af den proportionelle ventil, kan justeres for at kompensere for den hastighedsafvigelse, der opstår. Kontrol af lukket sløjfe er afhængig af dedikerede elektroniske komponenter integreret med maskinen. Kontrol af lukket sløjfe sikrer ensartet tryk under injektion og holder faser samt ensartet rygtryk i hver cyklus.
Den proportionelle ventil justeres med den detekterede trykværdi for at kompensere for afvigelser fra den indstillede trykværdi. Generelt kan det hydrauliske tryk overvåges, men en anden effektiv metode er at detektere smeltetrykket i dysen eller hulrummet. En mere pålidelig løsning er at håndtere den proportionelle ventil ved at læse dysen eller hulrumets trykaflæsning. Tilføjelse af temperaturdetektion til trykdetektion er især fordelagtigt for processtyring.
At kende det faktiske pres, som materialet kan modstå, hjælper også med at forudsige den faktiske vægt og størrelse af den støbte del baseret på det indstillede tryk og temperaturforhold. Ved at ændre holdningsværdien kan der faktisk indføres mere materiale i formhulen for at reducere krympning af en del og opfylde designtolerancen (inklusive krympning af forudindstillet injektion). Semi-krystallinske polymerer viser en stor specifik volumenændring, når man nærmer sig smeltetilstanden. I denne henseende vil overfyldning af formen ikke hindre en deludkast.
Hydraulisk udstyr og udladnings- og trykregulering
Centrifugalpumper genererer et gennemsnitligt hydraulisk tryk på op til 140 bar, hvilket er især velegnet til injektionsstøbning. På alle andre faser af cyklussen er kravene markant lavere, bortset fra specifikke situationer, hvor der kræves hurtig plastificering (f.eks. Kæledyrsinjektionsstrækningsstøbemaskiner), hvor kravene er højere.
For at reducere energiforbruget kan variable forskydningspumper og tryklagringscylindre bruges i spidsbelastningsperioder. Faste forskydningspumper bevæger den samme mængde olie pr. Rotation, så oliepumpevalget bestemmes af mængden af olie, der kræves for at blive flyttet på et bestemt tidspunkt. Hastigheden på en trefasemotor er generelt 1440 o \/ min, og en dobbeltpumpe er normalt påkrævet. Kun under plastificeringsprocessen (strømmen når 100%) maksimeres anvendelseshastigheden for oliepumpen. Under pauseprocessen har maskinen ikke brug for energiforbrug, og selvom den gør det, er det et strømtab.
Alle injektionsstøbemaskiner bruger proportionale servoventiler af forskellige kvalitetskvaliteter. To eller flere sæt proportionelle ventiler er installeret på injektionspressen for nøjagtigt at kontrollere følgende aspekter:
Skimmelåbningshastighed (to niveauer), formlukningshastighed (to niveauer), formlukning af sikkerhed, injektion (3-10 niveauer), fodring (3-5 niveauer), suge og ejektor (to niveauer).
Åbningstryk, lukningstryk, skimmelsikkerhed, mekanisk klemme (tønde eller albue), injektion (en gang i påfyldningsfasen, 3-10 gange i de efterfølgende faser), suge- og rygtryk (3-5 niveauer), skrue rotationshastighed (3-5 niveauer).
Slide -tilgangshastigheden (den hastighed, hvormed den mekaniske dyse nærmer sig injektionsforingen på den faste halvdel af formen) og bevægelseshastigheden for ejektoren (ejektorbordshastighed) kan også justeres. Hjælpemotoren sender det amplificerede signal (udgangssignal) til ventilen gennem det svage indgangssignal, hvilket gør det muligt for Servo -ventilen at udføre reguleringsfunktionen.
I Servo -ventilen omdannes det svage inputelektriske signal til et hydraulisk udgangssignal, der ændres i henhold til de krævede udladningskrav i form af et trykfald. Ventilen skal reagere hurtigt, gentagne gange og med lav hysterese til udledning af spænding eller generelle kommandoer. Faktisk sigter den aktuelle forskning at forbedre frekvensresponsen og muliggøre dialogen mellem strømudstyret (hydraulisk side) og det elektroniske udstyr, der kører med en frekvens på flere KHz.
Da effektiv udladning afhænger af virkningen af graden af polymerisation (DP) på ventilen, skal olietemperaturen i det hydrauliske kredsløb opretholdes i området 45-55 grad (normalt med et lukket loop-reguleringssystem), afhængigt af væskeviskositeten og geometrien af overgangsporten. Uden et korrekt reguleringssystem i ventilen fører temperaturstigningen til et fald i smelteviskositeten; Med en afbalanceret åbningsværdi kan udladningsvolumenet øges. Forøgelse af udladningsolievolumenet på drevsystemet betyder, at injektionshastigheden øges. Præcis kontrol af højteknologiske servo-drevventiler kan dybest set eliminere hysterese og forbedre gentageligheden af alle funktioner.
Kraftmåling på allelektriske presser
Da der ikke er nogen vektorvæske til at inducere bevægelse på allelektriske injektionsstøbemaskiner, er hydraulisk trykdetektion ikke mulig. Derfor bruges belastningssensorer normalt til at måle den elastiske deformation med et ekstensometer til direkte at bestemme dets kraft. Producenter af all-elektrisk injektionsstøbningsmaskine har udviklet en række elastiske komponenter og udstyret med tilsvarende ekstensometre. En anden forskel er bagtrykket og dets kontrol, som kan opnås ved at tilføje modstand mod den aksiale bevægelse genereret af injektionsmotoren, mens den anden motor forårsager skruetotation og efterfølgende materiales plastisering. Tidligere brugte nogle maskinproducenter et målesystem med en transducer installeret i dysen, men opgav senere dette system på grund af "manglende funktionalitet og pålidelighed".
Fordele ved måling af dysepresset
Ovenstående har vist betydningen af trykregulering under injektion og holdetryk. Derfor er nøjagtigheden og gentageligheden af trykdetektion kritiske faktorer. I lukkede loop-systemer er trykdetektion meget vigtigt, kun ved at sikre nøjagtigt trykdetektion kan regulatoren gøre det faktiske tryk tæt på eller lig med den indstillede værdi.
I åbne loop-systemer på grund af den direkte forbindelse til transmissionssystemet er nøjagtigheden og gentageligheden af trykdetektion endnu vigtigere. I dag er open-loop-systemer stadig i brug og bruges mere udbredt i høj-tonnage-maskiner.
Generelt udføres hastighedskontrol baseret på den indstillede værdi under injektionsprocessen (dvs. hastighedsændringen måles med et potentiometer eller magnetostrictive sensor) og konverteres til trykregulering efter målingen. Passagen kan aktiveres baseret på kvote (kvotepassage) eller tryk. Under alle omstændigheder skal den trykaktiverede passage bruges, når den også fungerer som en "afskæring" for at begrænse fyldningstrykket og forhindre flashdannelse og skimmelseskade. Når stien er dannet, reguleres den efterfølgende opbevaringsproces af tryk (også for profiler).
Trykket af hydrauliske presser detekteres normalt i det hydrauliske kredsløb og sjældent i formdysen. Til sprøjtestøbning skal detektionspunktet være så tæt på formhulen som muligt. Derfor udføres formmålingsmåling bedst ved dysen. Selv hvis det ikke er direkte, kan trykmålingen også udføres i det hydrauliske kredsløb.
I modsætning til formstrykdetektion kan detektion i dysen også kontrollere plastificeringsprocessen ved at justere bagtrykket. Formetrykdetektion kan skiftes, når trykket tæt på injektionen faktisk når den indstillede værdi og opretholder dette tryk for den tid, der kræves til injektion af materialet. Målingen kan udføres direkte eller af en sonde (f.eks. Piezoelektrisk sensor). Direkte detektion i formen er meget effektiv. Den eneste begrænsning er, at den efterlader mærker under den støbte del. Indirekte detektion påvirkes ofte af sondestrukturen og clearance. For eksempel kan store tolerancer forårsage, at materiale hælder ud, hvilket resulterer i utilstrækkelig detektionsnøjagtighed.
Detektion af dysetryk er mindre effektivt end detektion af hulrumstryk, fordi materialet stadig skal passere gennem en strømningssti (enten kold eller varm). Imidlertid har detektion af dysetryk visse fordele, hovedsageligt, herunder: detektion udføres på materialet; Ingen ændring af formen er påkrævet; Der er ingen spor tilbage på den støbte del. Risikoen for overfyldning ved det indledende tryk (og efterfølgende blinkende) kan undgås ved smeltetrykkontrol (fortrinsvis i formhulen). Dette kan forbedre effektiviteten af kontrol, undgå materialeforbrænding, forhindre underfyldning, forkorte cyklustid og øge gentageligheden.
Der er faktisk nogle tekniske problemer med at producere sensorer, der kan sikre systemets pålidelighed og er lette at bruge. Hvis der kræves ensartet rygtryk, er de procesrelaterede vanskeligheder faktisk ikke små.
Den sensor, der bruges til detektion af dysepresset, skal opfylde følgende krav:
1. det må ikke forstyrre støbningsprocessen.
2. det kan sikre påvisningsnøjagtighed ved højt tryk (2500 bar) og høj temperatur (350-400).
3. det skal være lille og solidt og let at erstatte i tilfælde af en funktionsfejl.
4. Det skal have fremragende slidstyrke, når du er i kontakt med formmaterialet.
5. Langvarig detektionseffektivitet (når friktion og forurening forekommer efter langvarig brug, kan det sikre, at målingen er fri for afvigelse, fejl og forsinkelse).
6. Giv højhastighedsudtagning (2-5 mikrosekunder) og standardiserede kommunikationsprotokoller, som kan åbne version Canbus eller DeviceNet.
Derfor er problemet mere kompliceret. Det er ikke vanskeligt at forstå, at hydrauliske presser til dato stadig konfigurerer sensorer i det hydrauliske kredsløb, og allelektriske motorer bruger kraftdetektion og bruger hverken smeltesensorer. I mange år er smeltesensorer blevet vidt brugt i ekstrudere, men ekstrudere har lavere krav til detektionsområde, nøjagtighed, responstid og strukturel soliditet (sammenlignet med statisk stress på ekstrudere, er den mekaniske træthedsspænding på sensorfilmen, når de installeres på injektionsstøbemaskiner, meget større).