Dažno kaitinimo elementų pažeidimo termoformavimo mašinose ir atitinkamuose sprendimuose analizė

Terminio liejimo procese kaitinimo elementų, kurie yra pagrindinė sudedamoji dalis, stabilumas tiesiogiai veikia gaminio kokybę ir efektyvumą. Tačiau faktinėje gamyboje dažnas kaitinimo elementų pažeidimas yra dažna problema, dėl kurios prastovos įranga, išauga priežiūros išlaidos ir netgi atsiranda daugybė gedimų. Šiame darbe iš keturių inžinerinių medžiagų mokslo aspektų, termoformavimo proceso principų ir praktinio atvejo, iš keturių maitinimo sistemos, temperatūros kontrolės, medžiagų ir proceso, mechaninės struktūros aspektų sistemingai analizuojama pagrindinė šildymo elementų pažeidimo priežastis ir pateikiamas tikslinis sprendimas.

1. Įtampos svyravimai ir perkrovos poveikiai
Termoformavimo mašinų kaitinimo elementų, dažniausiai varžinių šildymo vamzdžių arba infraraudonųjų spindulių šildymo plokščių, galia turi būti griežtai suderinta su maitinimo įtampa. Jei maitinimo įtampa svyruoja ilgą laiką (pavyzdžiui, jei tinklo įtampa nestabili arba įranga laikinai perkraunama paleidus), tikroji kaitinimo elementų galia gali viršyti vardinę vertę, paspartinti rezistoriaus senėjimą ir netgi sukelti gedimą. Pavyzdžiui, automobilių salono komponentų gamintojas per tris mėnesius dėl tinklo įtampos svyravimų šildymo vamzdžiams buvo sugadintas 40 proc. Sumontavus įtampos stabilizatorių, gedimų dažnis nukrito žemiau 5%.
2. Prastas kontaktas ir senstantis laidas
Atsilaisvinę maitinimo kištukai, oksiduoti jungčių gnybtai arba pažeista kabelio izoliacija gali sukelti vietinį perkaitimą. Pavyzdžiui, pakavimo medžiagų gamyklos šildymo vamzdžiai dažnai perdegdavo, o vėliau paaiškėjo, kad tai dėl padidėjusio kontaktinio pasipriešinimo oksiduotų jungčių gnybtų, dėl kurių vietinė temperatūra siekia iki 300 laipsnių, gerokai viršijant medžiagos tolerancijos ribą. Be to, ilgalaikė-aukštos temperatūros aplinka padidins kabelio izoliacijos trapumą ir sukels trumpojo-jungimo riziką.

1.Neadekvatus Neadekvačios temperatūros valdymo sistemos tikslumas Tikslumo sistemos
Termoformavimo procesams reikalingas kaitinimo elementų tikslumas +/ -5 laipsnių temperatūros reguliavimas, tačiau tradiciniai PID valdikliai yra jautrūs aplinkos trikdžiams, dėl kurių gali atsirasti temperatūros viršijimas arba svyravimai. Pavyzdžiui, elektroninių komponentų korpuso gamintojas, naudodamas atvirą-kilpą valdomą šildymo sistemą, patyrė +/-15 laipsnių temperatūros svyravimus, dėl kurių dažni šildymo vamzdžių karšto ir šalčio ciklai ir terminio įtempio sukelti lūžiai. Atnaujinimas į išmanųjį temperatūros valdymo modulį sumažino gedimų skaičių 70%.
2. Jutiklių gedimai ir grįžtamojo ryšio delsos
Termopora arba termistorius, kaip temperatūros grįžtamojo ryšio elementas, gali lemti klaidingus valdymo sistemos įvertinimus, jei jie sumontuoti neteisingai (pavyzdžiui, tikroje šildymo zonoje šalia šildymo vamzdžių, o ne plokštės) arba jei jo jautrumas laikui bėgant mažėja. Medicininių eksploatacinių medžiagų įmonė kartą perkaisdavo šildymo vamzdelį dėl termoporos pasislinkimo, dėl kurio galiausiai išsiplėtė ir sulūžo keraminis laikiklis.

1.Neteisingai parinktos kaitinimo elementų medžiagos
Šilumos vamzdžių medžiaga turi subalansuoti atsparumą aukštai temperatūrai, atsparumą oksidacijai ir šilumos laidumą. Pakeitus mažai -nikelio- turinčius chromo lydinius (pvz., Cr20Ni80) daug -nikelio- turinčiais chromo lydiniais (pvz., Cr25Ni20), aukštoje temperatūroje atsiranda oksidacinis lupimasis ir sutrumpėja tarnavimo laikas. Buitinės technikos įmonė prastesnės kokybės gaminių šildymo vamzdžių keitimo norma per tris mėnesius buvo 60%, o praėjus daugiau nei dvejiems metams po perėjimo prie importuotų medžiagų pagerėjo.
2. Gamybos proceso trūkumai
Per maži lenkimo spinduliai, įtempių koncentracijos suvirintos jungtys arba netolygus izoliacijos sluoksnis ant šildymo vamzdžių gali sumažinti konstrukcijos stiprumą. Pavyzdžiui, maisto pakavimo gamykloje kaitinimo vamzdžių lenkimo dalis dažnai lūžta, o vėliau paaiškėjo, kad tai įvyko dėl grūdelių lūžimo ir įtrūkimų atsiradimo šalto lenkimo proceso, kaip rodo metalografinė analizė. Be to, dėl izoliacijos sluoksnio storio trūkumo gali nutekėti elektra – vienu atveju šildymo vamzdžio izoliacijos gedimas gali lemti įrangos korpuso elektrifikaciją ir sukelti saugos incidentą.

1.Vibracinės ir smūginės apkrovos
Mechaninė vibracija veikiant termoformavimo mašinai gali būti perduodama kaitinimo elementams, o jei fiksuotas laikiklis nėra pakankamai standus arba slopinamas, ilgalaikė vibracija gali sukelti šildymo vamzdžių suvirintos jungties nuovargio lūžius. Automobilių komponentų gamykla pailgino šildymo vamzdžio tarnavimo laiką nuo aštuonių mėnesių iki daugiau nei trejų metų optimizuodama stovo konstrukciją, į kurią pridedami standikliai ir guminiai amortizatoriai.
2. Prastas valymas ir priežiūra
Polimerų likučiai, dulkės ar oksidų nuosėdos kaupiasi ant kaitinimo elemento paviršiaus ir sudaro izoliacinį sluoksnį, sukeliantį vietinį perkaitimą. Buitinės chemijos pakavimo įmonėje nevalomas šildymo vamzdžio paviršius, dėl to vamzdžio temperatūra pasiskirsto netolygiai ir dėl karščio įtrūkimų įtrūksta vamzdis. Rekomenduojama reguliariai naudoti suslėgto oro pūtimo arba specializuotas valymo priemones.

1. Maitinimo optimizavimas: Įtampos įtampos stabilizatorių ir apsaugos nuo perkrovų įtaisų montavimas, periodinė jungčių gnybtų kontaktinės varžos patikra, senstančių laidų keitimas.
2. Temperatūros valdymo atnaujinimai: išmanusis temperatūros valdymo modulis ir didelio tikslumo jutiklis naudojami optimizuoti PID parametrus ir pasiekti uždaros{0} kilpos temperatūros valdymą.
3. Medžiagos pasirinkimo griežtumas: naudokite didelio -nikelio-chromo lydinio šildymo vamzdžius ir paprašykite tiekėjų pateikti medžiagų patikrinimo ataskaitas ir eksploatavimo trukmės bandymų duomenis.
4. Proceso tobulinimas: standartizuokite šildymo vamzdžių lenkimo procesus, padidinkite atkaitinimą, kad pašalintumėte įtampą, naudokite keraminius izoliacijos sluoksnius, kad pagerintumėte atsparumą įtampai.
5. Konstrukcinis sutvirtinimas: suprojektuokite amortizatoriaus laikiklį, padidinkite šildymo vamzdžių fiksuotą tašką, išvengkite vibracijos perdavimo.
6. Priežiūros režimas: nustatykite šildymo elementų valymo ciklus (pvz., po kiekvienos pamainos išdžiovinkite -pučiu), stebėkite tarnavimo laiką ir aktyviai pakeiskite pagrindinius komponentus.

Išvada:

Dažni šildymo elementų pažeidimai dėl bendro gedimo daugiausia atsiranda dėl maitinimo, valdymo, medžiagų ir mechaninių sistemų defektų (bendradarbiavimo gedimai, tiksliau "sistemos gedimai"). Sistemingai šalinant triktis ir tikslingai tobulinant įrangos patikimumą galima žymiai pagerinti. Pavyzdžiui, viena įmonė sujungė sprendimus, siekdama pailginti šildymo elemento tarnavimo laiką vidutiniškai nuo šešių mėnesių iki 24 mėnesių, sumažinti metines priežiūros išlaidas 80% ir padidinti gaminio atitiktį iki 99,5%. Tikimasi, kad ateityje, pritaikius išmaniąją jutimo technologiją ir nuspėjamąją techninę priežiūrą, kaitinimo elementų gedimų lygis toliau mažės, o tai bus tvirtas pagrindas aukštos kokybės termoformavimo pramonės plėtrai.