Plastiko liejimas yra kertinis šiuolaikinės gamybos akmuo, sudarantis daugiau nei 30 % pasaulinės plastiko gamybos. Įpurškimo liejimo mašinos suspaudimo jėga (arba uždarymo jėga) yra svarbus liejimo mašinos parametras, kuris tiesiogiai įtakoja produkto kokybę, formos ilgaamžiškumą ir gamybos efektyvumą. Remiantis medžiagų mokslu, skysčių mechanika ir formų inžinerijos teorija bei papildyta pramonės duomenimis, šiame straipsnyje analizuojamas daugiamatis suspaudimo jėgos poveikis liejimo įpurškimui ir pateikiamos teorinės proceso optimizavimo gairės.
Suspaudimo jėgos apibrėžimas ir mechanizmas
Suspaudimo jėga reiškia didžiausią suspaudimo jėgą, kurią įpurškimo mašinos liejimo įtaisas veikia aukšto slėgio liejimo metu, kad forma būtų uždaryta ir forma neatsidarytų esant lydalo slėgiui. Priveržimo jėgos pagal ISO 294-1 (F)) apskaičiuojamos taip:
F=K×S
kur S yra projektuojamas dalies plotas, statmenas atskyrimo linijai (cm²), o K yra medžiagos koeficientas (paprastai 9,8 kN/cm², atitinkantis 10 MPa įpurškimo slėgį). Pavyzdžiui, norint pagaminti polikarbonato (PC) dalį, kurios projektuojamas plotas yra 500 cm², reikalinga teorinė suspaudimo jėga:
F=9.8 × 500=490kN
Tiesą sakant, atsižvelgiant į medžiagų svyravimus ir pelėsių susidėvėjimo medžiagų svyravimus, saugos koeficientas padidinamas 20–30 %.
Suspaudimo jėgos poveikis gaminio kokybei
2.1 Matmenų tikslumo kontrolė
Suspaudimo jėga netiesiogiai kontroliuoja dalies matmenis, paveikdama pelėsių deformaciją. Nepakankama suspaudimo jėga gali sukelti tamprią atskyrimo linijos deformaciją esant lydalo slėgiui, dėl kurios gali susidaryti įdubimas arba sienelės storis. Pavyzdžiui, gaminant automobilių buferius (numatomas plotas: 2000 cm2), naudojant 18 000 kN mašiną, pelėsių deformacija ribojama iki 0,05 milimetro. Suspaudimo jėga sumažinta iki 12 000 kN ir deformacija padidinta iki 0,12 mm, todėl iškilo surinkimo problemų.
2.2 Paviršiaus kokybės optimizavimas
Suspaudimo jėga turi įtakos paviršiaus blizgesiui ir defektų prevencijai. Didesnė suspaudimo jėga sumažina skilimą ir sumažina lydalo įsiskverbimą bei paviršiaus defektus, tokius kaip sidabriniai dryžiai ar srautinės linijos. Eksperimentai rodo, kad 2-milimetrų storio ABS telefono korpusas, padidinus suspaudimo jėgą nuo 3 000 kM iki 5 000 kM, sumažino paviršiaus šiurkštumą nuo 1,2 mikrono iki 0,8 μm, todėl išeiga padidėjo 15%.
2.3 Vidinio streso valdymas
Suspaudimo jėga veikia vidinį įtempį dėl aušinimo efektyvumo. Pernelyg didelė suspaudimo jėga padidina kontaktinį štampo slėgį, sukeldama vietinius aušinimo greičio skirtumus ir liekamąjį įtempį. Gaminant PA66 krumpliaratį, suspaudimo jėga padidėja nuo 6000 kN iki 8000 kilokalorijų, metmenys padidėja 0,3 milimetro, o smūgio intensyvumas sumažėja 12%. CAE modeliavimas yra pagrindinis veiksnys optimizuojant suspaudimo{10}}aušinimo suspaudimo jėgą{11}}aušinimo sistemos koordinavimą.
Suspaudimo jėgos poveikis Formos tarnavimo laikas
3.1 Mechaninis nuovargio pažeidimas
Pasikartojantys suspaudimo jėgos ciklai gali sukelti nuovargio įtrūkimus pelėsių šerdyje ir ertmėje. Naudojant 10 000 kN suspaudimo jėgą ir 30 sekundžių ciklą, H13 plieninės formos po 500 000 ciklų sukuria 0,5 milimetro nuovargio gylį. Apdorojimas azotu iš anksto grūdintu plienu (pvz., P20) gali pailginti tarnavimo laiką iki 800 000 ciklų.
3.2 Termo-mechaninio sujungimo gedimas
Medžiagos skilimą pagreitina aukštos temperatūros lydymasis ir suspaudimo jėga. PC lempų gaubtų gamybai (formos paviršiaus temperatūra: 120 laipsnių, suspaudimo jėga: 8000 kW), pelėsių kietumas (HRC) sumažėjo 0,5 vnt. per mėnesį. Berilio vario lydinio (C17200) terminį stabilumą galima pagerinti 3 kartus.
3.3 Tepimo sistemos apkrova
Suspaudimo jėga veikia trintį tarp kreipiamojo strypo ir įvorės ir lemia tepimo tarnavimo laiką. Didėjanti suspaudimo jėga padidėjo nuo 4000 iki 6000 kN trigubai, o kreipiamosios kolonos nusidėvėjimo greitis padidėjo tris kartus. Savaime-sutepančios įvorės, pvz., grafitas{6}}vario kompozitas, sumažina trintį 40 % ir pailgina priežiūros intervalus iki 6 mėnesių.
Suspaudimo jėgos poveikis gamybos efektyvumui
4.1 Ciklo laiko optimizavimas
Suspaudimo jėga turi įtakos pelėsių atidarymo/uždarymo greičiui. Elektrinės įpurškimo mašinos su servo varikliais gali atidaryti štampą per 0,8 sekundės, 30% greičiau nei hidraulinė sistema.
4.2 Energijos vartojimo valdymas
Yra tiesinis ryšys tarp suspaudimo jėgos ir hidraulinės sistemos energijos suvartojimo. 20 000 kN mašina suspaudimo metu sunaudoja 45% visos energijos. Dinamiškai reguliuojant jėgą, kintamo-dažnio hidraulinės sistemos gali sumažinti kiekvieno komponento energijos sąnaudas 18 %.
4.3 Įrangos naudojimo gerinimas
Suspaudimo jėgos neatitikimas turi įtakos bendram įrangos efektyvumui (OEE). Daugiau nei 20% užklausų padidina pelėsių keitimo laiką 15%, o dėl nepakankamos jėgos defektų dažnis padidėja 25%. Išteklių paskirstymo optimizavimas išteklių paskirstymo jėgos-projektuojamos srities duomenų bazės projekcijos regiono duomenų bazėje.
Clip Force optimizavimo strategijos
5.1 Medžiagos pritaikymas
Sureguliuokite suspaudimo jėgą pagal plastiko lydalo srautą (MFR). Didelio-tekėjimo polipropilenas (MFR > 30 g/10 min.) turėjo 10 10 % mažesnę suspaudimo jėgą, o mažo- srauto POM (MFR < 5 g/10 min.) 15 % didesnę suspaudimo jėgą.
5.2 Pelėsių struktūros naujovės
Šilumos srauto sistema sumažina tiekimo atliekų ir suspaudimo jėgos poreikį. Vožtuvų karštosios linijos buvo sumažintos 12% prognozuojamo ploto skaičiavimų, sutaupant 1500 kN suspaudimo jėgą.
5.3 Pažangios valdymo technologijos
Slėgio jutiklių PID algoritmai dinamiškai reguliuoja suspaudimo jėgą ir stebi dalijimosi jėgą realiu laiku. Viena realizacija sumažino jėgos svyravimus nuo ±5% iki ±1,5% ir padidino dydžio stabilumą 20%.
Išvada:
Suspaudimo jėga yra pagrindinis įpurškimo liejimo, liejimo gaminio kokybės, formos eksploatavimo trukmės ir efektyvumo parametras. Būsimi tyrimai turėtų būti sutelkti į:
- Sukurkite daugialypį{0}}fizinį modelį, susiejantį suspaudimo jėgą, medžiagos našumą ir formos dizainą.
- adaptyvios suspaudimo jėgos valdymo sistemos, sukurtos naudojant skaitmeninius dvynius.
- Reklamuokite lengvas liejimo medžiagas (pvz., anglies pluošto kompozitus), kad sumažintumėte suspaudimo jėgos poreikį.
Sistemingas suspaudimo jėgos optimizavimas paskatins liejimą įpurškimo būdu efektyviau, tikslesniu ir tvaresniu būdu, taip palaikydamas pramonės 4.0 pažangą.
