В прошлом квартале мы приняли на себя передачу пресс-формы от европейского поставщика-автомобильной внутренней отделки PA66-GF30, допуски ±0,08 мм. Производственная группа клиента уже несколько месяцев боролась с размерной нестабильностью. Они уже перешли на установку подачи воды под давлением стоимостью 12 000 долларов США с точностью регулирования ±0,2 градуса. Проблема сохранилась.
Мы вытащили форму и пропустили краситель через контуры охлаждения. Два из шести каналов показали ограничение потока на 60% из-за накипи. Один контур на стороне сердечника проходил на расстоянии 32 мм от поверхности полости в области затвора, -почти в три раза превышая рекомендуемое расстояние для-нейлона, наполненного стеклом. Регулятор температуры делал именно то, что должен был делать. Плесень не давала ему ничего, с чем можно было бы работать.
Этот разговор мы ведем чаще, чем хотелось бы. Выбор регулятора температуры пресс-формы рассматривается как решение о закупке, не связанное с конструкцией оснастки. При закупке оцениваются расход, теплопроизводительность, точность регулирования. Инженерное дело отменяется. Производство устанавливает устройство и ожидает, что оно решит проблему терморегулирования для любой формы, находящейся в машине. Теплопередача работает не так.
Потолок, о котором никто не говорит
Контроллер температуры пресс-формы может отводить тепло только настолько быстро, насколько позволяет контур охлаждения. Диаметр канала, расстояние от поверхности полости, маршрутизация контура, турбулентность потока-определяют скорость отвода тепла. Контроллер регулирует температуру подачи и расход. Если геометрия ограничивает количество тепла, попадающего в охлаждающую жидкость, контроллеру нечего регулировать.
По оценкам группы контроля температуры ENGEL, примерно 20% бракованных формованных изделий связано с ошибками контроля температуры (engelglobal.com). Эта статистика не раскрывает того, сколько из этих «ошибок» на самом деле являются ограничениями дизайна. В пресс-формах, которые мы проверяли за последние два года, неисправность оборудования является причиной примерно одной из пяти проблем качества,- связанных с температурой. Остальное сводится к тому, что контуры охлаждения были недостаточными по размеру, плохо расположены или пришли в негодность из-за небрежного обращения.
У нас былформа медицинского разъемав прошлом году-ПОМ, восемь полостей, жесткие косметические требования к сопрягаемым поверхностям. Клиент выбрал контроллер на масляной-основе, поскольку в спецификации поставщика материала рекомендована температура пресс-формы 95 градусов. Масляные агрегаты работают тише, и команда технического обслуживания предпочла их. Отлично. Но ПОМ не нуждается в масляном-контроле температуры на уровне 95 градусов. Система подачи воды под давлением справляется с этим диапазоном с лучшим тепловым откликом и примерно на 40% меньшим потреблением энергии. Реальная проблема заключалась в том, что в оригинальной конструкции пресс-формы каналы охлаждения были проложены вокруг штифтов выталкивателей таким образом, что создавались мертвые зоны со стороны полости. Переход с нефти на воду не исправил бы ситуацию. Перепроектирование схемы схемы сделал.
Что на самом деле обеспечивает окупаемость
Компания Regloplas документально зафиксировала снижение энергопотребления насоса на 50 % за счет регулирования ∆T с переменной частотой при снижении скорости на 20 % (regloplas.com). Это реальная цифра от известного производителя. Это также число, которое предполагает, что ваш контур охлаждения может использовать скорость потока, которую обеспечивает насос. Образование накипи, каналы меньшего размера, чрезмерная длина контура со слишком большим количеством изгибов-любое из этих ограничений означает, что насос работает с большей нагрузкой, чтобы проталкивать охлаждающую жидкость через ограничения, которых не должно быть.
Самая быстрая окупаемость, которую мы наблюдали при оптимизации контроля температуры, не включала покупку нового оборудования. Клиент по упаковке косметики в Польше сократил время цикла с 28 секунд до 16 секунд за счет удаления накипи из трех контуров, замены сместившегося датчика PT100 и изменения баланса потока между полостью и сторонами сердцевины. Общие расходы составили менее 2000 евро. Сокращение времени цикла производства 2,4 миллионов деталей в год привело к экономии, которая окупила инвестиции менее чем за неделю. Регуляторы температуры, которые они использовали, -ничего особенного, стандартные водяные блоки от китайского поставщика- работали нормально, когда система охлаждения действительно работала.
Завод P&G в Брауне применил противоположный подход, вложив значительные средства в электронный контроль потока во всех контурах охлаждения своих форм для компонентов Oral-B. Они достигли документально подтвержденного уровня брака ниже 0,05% (ptonline.com). Но команда Braun также признала, что до внедрения по-мониторинга цепей контроль температуры был для них «черным ящиком». Они подозревали, что температурные изменения влияют на согласованность размеров, но не могли определить, какие схемы были проблемными. В этом и заключается реальная ценность сложной технологии контроля температуры.-Наблюдение за процессом, который большинство предприятий рассматривают как заданный,-и-забывают.
Материальный вопрос
Нас спрашивают о контроллерах температуры воды и масла чаще, чем о любом другом оборудовании. Ответ до боли прост: используйте воду, когда это возможно, воду под давлением для инженерных термопластов при температуре примерно до 230 градусов, масло только тогда, когда вам действительно нужны поверхности формы выше этого диапазона. PEEK, PPS, определенныйвысокотемпературные-полиимиды-для них требуется масло. ПА, ПК, ПОМ, АБС — все, что есть в обычном и стандартном инженерном ассортименте.-вода справляется с ней с лучшей теплопроводностью, меньшими эксплуатационными расходами и отсутствием проблем, связанных с загрязнением.
Более интересный вопрос заключается в том, как выбор материала влияет на конструкцию контура охлаждения, что затем влияет на то, что должен выполнять терморегулятор. Компаунды с-наполнителем стекла передают в форму значительно больше тепла, чем марки без наполнителя при эквивалентных объемах впрыска. Пресс-форма, предназначенная для ненаполненного PA66, будет испытывать термические трудности, когда производство перейдет на PA66 с 30%-наполнителем стекла. Контуры охлаждения, рассчитанные на незаполненный материал, не могут отводить тепло достаточно быстро. Время цикла увеличивается или детали выходят из строя из-за остаточного напряжения из-за недостаточного охлаждения.
Мы разрабатываем инструменты для самых требовательных марок материалов, которые обрабатывает инструмент. Если есть вероятность, что производство перейдет от ненаполненных компаундов к наполненным, система охлаждения должна учитывать это с первого дня. Модификации модернизации-с добавлением контуров, установкой конформных охлаждающих вставок-стоят от 5000 до 15 000 долларов США и требуют снятия формы с производства. Включение достаточной теплоемкости в первоначальную конструкцию увеличивает стоимость оснастки примерно на 10-15%. Математика обычно предпочитает делать все правильно с первого раза.
Слепое пятно технического обслуживания
Никто не планирует расходы на обслуживание системы охлаждения, пока что-нибудь не сломается. Ежеквартальное удаление окалины, проверка расхода, проверка уплотнений-эти задачи откладываются, поскольку производственные графики сжаты, а формы «работают нормально». Затем постепенно, в течение шести-двенадцати месяцев, продолжительность цикла увеличивается. Показатели качества падают. В конце концов кто-то вытаскивает инструмент и находит каналы, похожие на внутреннюю часть старого водонагревателя.
Слой накипи толщиной 1/16 дюйма увеличивает время охлаждения примерно на 15%. Он накапливается достаточно медленно, поэтому операторы связывают более длительные циклы с изменением партии материала, изменениями температуры окружающей среды или износом оборудования. К тому времени, когда связь с деградацией системы охлаждения станет очевидной, вы потеряете время цикла за тысячи производственных часов.
На предприятиях, где отсутствует эта ловушка, обслуживание системы охлаждения осуществляется так же, как и профилактическое обслуживание самих литьевых машин, -плановое, документированное и не-необсуждаемое. Поточные испытания каждый квартал. Удаление накипи ежегодно или когда скорость потока падает ниже базового уровня. Калибровка датчика осуществляется по фактическому графику, а не тогда, когда показания начинают выглядеть подозрительно. Это не дорогостоящие мероприятия. Они просто требуют, чтобы кто-то взял на себя ответственность.
Куда мы приходим
В Abis Mould спецификация системы охлаждения является частьюОбласть применения ДФМпо каждой программе. Мы моделируем распределение теплового потока, определяем размеры каналов для материала и целевого времени цикла, а также настраиваем маршрутизацию цепей, чтобы избежать мертвых зон и ограничений потока, которые создают проблемы в производстве. Выбор регулятора температуры происходит на следующем этапе-после того, как мы узнаем, какие температурные условия действительно может поддерживать форма.
Для существующих форм с проблемами качества,-связанными с температурой, мы можем оценить, является ли ограничением оборудование или геометрия. Иногда апгрейд контроллера имеет смысл. Чаще всего проблема заключается в контуре охлаждения, требующем модификации или обслуживания, которое откладывалось слишком долго. В любом случае, диагностика начинается с плесени, а не с спецификации нового блока контроля температуры.
Если вы планируетепрограмма для пресс-формпри жестких тепловых требованиях или при решении проблем с температурой на существующем оборудовании наша команда инженеров может разобраться в специфике. Обсуждение системы охлаждения становится более продуктивным, если оно происходит заранее,-но никогда не поздно выяснить, что на самом деле ограничивает производительность.