塑料(liào)注(zhù)塑(sù)成型(xíng)過程(chéng)中(zhōng)的壓(yā)力(lì)調(tiáo)節知識
無論(lùn)是油(yóu)壓(yā)式(shì)還(huán)是電動(dòng)式注(zhù)射(shè)機(jī),所(suǒ)有注塑過程中的運(yùn)動(dòng)都會(huì)產生壓力。適當(dāng)控製所需(xū)壓(yā)力(lì),才(cái)能生產出(chū)質量合理(lǐ)的成(chéng)品。
壓力(lì)調控及量度係(xì)統(tǒng)
在(zài)油壓式(shì)注壓機上,所有運動由負(fù)責以下(xià)操作(zuò)的(dí)油路執行:
1,塑(sù)化(huà)階段(duàn)中(zhōng)的(dí)螺杆旋轉(可確定甚(shèn)至控製反壓)
2,滑座料道(dào)(注(zhù)嘴(zuǐ)靠(kào)近(jìn)注(zhù)口(kǒu)襯套(tào))
3,注射(shè)和(hé)保壓期(qī)間(jiān)射料螺杆(gān)的軸向運動
4,將基(jī)材閉(bì)合(hé)於(yú)射(shè)料杆(gān)上,直(zhí)到(dào)肘杆全部(bù)延伸(shēn)或活塞合模行程已完(wán)成
5,啟動(dòng)裝配(pèi)頂杆的頂出(chū)台以(yǐ)頂(dǐng)出(chū)部件

在全電壓(yā)機上(shàng),所有(yǒu)運動由配有永久磁(cí)鐵的無刷(shuā)同步(bù)電動機(jī)執(zhí)行(háng)。通過(guò)機床業中(zhōng)一(yī)直采用的滾珠(zhū)軸(zhóu)承螺(luó)杆(gān),將旋(xuán)轉(zhuǎn)運動(dòng)變換為綫性運動(dòng)。整個流程(chéng)的效應部分取(qǔ)決(jué)於塑化過程,其中,螺杆起(qǐ)著十分(fēn)關鍵的作(zuò)用。
螺(luó)杆必須確(què)保物(wù)料熔化和(hé)均化。這一(yī)過(guò)程(chéng)可(kě)借助於反(fǎn)壓(yā)調(tiáo)整,以(yǐ)避免過熱。混煉(liàn)元(yuán)件(jiàn)不(bù)能(néng)產(chǎn)生(shēng)過高(gāo)的(dí)流速(sù),否則,會導(dǎo)致(zhì)聚合物降解(jiě)。每(měi)一種聚合物(wù)具有不(bù)同(tóng)的(dí)最(zuì)大流速(sù),如果超過這一(yī)極限,分子會拉伸,出現(xiàn)聚(jù)合物主鏈斷裂現象。不(bù)過,重點仍(réng)然(rán)是在注(zhù)射和保壓(yā)過程(chéng)中控(kòng)製(zhì)螺杆的向前軸向運動。 後(hòu)續的冷卻(què)過(guò)程,包括內在應力,公差(chà)和翹(qiáo)曲等(děng)方麵(miàn),對於確保產品(pǐn)質量十(shí)分(fēn)重要(yào)。這(zhè)一切全(quán)山(shān)模具質量決定(dìng),對(duì)於優(yōu)化(huà)冷(lěng)卻料(liào)道,確(què)保(bǎo)有(yǒu)效的(dí)閉環(huán)溫(wēn)度(dù)調(tiáo)節(jié)時,尤其(qí)如此。該(gāi)係(xì)統(tǒng)完(wán)全(quán)獨立(lì),不會幹擾機(jī)械(xiè)調(tiáo)節。閉模和(hé)頂(dǐng)出等模具運(yùn)動必須(xū)精(jīng)確高(gāo)效(xiào)。
通(tōng)常采(cǎi)用(yòng)速度分布曲(qū)綫,以(yǐ)確(què)保活(huó)動部(bù)件(jiàn)準確(què)靠(kào)近。接(jiē)觸維(wéi)持力可(kě)調整。因此(cǐ)可(kě)斷定,在不考慮(lǜ)能(néng)耗和(hé)機(jī)械可靠性,附加(jiā)條件(jiàn)相(xiāng)同(如(rú)模具質(zhì)量(liáng))的前(qián)提(tí)下,產品(pǐn)質量(liáng)主要(yào)決(jué)定於(yú)控(kòng)製螺(luó)杆(gān)向(xiàng)前運動(dòng)階段的係統。在(zài)油(yóu)壓式注塑(sù)機上(shàng),這一調節通過探(tàn)測(cè)汕(shàn)壓(yā)而(ér)實現(xiàn)。
具體地說,油壓(yā)通(tōng)過(guò)控(kòng)製(zhì)板而激(jī)活(huó)一(yī)套閥門(mén),流(liú)體通過操縱器而(ér)產(chǎn)生作用,並(bìng)得(dé)到調節及釋(shì)放。

注射(shè)速(sù)度(dù)控(kòng)製包括(kuò)開(kāi)環(huán)控(kòng)製(zhì),關(guān)閉環控(kòng)製(zhì)和閉環控(kòng)製等選擇方案。開(kāi)環係統依(yī)靠(kào)共(gòng)用(yòng)比例閥。比例張力(lì)施加於(yú)所需(xū)比例(lì)的(dí)流體上,從而(ér)使(shǐ)流體在注(zhù)射機筒中產(chǎn)生壓(yā)力,讓注射螺(luó)杆以(yǐ)一定(dìng)的前向速度運(yùn)動。關(guān)閉環係(xì)統(tǒng)采用閉(bì)環比例(lì)閥。 環路在(zài)閉合口所在(zài)的位置(zhì)閉(bì)合(hé),閉(bì)合口(kǒu)通過在閥(fá)門(mén)內(nèi)的(dí)移動而控製(zhì)油料的流量比(bǐ)例(lì)。閉(bì)環係(xì)統在螺杆平移(yí)速度(dù)時(shí)閉(bì)合。閉(bì)環係(xì)統中采用(yòng)速度傳(chuán)感(gǎn)器(通常(cháng)為電(diàn)位計型),定(dìng)時探測(cè)張力下降。
比例閥流(liú)出的(dí)汕料通(tōng)過(guò)調節(jié),可(kě)補償出(chū)現的(dí)速(sù)度偏差(chà)。閉環控(kòng)製依靠與(yǔ)機器(qì)整(zhěng)合一體的(dí)專用(yòng)電子元件。閉(bì)環(huán)壓(yā)力控(kòng)製能在注(zhù)射(shè)和保壓(yā)階(jiē)段確(què)保壓力(lì)均匀一致(zhì),以及(jí)在各個循環中確保(bǎo)反(fǎn)壓均匀。 通過探測出(chū)的(dí)壓力值(zhí)對(duì)比例閥進行調(tiáo)節(jié),根據設定(dìng)壓(yā)力值(zhí)進(jìn)行偏(piān)差補償。一般來說(shuō),可對液(yè)壓進行(háng)監控,但是,探測(cè)注嘴或(huò)模腔中(zhōng)的熔(róng)體壓(yā)力也(yě)是另(lìng)一(yī)有效方法。更加(jiā)可靠的(dí)方案是通過閱讀(dú)注(zhù)嘴(zuǐ)或模(mó)腔(qiāng)壓(yā)力讀(dú)數(shù)對(duì)比例(lì)閥(fá)進(jìn)行(háng)管理。在(zài)壓力(lì)探(tàn)測的基礎(chǔ)上增加溫度(dù)探(tàn)測,特(tè)別有利(lì)於流程(chéng)管理。
了解(jiě)物(wù)料(liào)可(kě)承受的(dí)實(shí)際壓(yā)力(lì),還有(yǒu)助(zhù)於根據設(shè)定壓(yā)力(lì)和溫度條件來(lái)預(yù)測(cè)模(mó)塑(sù)件的(dí)實際(jì)重(zhòng)量(liáng)和(hé)尺(chǐ)寸。實(shí)際(jì)上,通(tōng)過改變保壓(yā)壓(yā)力值,可將(jiāng)更多的物料(liào)引(yǐn)入模(mó)腔,以降(jiàng)低部件(jiàn)收縮(suō),符合設計公差(其中包括(kuò)預設(shè)注(zhù)塑收縮(suō))。接近熔(róng)化條件時,半(bàn)晶體(tǐ)聚合物顯(xiǎn)示(shì)出極大的比(bǐ)容變化。對(duì)此(cǐ),過充(chōng)模不(bù)會(huì)阻(zǔ)礙部(bù)件頂出(chū)。
油壓(yā)設備(bèi)與出料量及壓力調(tiáo)節(jié)
離心泵產生的平均液壓壓力(lì)可達140巴,這(zhè)—壓力值特(tè)別(bié)適合(hé)於注塑。在(zài)周期的(dí)其(qí)它(tā)各(gè)個(gè)階段(duàn),要求明顯較(jiào)低,除了(liǎo)需(xū)要(yào)快速塑(sù)化的特定(dìng)情形(xíng)(例如(rú):PET注拉(lā)吹一步法(fǎ)注(zhù)塑機)要(yào)求(qiú)較高。 為(wéi)降(jiàng)低能耗(hào),在出(chū)料高峰(fēng)期(qī)時(shí)可采(cǎi)用可(kě)變排量泵(bèng)和儲壓缸(gāng)。固(gù)定(dìng)排(pái)量(liáng)泵(bèng)在每次旋轉時移動(dòng)等量油量,因(yīn)此,油(yóu)泵選型由特(tè)定時間(jiān)內所(suǒ)需移動的油(yóu)量而定。三相電動(dòng)機轉(zhuǎn)速一(yī)般(bān)為(wéi)1440轉/分,通(tōng)常(cháng)要求(qiú)裝配(pèi)雙(shuāng)泵。隻(zhī)有(yǒu)在(zài)塑化過(guò)程中(功率達100%),油泵的利用(yòng)率才達到(dào)最大(dà)限度。在(zài)停(tíng)頓過(guò)程中,機械(xiè)不需要(yào)能(néng)耗,即使需要(yào),也(yě)屬功(gōng)率(shuài)損耗。 所有注塑(sù)機均(jūn)采用質量等(děng)級(jí)各異的(dí)比例(lì)伺服閥。兩套(tào)或以(yǐ)上(shàng)的(dí)比例閥(fá)安裝於注(zhù)射(shè)壓機(jī)上,目(mù)的是對以(yǐ)下各(gè)個(gè)方(fāng)麵(miàn)進(jìn)行準確控製: 開(kāi)模速(sù)度(dù)(兩級),閉模速度(兩級(jí)),閉模安全(quán)性,注射(3—10級(jí)),加(jiā)料(3—5級(jí)),吸(xī)人和頂(dǐng)杆(兩級(jí))。

開(kāi)模(mó)壓(yā)力(lì),閉模(mó)壓(yā)力,模具安全性,機械(xiè)夾(jiā)具(料筒(tǒng)或(huò)肘杆(gān)),注(zhù)射(shè)(充(chōng)模(mó)階段(duàn)一次,後續階段(duàn)3-10次(cì)),吸人(rén)和反壓(3—5級(jí)),螺杆(gān)旋(xuán)轉(zhuǎn)速度(3—5級(jí))。 滑座靠近(jìn)速度(dù)(機械注嘴(zuǐ)靠(kào)近模(mó)具固(gù)定半(bàn)模(mó)上注射襯墊的速(sù)度)以(yǐ)及頂(dǐng)杆的(dí)運(yùn)動(dòng)速(sù)度(頂(dǐng)出台速度)也可(kě)調整。輔(fǔ)助(zhù)電動機通過微弱(ruò)的輸入信(xìn)號(hào),將放大的信(xìn)號(hào)(輸(shū)出(chū)信號)發(fā)送(sòng)到閥(fá)門,使伺服閥執(zhí)行(háng)調(tiáo)節功(gōng)能。在
伺服閥中,微弱的(dí)輸入電(diàn)信(xìn)號被(bèi)轉(zhuǎn)化(huà)為(wéi)液(yè)壓(yā)輸出信號,以(yǐ)壓(yā)降(jiàng)的形式根(gēn)據所需(xū)的(dí)出料(liào)要(yào)求進行改(gǎi)進。閥(fá)門必須(xū)對張力(lì)或(huò)通用指(zhǐ)令做出(chū)快速,可重復(fù)及低滯後的出(chū)料(liào)響應(yīng)。實際上(shàng),當前研究的目的(dí)是(shì)改進(jìn)頻率響(xiǎng)應,使(shǐ)運行於(yú)數(shù)千(qiān)赫(kHz)頻(pín)率(shuài)的動力設備(bèi)(液壓邊)和(hé)電子(zǐ)設(shè)備(bèi)之(zhī)間(jiān)進(jìn)行(háng)對話。 由於有效(xiào)出料(liào)取決於閥(fá)門上(shàng)聚(jù)合(hé)度(DP)的(dí)作用(yòng),因(yīn)此(cǐ),液壓(yā)綫路(lù)中的油溫必須保(bǎo)持在(zài)45—55℃的(dí)範圍內(通(tōng)常采用閉(bì)環調(tiáo)節(jié)係統),具體根據流體(tǐ)粘度和(hé)過(guò)渡口(kǒu)的幾何形狀而定。
在閥內沒(méi)有適當的(dí)調(tiáo)節(jié)係統,溫度上升會(huì)導致溶體(tǐ)粘(nián)度(dù)下(xià)降(jiàng);若(ruò)配有均衡開(kāi)閥值,則可提(tí)高出料量。增加傳動係(xì)統的出料油(yóu)量,意(yì)味著注(zhù)射速度隨之(zhī)加快(kuài)。對高(gāo)科技伺(sì)服傳動閥進(jìn)行精確控製(zhì),可(kě)基本消除(chú)滯(zhì)後現(xiàn)象,增強(qiáng)所(suǒ)有功(gōng)能(néng)的重復性(xìng)。 全(quán)電動壓機的力度測定
由(yóu)於全(quán)電(diàn)動注(zhù)塑機上不存(cún)在引(yǐn)發運動(dòng)的(dí)矢(shǐ)量(liáng)流體(tǐ),因此,不(bù)能進(jìn)行(háng)液壓(yā)壓(yā)力(lì)探測。因此,通常采(cǎi)用載荷(hé)傳(chuán)感器,利(lì)用伸縮儀測(cè)量彈性變(biàn)形,從而直(zhí)接(jiē)測定(dìng)其力度(dù)。
全電動注塑(sù)機(jī)製(zhì)造(zào)商開(kāi)發了(liǎo)多種彈性(xìng)部(bù)件(jiàn),並裝(zhuāng)配(pèi)廠相應的伸縮(suō)儀。另一(yī)區別在於(yú)反(fǎn)壓(yā)及其控(kòng)製,可通過(guò)向注射電動機產生(shēng)的(dí)軸(zhóu)向(xiàng)移動增加(jiā)阻力而實現(xiàn),而(ér)另(lìng)一電動機致使螺杆(gān)旋轉(zhuǎn)和後(hòu)續(xù)物(wù)料(liào)塑化。以(yǐ)前(qián),有(yǒu)些機械(xiè)製(zhì)造商(shāng)采用安裝(zhuāng)在(zài)注嘴內(nèi)換能器(qì)的測量係(xì)統,後來因為“功能(néng)性和可靠性不足(zú)”而(ér)放(fàng)棄了(liǎo)該係統。

注嘴壓力測定(dìng)的優點(diǎn)
以上(shàng)已(yǐ)證(zhèng)明了壓(yā)力調(tiáo)節在注射和保(bǎo)壓過程(chéng)中的(dí)重要性(xìng)。因此,壓(yā)力探測的準確(què)性(xìng)和重復(fù)性是(shì)十分(fēn)關鍵的(dí)因(yīn)素(sù)。在閉(bì)環係(xì)統中,壓(yā)力(lì)探測(cè)十分重要,隻有(yǒu)確保準確的壓(yā)力探測(cè),調節器才(cái)能(néng)使實際(jì)壓(yā)力(lì)接近(jìn)於或(huò)等於(yú)設定值。 在開(kāi)環(huán)係(xì)統(tǒng)中,由於(yú)直(zhí)接與傳動係(xì)統(tǒng)相(xiāng)連(lián)接,因此(cǐ)壓力探測的準確性和重復性(xìng)更(gēng)加(jiā)重要(yào)。現(xiàn)在(zài),開環係統仍在(zài)使(shǐ)用(yòng),在(zài)高噸(dūn)位(wèi)機型中(zhōng)的(dí)應(yīng)用(yòng)更加(jiā)廣泛。 一般來說,基於(yú)設定值的速度控製在注(zhù)射(shè)過(guò)程(chéng)中進(jìn)行(也(yě)就(jiù)是說,速(sù)度變(biàn)化(huà)由電位(wèi)計(jì)或(huò)磁(cí)致(zhì)收縮(suō)傳感器測定),測(cè)定後(hòu)轉換為(wéi)壓(yā)力(lì)調(tiáo)節。通(tōng)路可根(gēn)據(jù)配(pèi)額(配(pèi)額通路(lù))或(huò)壓力(lì)予(yú)以啟動。
無論(lùn)如(rú)何,當(dāng)壓(yā)力(lì)啟動通(tōng)路(lù)同時(shí)也(yě)作為“截口(kǒu)”以限製充(chōng)模(mó)壓(yā)力,防(fáng)止(zhǐ)溢料形成(chéng)及模具受(shòu)損時(shí),均必(bì)須采用壓(yā)力啟(qǐ)動通路(lù)。一旦(dàn)形(xíng)成通路(lù),後續的保(bǎo)壓(yā)過程(chéng)即(jí)由(yóu)壓力調節(jié)(型材亦不例(lì)外)。液壓機的(dí)壓(yā)力(lì)一般(bān)在液壓(yā)綫路中(zhōng)探測,很(hěn)少(shǎo)在模(mó)具(jù)注嘴中進(jìn)行(háng)對於注塑而言,必(bì)須盡(jìn)量(liáng)將探測點靠(kào)近(jìn)模腔。因此,模具(jù)壓(yā)力測(cè)定(dìng)最好(hǎo)在注嘴(zuǐ)處(chǔ)進(jìn)行,即(jí)使(shǐ)不(bù)太(tài)直接,也(yě)可在(zài)液壓(yā)綫(xiàn)路內(nèi)進(jìn)行壓力(lì)測(cè)定(dìng)。 與模具(jù)壓力探(tàn)測(cè)不(bù)同(tóng)的是(shì),注(zhù)嘴內(nèi)探測(cè)還(huán)能通過調(tiáo)節反(fǎn)壓而控製(zhì)塑化(huà)過程(chéng)。當(dāng)接近(jìn)注射的(dí)壓(yā)力實際達(dá)到(dào)設定值並在(zài)材(cái)料注塑所需(xū)的時間(jiān)內(nèi)保持(chí)這一壓力時,模(mó)具(jù)壓力探(tàn)測(cè)可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。
測定(dìng)可直(zhí)接(jiē)進(jìn)行(háng),也可(kě)通過(guò)探針(zhēn)進行(如:壓(yā)電傳感器)。在(zài)模具內(nèi)進行直接(jiē)探測(cè)十分有效(xiào),唯(wéi)一的局限性(xìng)是(shì)會在模(mó)塑件下(xià)留下(xià)痕跡。間(jiān)接探(tàn)測往往受探(tàn)針結(jié)構和間隙的影響(xiǎng),例(lì)如(rú),公(gōng)差過(guò)大會(huì)導致材(cái)料傾瀉(xiè),致(zhì)使(shǐ)探測(cè)準確(què)性(xìng)不足。 注(zhù)嘴壓力探測(cè)比(bǐ)模(mó)腔壓力(lì)探測的有(yǒu)效性(xìng)較(jiào)低,因為材料(liào)還得經(jīng)過(guò)一段流(liú)道路綫(或冷(lěng)或熱)。但是,注嘴(zuǐ)壓力探測(cè)具有某(mǒu)些(xiē)優點(diǎn),主要包括:探(tàn)測在(zài)材(cái)料(liào)上(shàng)進(jìn)行;不需要對模具進行(háng)改造(zào);模(mó)塑件(jiàn)上不(bù)留(liú)下任何痕跡。
通(tōng)過(guò)熔體壓力控製(最好在模腔內進行),可避免(miǎn)在(zài)初始壓(yā)力(lì)下造(zào)成(chéng)充模過量(隨(suí)後形成溢料(liào))的風(fēng)險。由(yóu)此,可提(tí)高(gāo)控製的有效(xiào)性(xìng),避(bì)免材料燒焦,防止充(chōng)模不足,縮短(duǎn)周(zhōu)期(qī)時(shí)間,增(zēng)強重復(fù)性(xìng)。 生(shēng)產能確保係(xì)統(tǒng)可(kě)靠(kào)性且使用方便的(dí)傳感(gǎn)器(qì)確實存(cún)在一些(xiē)技術問題。如果(guǒ)要(yào)求均(jūn)匀調節(jié)反(fǎn)壓(yā),流(liú)程(chéng)相(xiāng)關(guān)的難度確(què)實(shí)不小。
注嘴壓力(lì)探測所用(yòng)的傳感器(qì)必須(xū)符合以下要求:
1,不能幹擾模(mó)塑過程。
2,能在(zài)高壓(2500巴(bā))及(jí)高溫(350—400)下確保(bǎo)探(tàn)測(cè)精(jīng)確(què)度(dù)。
3,體(tǐ)積(jī)小巧,結構堅(jiān)實,在發(fā)生故(gù)障(zhàng)時便(biàn)於(yú)更(gēng)換。
4,與充模料(liào)接(jiē)觸時(shí),具有優(yōu)良的耐磨性(xìng)。
5,能(néng)長期(qī)保(bǎo)證(zhèng)探測(cè)有效性(xìng)(長(cháng)時間使(shǐ)用後出現磨擦,汙染時(shí),能確保測量(liáng)無偏(piān)差,無誤差,無(wú)滯後)。
6,提供高速(sù)取樣(yàng)(2—5微秒)和標(biāo)準化通信協議,如:CAN開(kāi)放式版本CANbus或DeviceNet。
因(yīn)此(cǐ),問(wèn)題較(jiào)為復雜(zá)。不(bù)難理解的是,迄今為止,液(yè)壓(yā)機仍然將(jiāng)傳感器配置於(yú)液(yè)壓(yā)綫路(lù)內,全電動(dòng)機則采(cǎi)用力(lì)度探(tàn)測(cè),兩者(zhě)均未采(cǎi)用熔體傳感(gǎn)器。多年米,熔體(tǐ)傳感器(qì)廣(guǎng)泛用於擠(jǐ)塑機上,但是,擠塑(sù)機對(duì)探測範圍(wéi),精(jīng)確度,響應時間(jiān)和結(jié)構堅(jiān)實度等(děng)方麵的要求(qiú)較(jiào)低(與(yǔ)擠塑(sù)機上的(dí)靜態(tài)應(yīng)力(lì)相比(bǐ),安裝於注(zhù)射機(jī)上時,傳(chuán)感(gǎn)器薄膜上承受(shòu)的(dí)機械(xiè)疲勞應(yīng)力要(yào)大(dà)得(dé)多)。
