缩短螺杆复位的时间

作者:文/Injection Molding Solutions公司 John Bozzelli 文章来源:PT《现代塑料》2014年7月刊 发布时间:2014-07-13
如何优化周期时间这一问题总是吸引着加工商们的关注,为帮助其实现这一目标,本文以缩短螺杆的复位时间为出发点,介绍了可能限制周期时间的细节,并提出了一些妥善的解决方法.

“如何优化周期时间”这一问题总是吸引着加工商们的关注,为帮助其实现这一目标,本文以缩短螺杆的复位时间为出发点,介绍了可能限制周期时间的细节,并提出了一些妥善的解决方法。

对加工商而言,拥有强劲的竞争优势是生存的关键。那应该如何保持领先呢?借鉴Deming博士的指导,并开始注意成型的细节是一个良好的开端。实际上,要成功经营一家模塑厂,必须确定和控制数以百计的细节。其中,优化周期时间几乎总是被排在第一位,因为用较短的周期制备合格的部件,会提高利润。

影响周期时间的“细节”包括部件设计、树脂选择、模具设计和加工参数(如注射速度、熔体温度、冷却和背压等),必须要准确判断正在限制周期时间的“细节”,才能进一步找到解决或改善此问题的方法。

本文将集中探讨螺杆的复位时间。加工商们不希望螺杆的复位或塑化时间超过部件所需的冷却时间。如果在部件已冷却至足以顶出的时候,螺杆不能提供注射所需的物料量,那么夹具会继续保持闭合,直到螺杆提供的熔融物料达到注射量的要求。在采用高型腔模具(用于生产瓶盖和瓶塞等产品)进行生产的车间中,这种效率低下的情况常有发生。

将螺杆的复位时间降到最短,实现这一目标能够为加工商带来什么呢?与加工过程中的大多数其他细节一样,此问题并不能通过一个简答的答案予以解答。但是,其首要目标非常明确,即实现均匀的熔体温度和黏度。因为以通过牺牲熔体均匀性为代价换来的周期时间缩短,从长远角度看并不会提高模塑商的利润率。

缩短螺杆的复位时间,需要关注以下几个细节:

1.进料喉的温度

为了防止壅塞,很多加工商通常会在运行过程中将进料喉的温度降得很低。如果壅塞是由粒料粘连引起的,那确实需要降低进料喉的温度。然而,在大多数情况下,造成壅塞的原因并不是粒料粘连,而由熔融塑料构成的一个固体球引起的。这并不是进料喉温度不合适,更有可能是止逆阀出现了问题。面对此状况,应使进料喉在运行时保持温热,从60℃开始进行试验,甚至可以将温度升至高于进料段的温度。

2.后段区(Rear zone)的温度

此因素会对粒料如何开始粘附到筒壁上产生影响。一般,摩擦力越大,螺杆复位得越快,但也会受到树脂类型、粒料大小和形状等因素的影响。判断是否要重点关注后段区温度的唯一方法是,检查螺杆在推荐的熔融温度范围内的复位时间,因为过高或过低的温度都会延长螺杆的复位时间。

3.背压

适当的背压是获得熔体均匀性和良好的颜色混合的关键。虽然有时高背压是确保熔体均匀性所必需的,但同时也会延长螺杆的复位时间。因此,要确保是适当的背压。

4.螺杆设计

这一细节比较复杂,本文不进行深入讨论。但需要强调一点是,如果加工商正在使用一种标准的通过螺杆,可能无法获得均匀的熔体。

5.螺杆转速或螺纹圆周速度

高转速并不总是意味着更快的螺杆复位。加工商需要对一系列螺杆转速进行试验,并使得该过程的时间固定下来,但这可能需要花费很长的时间。

6.颜色载体

某些颜色浓缩物载体具有润滑效果,会降低塑料粒料和筒壁之间的摩擦,导致螺杆复位时间延长。加工商可以通过一个简单试验对此问题进行检查,即运转没有颜色的纯树脂,并观察复位时间是否缩短。

假设加工商已经优化了所有可能出现问题的加工变量,但仍然需要停下来等待螺杆达到工艺所需的注射量,这时,还需要关注以下两个细节:

1.采用更大的机筒

如果加工商选择这样做,需要注意的一点是,机筒容量会得不到充分利用,而只能使用其中的一小部分,且大机筒会延长物料的滞留时间。此外,止逆阀若泄漏会造成螺杆超程或其他更严重的影响,包括对新机筒和螺杆的资本支出。对于加工商而言,资本支出、树脂降解、出现黑斑以及减弱对注射过程的控制等都会带来昂贵的支出。

2.用喷嘴截流阀改装机筒

机筒会在保压或第二阶段结束时机械关闭,但截流式喷嘴能阻塞经过注塑机喷嘴的塑料流体,使得螺杆在开模、顶出、部件脱模和模具闭合的过程中继续转动,如此一来,加工商就能利用从开模到闭模的整段时间使螺杆复位,但为了使螺杆能供给足够的注射量,可能会额外增加几秒钟塑化时间。可供选择的截流式喷嘴有很多种,模塑商应该选择比较坚固、能提供最小压降、不滴料且易于安装的喷嘴。

(1)弹簧加载式喷嘴:这类产品基本上是一种针形阀,可通过一个重型弹簧保持闭合。当注射开始时,螺杆向前移动并压缩塑料,对其施加一定的压力,可以推动针形阀开启,让熔融物料通过喷嘴进入模具的浇口衬套。弹簧加载式喷嘴可能在注射后无法充分释压,从而导致打开模具时出现浇口拉丝的现象。

(2)机械驱动式喷嘴:这种类型的喷嘴有两种变型。一种变型在流动方向上放有针形阀,可通过机械方式打开,并用液压或气压驱动缸闭合。注射(或注射之前不到1s)时,开启驱动气缸,使截流阀机械打开,并在保压或第二阶段结束时反向制动驱动气缸。但这往往会产生一个高的压力损失,因为针通常位于物料流道的中间。物料需要通过一个环形通道(如图1所示),而不是具有全圆管的流道(理想情况下)。

第二种变型有一种销式针阀,它通过液压或气动驱动气缸再次制动。这类针阀具有一个全开放的流道,采用这样的设计是因为该类针阀的针垂直于流道,当处于打开位置时会被拉出流道,而在闭合位置时则向前推进阻塞流道(如图2所示)。对于这种截流阀,确保针的正确对准很重要。侧面负载会造成其过早失效。截流阀属于会增加工艺成本的高维护设备,时常备有备件以保持生产的持续性是一种非常明智的做法。图1 针型封闭式喷嘴有一个放在流动方向上的针形阀,它可用机械方式打开并用一个液压或气压驱动缸关闭。熔体以环形路径围绕针流动(图片来自SE System Engineering公司/MD Plastics公司)图2 针型或螺栓型截流喷嘴的针垂直于流道,针销由液压或气动制动,这种喷嘴具有一个全开放的流道(图片来自Herzog Systems公司)

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