工艺文件:生产出“相同”部件的关键

作者:Injection Molding Solutions公司 John Bozzelli 文章来源:PT塑料网 发布时间:2018-07-01
用设备/模具设置表来记录塑料参数,并在经过校准的设备上合理使用这些数据,是确保生产出“相同”部件的关键。

注塑成型的复杂性在制造业中是数一数二的。这一行业普遍存在的一个难题是在每次运行中都要生产出相同的部件,特别是要在不同的设备上实现这个目标,难题进一步得到了提升。、

而“相同”的含义取决于具体的应用。但无论要求如何,最终的目标都是在不同的运行中,持续地制造出相同的部件,甚至是在不同的机器上。作为一个有80年历史的行业,我们实现这一目标的方法各不相同且在不断地变化。但是,目前行业中对于如何能够最好地实现这一目标还没有达成共识。不过,注塑成型加工商们迫切希望能尽快实现此目标,从而使自身在世界市场中更具竞争力。那应该从哪里开始呢?

一个成功的应用通常需要5个要素:部件设计、树脂选择/处理、模具设计/建造、加工以及测试。每个部分都有数百个细节,要将它们合理地组合在一起需要训练有素的人才组成的专业团队,一个人是难以实现的。一个加工商的团队里可能就有擅长这些领域的人才,如果不够全面可以引进外面的人才。在团队齐备之后可以开会进行讨论,这有助于节省时间和金钱。在所有专业人士在场的情况下,各种问题解决起来都很方便,也为合理地开展工作奠定了基础。接下来就是制定文件,开始生产。

当然,本文的重点是放在工艺以及如何记录下能生产出“好”部件的过程上,以便这一过程可以在不同的周期、甚至在不同的设备上得到再现。这个过程的文件通常被称为“设备/模具设置表”。看上去很简单,但如果您访问了美国约16000家成型车间,您可能得到16001份不同的设置表。不仅如此,对于一个模具来说,如果放入不同的压机,所用的设置表都会不同。更夸张的是,这个过程在同一台设备上还经常随着班次的变化而发生变化。

加工商们会根据自己的喜好调整加工过程,这是注塑行业中的一个常见现象。而实现科学成型的一个要点时:针对每副模具订制一份设置表,而并非针对每台压机。此外,要记录塑料参数而并非设备参数。然后,将这些塑料参数用于这个模具所要放入的压机中。您是不是想说这无法做到? 

在笔者遇到的一个最新的案例中,一个工艺过程最初是为一副32腔的热流道模具而开发,且仅基于塑料参数。它运行了6年,然后这副模具被送到了位于另一个地方的另一家厂商处,这意味更换了压机和加工商。然后,设置表通过电子邮件的方式发送给了这家加工商,他根据记录的塑料参数使加工过程得到了完美再现。这其中的诀窍是什么呢?

答案是没有诀窍,有的只是采用了科学的方法并使用了正确校准的设备而已。模具的设置表提供了实际的体积、压力和温度等参数。这家加工商不仅在压机上,在模具冷却中也实现了相同的塑料参数。这个案例表明,如果您正确记录设备、模具和树脂的工艺参数,就可以在不同的设备上、在不同的周期中生产出优质的部件。

用设备/模具设置表来记录塑料参数,并在经过校准的设备上合理使用这些数据,是确保生产出“相同”部件的关键
为了在不同的压机、不同的运行中获得相同的部件,必须记录和复制塑料工艺变量,而不是设备的设定值(图片来自Prism Plastics公司)

对于生产“相同”的部件,另外的关键一点是需要确保这些工艺参数受控,且在合理的公差范围内其测量值是相同的。这要求加工商在建立一个加工过程时所输入的过程设定值能够提供相同工艺条件(参数)。当然,在不同的设备上输入的设定值可能不同,但要求所得到的实际数值要保持一致。有哪些需要复制的过程变量呢?这个列表有些长,这里只介绍6个必须复制的变量。

1.充模时间:大多数注塑过程的充模时间在±0.04s的范围内。但这并不意味着加工商在控制器中输入的注射速率(以mm/s或in./s为单位)也大致相同。即便您使用的是更为精确的体积单位(如cm3),输入数值也可能因液压设备或电动设备的不同而发生变化。

2.转换时的塑料压力:它可能是注射过程中的压力峰值,也可能不是。但这一数值应该在不同的运行之间以及不同的设备上保持一致。这需要使用相同类型和尺寸的注嘴梢部。从压力损失的角度来看,注嘴是模具的一部分。

3.缓冲:这个值在不同的在压机上不一定要相同,但在注射之间必须保持一致。本文对于缓冲的定义是第二(保压)阶段结束时的螺杆位置,建议保持小于1mm的差异。

4.采用相同背压的恢复或塑化时间。不是设定的转速,而是相同的塑化时间。要通过调整转速来复制这个时间。似乎复制周向螺杆螺纹的速度更合乎逻辑,但通过复制塑化时间来复制熔体温度,能获得更好的结果。

5.周期时间:复制保压和冷却时间。

6.整个部件的红外温度图,要尽可能快地在顶出前或顶出后测量。

当然,还有其他重要的参数,如熔体温度、冷却参数等,但本文暂不赘述。

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