是时候加大热流道维护计划的力度

作者:MoldTrax Maintenance Solutions Steve Johnson 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-08-07
注塑成型商们正在运行着比以往更多的多歧管式热流道,预计这一趋势将会持续下去。然而,一旦你使用了多歧管式热流道,就需要按照本文中的提示来使它们保持正常的工作状态。

目前,越来越多的注塑成型商都指定使用热流道模具。由于该技术与冷流道产品相比具有优势,因此供应商们预计在未来几年内60%~80%的新模具中都会采用热歧管系统。

但是,尽管它们在降低成型成本和提高设计能力方面非常杰出,但是热歧管系统存在大量潜在的生产和维护问题。为此必须有专人使它们保持良好的状态,当它们发生磨损或损坏时必须进行修复,使其恢复正常。因为对于如何运行、维护和修复,人具有最终的决定权。通常,这是成型和车间环境的一个要素,也是歧管出现多种问题的根本原因。

确实有一些系统对工作造成困扰,因为“维护友好型功能”没有包含在设计过程中。歧管“性能”总是优先于“维护效率”,因此维修人员必须根据车间的生产和维护要求来了解每个系统的细微差别。像带有螺栓线夹的细线通道、穿过板而不是它们之间的电线、带有小通道孔的控制盒、需要多个紧密弯曲以适当安装的热电偶和/或在内置紧密注嘴加热器下采用盆式歧管加热器等等,都是一些糟糕的设计理念,它们使技术人员受挫,并增加了压力以及劳动力成本——使一些人想拿起大锤把它们砸烂。

工作台技能或是维护技能对于一项专业工作始终很重要。但是,维修技术人员最需要的“软技能”之一就是耐心。在一个双腔歧管系统和一个48腔系统上进行工作的区别是工作台上的个人组织水平、使用的方法以及工作的耐心。作为维修技术人员,不能匆匆通过预防性维护(preventative maintenance ,PM)就将模具送回注塑机来继续生产,这对于成功是至关重要的。诚然,预防性维护是一个好方法,但是必须考虑到快速简单的维修可能使模具在离开几天后回到车间变得更糟糕。

热流道维护很重要

在世界各地的模具维修车间中,当内部维修技术人员需要对模具拆卸、排除故障、清洁、检查和重新组装时,热流道系统就有“我们不会把事情弄乱”的美誉。但是一个小错误,比如一颗松动的螺栓、夹住的电线、黄铜弹片(来自锤子、冲头和其他“软”工具)、残余的塑料,以及使用错误的工具或以错误的方式使用工具——不知道应该对工具施加多少力——造成其他附带损害,这些都会导致灾难性的后果。这只是在维护方面,未能使用正确的启动和关闭程序也会产生灾难性的后果。这种影响也难以确定根本原因,导致成型商认为“这是一个模具问题”,实际上它可能只与关闭水和在周末留下热量,或注塑模具没有适当加热使关键部件完全膨胀等有关。所有这些只是歧管正常工作所需环境的一部分。

事实上,考虑到普通维修技术人员在公差精密的顶出系统、型芯、型腔、弹簧加载滑块、凸轮和其他动态模具结构上具有的维护经验,歧管和相关组件对他们来说并不难于处理。显然,在没有超出修理范围的情况下,维修人员不会对任何类型的紧公差模具维修感到伤脑筋。冷流道和热流道之间的差别在于,因错误而发生水或油泄漏时,冷流道通常不会像一块内部充满昂贵的电线、加热器、注嘴、热电偶和其他精密部件的歧管板那样具有灾难性。这意味着维修技术人员的技能并不总是被要求较高,但是错误带来的后果可能不大会得到原谅。

每当多歧管式热流道被拆卸进行预防性维护或者修复影响生产或部件质量的问题时,应该运用一些基本的工作原理。阅读下面的建议,以确定你的车间是否正在使用这些热流道工作台操作的基本规则。如果没有,则需要进行培训。

技能升级,还是发送工作

我接到了一家大型封盖公司的电话,这家公司通常会为封盖更换等一些简单问题对外发送歧管的工作。他们后来决定在内部完成他们系统的预防性维护,他们打开的第一个歧管被塑料完全封住了——那该如何做?他们的下一步是不仅要接受如何处理它的培训,还要接受如何防止重大泄漏的培训。

在公司内部进行歧管的预防性维护和保持热流道系统健康的培训也正在从订制成型商兴起,他们希望通过采用更复杂模具来生产更有难度的产品来发展他们的业务。任何时候,一个成型商提升技能来承担精细和关键的工作通常会需要更快、更具成本效益的维修(与装箱、外运、等待工作完成和返回工厂这些步骤相比)。你将能够达到更快的维修速度,不用把你的关键生产需求与供应商的时间安排捆绑在一起,受到他们的束缚。我们已培训了很多成型商,他们通过保持热流道正常运行和其他模具工作(如在公司内部进行焊接和抛光),每年节省了数百万美元的维护成本。此外,你的维护团队将对他们的技能和发展潜力没有“天花板”感到满意,这能带来与工作信心、动力、专业性和薪酬等级相关的人力优势。

热流道的薄弱环节

在歧管工作中会涉及到许多方面,它们具有比本文所允许的更大的范围,所以让我们关注大多数车间最需要的方面。通常情况下,我们的热流道培训研讨会中有90%的参与者,不管是否有经验,他们在电气技能和理解热电偶与加热器的实际工作方式以及测试方面最为薄弱。因此,这里概述了在典型的热流道系统中处理歧管组件的电气测试时所涉及的一些工作,以及说明如何监控这些数据使车间可以更加主动。

1.电气/位置绘制

对于绘制的热电偶和加热器位置进行验证是一个应该在每个预防性维护中完成的程序。如果加热器或热电偶相对于连接器和型腔位置没有正确标记,则试图对特定的腔体位置进行故障排除和控制的加工技术人员会感到非常沮丧。这个过程不需要很长时间,也不需要控制器,一把标准的热风枪和一个欧姆表就足够了。

热流道电气/位置绘制
在获得欧姆读数后,将欧姆值与连接器上的引脚编号匹配,使用一把热风枪验证位置是否与引脚编号匹配

2.测试加热器和热电偶

模具性能和部件质量取决于精确地控制注嘴、管式桥和歧管温度的能力。这意味着必须使用规格正确的加热器(直径和瓦数)和适当类型的热电偶并使他们正确安装。关键是,这些信息应记录在技术人员随时可获得的位置。

热电偶只能在尖梢处读取,因此必须将它们安装在正确的深度,而且尖梢不要通过气隙或者多余的塑料与注嘴绝缘。使用3ft(约0.9m)或更短的引线,热电偶电阻应介于2~9Ω之间。不建议“拼接”热电偶,因为拼接可能会改变电阻读数,使得监控和故障排除更加困难。

如果热电偶在更换或清洁过程中“扭结”,它将在扭结的区域读数——或者根本不能读取——因此在弯曲和形成一个新的热电偶来匹配时需要非常小心。多腔模具中的许多热电偶形成“左手”和“右手”的位置,因此有必要将它们重新安装到它们的原位,这样它们就不需要“重新弯曲”而带来破损的风险。

标记加热器和热电偶的位置
参加培训研讨会的一名与会者标记加热器和热电偶的原位置,确保精密的电线在安装过程中不需要重新弯曲而发生可能的损坏

MoldTrax培训
MoldTrax培训研讨会上的一名与会者将他的读数记录到MoldTrax文档系统中,该系统具有一个用于热流道组件和工作指令的特殊专区

所有的加热器(浇口、管式桥、歧管和注嘴)都应在每个预防性维护之前和之后进行测试,以确保连接性,即完全短路或者从夹点、切口或松动连接处接地。可以使用一台普通的欧姆表,但我们极力推荐使用Fast Heat MoldXChecker。

Fast Heat MoldXChecker
Fast Heat MoldXChecker提供了一种快速准确的方法,通过检查短路和欧姆值来验证模具电气系统的良好状态

我们还建议在模具被卸离注塑机时进行电阻测试(以Ω为单位)并记录,根据随时间的历史电阻读数来验证其是否处于良好的工作状态。电阻测试可验证加热器内镍铬元件的状况。

在创建此数据表时,记录一台相似新加热器的电阻来确定一条比较其他加热器的基线。随着时间的推移,当镍铬合金加热器元件发生降级时,电阻或欧姆读数将缓慢上升并且可以通过监控来更好地获知何时应该更换加热器。如果加热器在生产过程中发生故障,你可以返回到最后一个欧姆读数,了解使用的最高“阈值”,它表明是时候更换接近此数值的加热器,这有助于微调阈值并使加热器寿命最大化。

重要的是使测试程序标准化(使用的欧姆表和测试时加热器的温度),欧姆值的上升应该是逐渐变化,但如果加热器或室温发生变化则会不同。加热器只能在室温下或“冷”的情况下测试,因为一台较热加热器的温度读数要比冷的加热器高。正如你在图表中所看到的那样,欧姆读数略有不同但并不太令人担忧。

预防性维护表格
可以使用简单的Excel电子表格跟踪每个预防性维护的欧姆读数,并且可以为用户设置读数超过“临界”阈值的标示。这种表格是一种主动工具,可以更好地确定加热器和热电偶的寿命

监控电阻是一种很好的主动工具,对于长时间运行的模具来说更加重要,它可以确保型腔控制或不中断生产。

3.绝缘电阻测试(IR)

我们希望在加热器上进行的第二个测试是使用高压(通常为500 V直流)的绝缘电阻(IR)测试,以确保绝缘材料(最常见的是氧化镁(MgO))不受危害并杜绝来自元件的电流旁伸到护套,以免引起早期的加热器故障。MgO兼具有良好的介电强度和非常好的导热性,因此它可以很好地将内部加热元件电绝缘,但仍然可以使热量传导出去进入护套和注嘴或流道。MgO的温度限制通常约为1093℃,因此它可以应对通常由内部镍铬合金线元件产生的871℃的内部温度。再一次提醒,一定密切关注这些读数,因为一旦加热器升温,IR值(通常以MΩ测量)可能会显著下降。

来自加热器制造商的通用线圈加热器的规格中提供了IR阈值,对于未密封的方形线圈或管式加热器,阈值低至5MΩ兆欧(冷)。而对于密封加热器,在某些情况下阈值达到100MΩ(冷)。其他的加热器可以进行10亿Ω的测量,这表明了极强的介电绝缘性。理论上,对于240V系统,1MΩ(100万Ω)的IR读数就足够了,因为泄漏电流只有0.2mA左右。(V = IR;I = 240V/1MΩ= 0.0002A)

绝缘电阻测试仪
绝缘电阻测试仪显示一台加热器在500V直流电下进行测试,结果是完全可以接受的6.4MΩ

无论如何,所有的加热器都需要进行测试,并与“新的”读数进行比较,以监测降级情况。在进行IR测试时,请记住,由于使用了高压,安全性是最重要的。因此在测试过程中不要接触金属护套、裸线或连接器,或让它们接触钢台面。

4.保持清洁和干燥

MgO的污染通常比降级更为严重。MgO具有吸湿性,因此很容易吸收水分——这不是一件好事。许多高性能/高功率密度的热流道注嘴加热器是完全密封的,以防止被水分、油等污染,但是如果在拆卸、清洁或安装过程中密封被损坏,仍然可能会受到污染。因此,仔细处理这些组件至关重要,切勿将其浸入任何类型的溶剂或液体清洁溶液中。也就是说,一些用于歧管的管状元件没有被完全密封,并且由于较大的内部间隙而被认为不太重要。如果妥善处理和清洁,这些元件可以提供数月的服务。如果怀疑MgO中存在水分污染,则在高温下“烘烤”加热器会使污染物沸腾掉再恢复成原有的绝缘值。

烘烤已经吸收水分的未密封加热器可以通过以下几种方式进行:

(1)使用控制器上的“软启动”功能。不使用满载电压,使加热器非常缓慢地升温。通过逐渐升高温度,任何困住的水分或污染物都可以从MgO绝缘体中缓慢沸腾掉。重要的是要理解,即使针对该区域的热电偶可能只读取66℃,但内部镍铬合金线(即使采用软启动)也可能达到260~538℃的灼热温度。因此,就像恰到好处的烧烤一样,“低和慢“是这里遵循的一个很好的规则。

(2)未密封的加热器也可以放在烘箱内干燥内部的MgO绝缘体。对于通宵循环而言,121℃的烘箱温度有时可以起到“奇迹”的作用,而且不会损坏或熔化大多数的引线绝缘。

其他类型的歧管加热器可以留在歧管中并放置在454~482℃的烘箱中,这不会损坏绝缘体或护套。当加热器保留安装在多歧管式热流道中时,绝缘可以“更新”,而不会损坏。但是,需要事先拆除引线,因为它们的限定温度为482℃,高于这个温度就会烧掉引线。由于MgO被更新,你可以发现在清洁炉中“烘烤”这些歧管加热器之前和之后在IR读数上的巨大差异。

结语

热流道的维护工作需要较高水平的机械和电气技能才能获得成功。出错、不遵循程序、忽视或只是忽略都可能对人和模具造成灾难性的后果。热流道所带来的所有经济效益会因为长时间停机而丧失,同时还要订购和更换新的加热器、热电偶和其他昂贵的部件。因此,成型商必须加大力度维护好自己的热流道。

关于作者

Steve Johnson是位于俄亥俄州阿什兰的MoldTrax Maintenance Solutions公司的总裁,该公司提供专业课程、工作台实践培训、维护软件、维护产品、工具室设计和维护效率审核。

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