Come raffreddare gli stampi a iniezione?

Lo stampaggio a iniezione può elaborare prodotti con forme complesse e dimensioni precise o inserti con elevata efficienza e produzione automatizzata facile da realizzare. Il completamento di un ciclo di stampaggio a iniezione può essere suddiviso approssimativamente nei seguenti passaggi: stampaggio, plastificazione, iniezione, pressione di mantenimento, raffreddamento, apertura dello stampo, espulsione e così via.

La lunghezza del ciclo di stampaggio influisce direttamente sull'efficienza produttiva e sull'utilizzo delle attrezzature. La ricerca dimostra che una buona progettazione e controllo del sistema di raffreddamento possono ridurre il tempo di raffreddamento di circa il 20%.

Ciclo di raffreddamento dello stampo

Raffreddamento dello stampo nel ciclo di stampaggio a iniezione: il ciclo di raffreddamento fisico inizia all'inizio dell'iniezione e termina con l'apertura dello stampo.

Il tempo di raffreddamento della macchina inizia dopo la fase di mantenimento della pressione e termina quando lo stampo viene aperto. Il tempo di raffreddamento in ogni ciclo di stampaggio a iniezione spesso rappresenta più della metà dell'intero ciclo.

Impatto sulla qualità dello stampaggio a iniezione

Raffreddamento dello stampo, oltre all'impatto del ciclo di stampaggio e, cosa più importante, l'effetto sulla qualità dei prodotti stampati a iniezione. Ci sono tre aspetti principali della valutazione dei prodotti in plastica:

Il primo è la qualità dell'aspetto, tra cui integrità, colore, lucentezza, ecc.;

Il secondo è la precisione tra dimensioni e posizioni relative;

Il terzo sono le proprietà fisiche, chimiche, elettriche, ecc., corrispondenti all'uso. Queste tre proprietà e la temperatura dello stampo nel processo di stampaggio sono direttamente correlate.

a. Qualità della superficie

Una temperatura dello stampo troppo bassa renderà poco chiaro il contorno del prodotto e produrrà un motivo di fusione evidente, con conseguente ruvidità della superficie.

b. Precisione dimensionale

Mantenere costante la temperatura dello stampo può ridurre la fluttuazione del ritiro dello stampaggio e migliorare la stabilità della precisione dimensionale dei prodotti.

c. Proprietà meccaniche

Supponiamo che la temperatura del sistema di raffreddamento sia impostata ragionevolmente. In tal caso, il campo di temperatura interna sarà effettivamente migliorato e le proprietà meccaniche saranno migliorate riducendo al contempo lo stress interno delle parti stampate.

Stato attuale del sito produttivo

Si può vedere che il raffreddamento dello stampo nel processo di stampaggio a iniezione occupa una posizione vitale. Come attrezzatura principale per la produzione di stampaggio, la macchina per stampaggio a iniezione dovrebbe essere realizzata su questo collegamento cruciale nel monitoraggio dettagliato del processo. Tuttavia, il monitoraggio del processo di raffreddamento dello stampo è spesso trascurato rispetto ad altri parametri del processo di stampaggio.

I parametri del processo di produzione della macchina per stampaggio a iniezione (come velocità di iniezione, pressione di mantenimento, resistenza, temperatura del cilindro, ecc.) hanno rilevamento accurato, feedback tempestivo e archiviazione dei dati di processo. Tuttavia, il raffreddamento dello stampo è ancora sotto monitoraggio non monitorato o umano.

Attualmente, la maggior parte delle macchine per stampaggio a iniezione è dotata di due metodi generali di raffreddamento dello stampo.

(1) Installazione di un blocco di separazione dell'acqua sulla lama della macchina per stampaggio a iniezione, come mostrato nella Figura 1.

Figura 1 Collettore dell'acqua
Figura 1 Collettore dell'acqua

(2) Installazione di un regolatore meccanico del flusso d'acqua sulla periferia della macchina per stampaggio a iniezione, come mostrato nella Figura 2.

Figura 2 Regolatore di flusso dell'acqua
Figura 2 Regolatore di flusso dell'acqua

1. Blocco di distribuzione dell'acqua installato sul modello della macchina per stampaggio.

Le stampaggio a iniezione modello macchina sul lato del blocco di distribuzione dell'acqua ha il vantaggio di una semplice disposizione delle tubazioni. Solo il raffreddamento dello stampo del tubo di ingresso e ritorno dell'acqua totale al blocco di distribuzione dell'acqua, e quindi dal blocco di distribuzione dell'acqua dei vari rami delle valvole a sfera collegate all'interfaccia dell'acqua di raffreddamento dello stampo. Questo modo di diramazione delle tubazioni breve, leggera perdita di pressione.

Ma questo modo di flusso e temperatura dell'acqua non può essere misurato; non possiamo sapere se l'acqua di raffreddamento dello stampo è un accesso regolare o il canale d'acqua è bloccato. Nel processo di produzione, se c'è un guasto del termostato dello stampo o la valvola sulla linea di alimentazione dell'acqua è utilizzata in modo improprio, la macchina per stampaggio a iniezione non può essere percepita.

Inoltre, con un lungo periodo di produzione, la tubazione di raffreddamento nello stampo produrrà calcare, ruggine, ecc., non solo influenzando il flusso dell'acqua ma anche formando una specie di strato isolante, che influenza l'efficienza del trasferimento di calore. A questo punto, si tradurrà in prodotti difettosi e potrebbe aver prodotto diversi prodotti di qualità inferiore, con conseguenti perdite.

2. Installazione di un regolatore meccanico del flusso d'acqua alla periferia della macchina per stampaggio a iniezione

Il regolatore del flusso d'acqua integra un indicatore di flusso a galleggiante e un indicatore di temperatura a lancetta.

L'acqua totale in ingresso e in uscita per il raffreddamento dello stampo è collegata al regolatore del flusso d'acqua e ogni ramo del regolatore del flusso d'acqua è dotato di un indicatore di flusso e di un indicatore di temperatura.

L'indicazione di portata e temperatura può efficacemente evitare l'errore iniziale della linea dell'acqua nell'installazione dello stampo, che può essere riscontrato nel processo di produzione dello stampo in caso di guasto della linea dell'acqua in tempo.

Per questo motivo, la strumentazione del regolatore del flusso d'acqua è meccanica, per facilitare la visuale del responsabile dell'attrezzatura; pertanto, questo regolatore del flusso d'acqua può essere installato nella macchina solo in un punto in cui le persone possano vederlo facilmente.

Maggiore è il numero di circuiti derivati ​​di un regolatore di portata d'acqua, maggiore sarà lo spazio necessario per installarlo.

Man mano che la progettazione degli stampi diventa più sofisticata, aumentano anche i circuiti di raffreddamento degli stampi.

I regolatori di portata dell'acqua necessitano di lunghe tubazioni di diramazione per collegare gli ingressi e le uscite delle diramazioni nella periferia della macchina per stampaggio a iniezione allo stampo.

La lunghezza del collegamento può essere molto lunga, soprattutto se si considera il lato della piastra mobile dello stampo.

Poiché il modello mobile della macchina per stampaggio a iniezione è in movimento, la tubazione di diramazione collegata al modello mobile deve utilizzare una catena portacavi per garantire che la tubazione di diramazione dell'acqua possa compiere il movimento di flessione alternato.

Se il numero di tubi di derivazione è elevato, è necessario aumentare anche la catena portacavi corrispondente.

Pertanto, sia l'installazione del distributore di flusso d'acqua stesso, sia la disposizione delle tubazioni di diramazione, comportano grandi difficoltà per i progettisti e gli installatori.

L'indicazione del flusso e l'indicatore della temperatura del distributore di portata d'acqua sono meccanici e soggetti a errori di lettura.

Temperatura e portata possono essere rilevate solo quando si verifica un cambiamento significativo. Possono essere lette e registrate solo manualmente e la frequenza della lettura manuale non è ben compresa.

Rilevatore elettronico indipendente di temperatura e flusso

Per i prodotti in plastica con requisiti di alta qualità, in particolare quelli utilizzati per parti funzionali nel settore automobilistico, le due configurazioni di raffreddamento dello stampo sopra indicate non sono più in grado di soddisfare i requisiti di controllo qualità.

Per soddisfare i requisiti di elevata qualità, i produttori hanno iniziato nella macchina per stampaggio a iniezione accanto al rilevatore di flusso di temperatura elettronico indipendente dall'attrezzatura (Figura 3); questo rilevatore di flusso di temperatura elettronico indipendente, come attrezzatura di produzione ausiliaria per la produzione tramite stampaggio a iniezione, è stato installato nella macchina per stampaggio a iniezione.

Figura 3 Rilevatore elettronico indipendente di temperatura e flusso
Figura 3 Rilevatore elettronico indipendente di temperatura e flusso

Per prima cosa, tutti i tubi di ingresso e di uscita dell'acqua di raffreddamento dello stampo vengono collegati a questa apparecchiatura, che viene poi suddivisa in vari rami e collegata allo stampo.

Questo rilevatore elettronico indipendente di temperatura e flusso è generalmente costituito da un controller e da uno schermo operativo installati in ogni ramo dei sensori di temperatura, flusso e altri.

Questo rilevatore elettronico di temperatura e flusso è in grado di elaborare dati sullo stato dell'acqua di raffreddamento e di visualizzarli sullo schermo operativo in dotazione.

La schermata operativa può essere impostata sullo stato dell'acqua di raffreddamento dell'intervallo di valori. Fuori dall'intervallo di valori impostato, lo stato di allarme verrà immediatamente attivato e il volume di commutazione informerà la macchina per stampaggio a iniezione in modo che la macchina per stampaggio a iniezione possa immediatamente eseguire un'azione di arresto per ridurre la produzione di prodotti difettosi.

Questo dispositivo è dotato anche di una funzione di archiviazione dati per conservare i dati storici del raffreddamento.

Nel complesso, il tester elettronico autonomo della temperatura e del flusso è un aggiornamento elettronico del regolatore meccanico del flusso dell'acqua.

Risolve problemi quali letture imprecise ed eliminazione della necessità di pattugliamenti manuali.

Tuttavia, ha lasciato anche alcuni problemi, come l'installazione delle diramazioni delle tubature dell'acqua, il punto di misurazione della temperatura e la muffa, che sono ben lungi dall'essere il problema.

Inoltre, in quanto dispositivo che può essere azionato in modo indipendente, il rilevatore di flusso di temperatura elettronico deve avere il proprio schermo operativo e controller e lamiera protettiva. Quindi, il prezzo è più alto e l'investimento iniziale è maggiore.

Sistema di controllo del raffreddamento dello stampo integrato nella macchina per stampaggio a iniezione

Per il rilevatore elettronico indipendente di temperatura e flusso dei problemi rimanenti, i produttori di macchine per stampaggio a iniezione hanno iniziato a progettare e promuovere il sistema di controllo del raffreddamento dello stampo integrato nella macchina per stampaggio a iniezione. Come mostrato nella Figura 4.

Figura 4 Sistema di controllo del raffreddamento dello stampo integrato nella macchina per stampaggio a iniezione
Figura 4 Sistema di controllo del raffreddamento dello stampo integrato nella macchina per stampaggio a iniezione

Dal punto di vista dello spazio di installazione, il sistema di controllo del raffreddamento dello stampo integrato nella macchina per stampaggio a iniezione ha preso in seria considerazione lo spazio di installazione, il sensore e il blocco dell'acqua convergente installato nella posizione più vicina e distante dallo stampo, in modo che possa essere collegato solo un ramo più corto del tubo dell'acqua.

Dopo la convergenza dell'acqua di raffreddamento dello stampo, solo il tubo di ingresso dell'acqua totale e il tubo di ritorno dell'acqua totale possono essere disposti sul corpo della macchina per stampaggio a iniezione, il che riduce significativamente lo spazio richiesto per la disposizione del tubo dell'acqua. Anche il design complessivo della macchina per stampaggio a iniezione può essere più compatto.

Anche per alcuni requisiti di isolamento delle tubazioni dell'acqua o di anticondensa la realizzazione è più semplice.

Dal punto di vista dei costi. La macchina per stampaggio a iniezione è già un sistema completo; quando la macchina per stampaggio a iniezione integra il sistema di controllo del raffreddamento dello stampo, l'hardware originale della macchina per stampaggio a iniezione può essere condiviso interamente.

Come lo schermo host, il controller e la lamiera protettiva.

Il sistema di controllo del raffreddamento elimina la necessità di uno schermo operativo dedicato, di un controller e di una certa protezione, il che può ridurre notevolmente i costi.

Inoltre, se il funzionamento viene unificato con lo schermo della macchina per stampaggio a iniezione, l'operazione per l'utente risulterà più comoda.

La raccolta diretta dei dati del sensore del sistema di raffreddamento delle macchine per stampaggio a iniezione può fornire dati più precisi sul raffreddamento dello stampo.

La macchina per stampaggio a iniezione riceve i dati e quindi ulteriori azioni di intervento.

Ad esempio, impostando avvisi e allarmi multilivello e azioni di intervento multilivello.

Grazie alla profondità dello sviluppo integrato, il sistema di raffreddamento dello stampo può essere collegato al sistema di riscaldamento a canale caldo dello stampo per controllare meglio la temperatura all'interno dello stampo.

Con lo sviluppo della digitalizzazione delle macchine per stampaggio a iniezione, è necessario memorizzare dati essenziali del processo di stampaggio a iniezione, incluso il collegamento di raffreddamento.

Il sistema di raffreddamento dello stampo integrato della macchina per stampaggio a iniezione può memorizzare in modo unificato i dati di processo del collegamento di raffreddamento dello stampo e i dati di processo di stampaggio della macchina per stampaggio a iniezione; inoltre, i dati unificati memorizzati risultano più convenienti per la gestione e la tracciabilità.

Se la configurazione del rilevatore elettronico di temperatura e flusso, pur avendo anche la funzione di archiviazione dati, il suo formato di archiviazione e la modalità di trasmissione possono essere diversi dai dati della macchina per stampaggio a iniezione, ciò comporterà molti inconvenienti nella gestione di questi ultimi dati.

Sommario

Nella tabella 1 vengono confrontati quattro tipi di dispositivi di raffreddamento dello stampo configurati sulle macchine per stampaggio a iniezione; i vantaggi di un sistema di raffreddamento dello stampo integrato per macchine per stampaggio a iniezione risultano chiari a colpo d'occhio.

Tabella 1 Confronto di quattro dispositivi di raffreddamento dello stampo
Tabella 1 Confronto di quattro dispositivi di raffreddamento dello stampo

Con lo sviluppo della tecnologia degli stampi, l'importanza del raffreddamento degli stampi è in continuo aumento.

Con lo sviluppo dell'Industria 4.0, i concetti di fabbrica senza personale e senza luci stanno prendendo piede e la digitalizzazione del processo di stampaggio a iniezione è diventata necessaria.

Per le macchine per stampaggio a iniezione di fascia alta saranno necessari sistemi di raffreddamento dello stampo integrati.

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