改性塑料生產(chǎn)企業(yè)就像烹飪大師，色粉就像調(diào)味劑，不可或缺
時(shí)間就是金錢。其實(shí)節(jié)約時(shí)間與金錢的機(jī)會(huì)無所不在，但是常常為我們所忽略。請(qǐng)?jiān)囋囈韵掠^點(diǎn)，看看專家們?cè)谧⑸溥^程中如何節(jié)約時(shí)間的。
什么樣的成型商不愿意縮短循環(huán)周期？不，并不是以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量為代價(jià)去縮短成型周期。我們所說的是通過改進(jìn)，使循環(huán)周期達(dá)到最小，而不是像現(xiàn)在磨洋工的方法。注射工業(yè)公司是一家位于Lake Orion，Mich的銷售模具冷卻系統(tǒng)的公司，該公司總裁Donn Seres說：“我們縮短循環(huán)周期，真正的訣竅在于并不需要對(duì)制件有任何的傷害。”
記住這樣一點(diǎn)，然后請(qǐng)看一看下邊這樣一些專家的忠告。這是一些技術(shù)服務(wù)專家和輔助設(shè)備銷售商花費(fèi)大量時(shí)間和精力對(duì)各種不同的成型周期戰(zhàn)略進(jìn)行研究總結(jié)出來的，我們相信這將有助于您的加工業(yè)突飛猛進(jìn)。
這些忠告共分為五部分：模具、注射機(jī)、材料、輔助設(shè)備、其他。在看以下條目之前，請(qǐng)記住這樣一條準(zhǔn)則：注射成型周期是由5%注射、80％冷卻和15%射膠組成的。
大多數(shù)專家的觀點(diǎn)都是最普通，最簡(jiǎn)潔的。但是其中也不乏幾條堪稱為金科玉律的觀點(diǎn)，甚至對(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富的注射成型人員也是如此。同樣，任何人也都可能忽略了一些最基本的原則。
GE塑料聚合物加工開發(fā)中心注射成型經(jīng)理Blair Souder解釋說：“你決不能脫離注射周期相關(guān)的一些因素而單獨(dú)談某一條忠告如何如何。各種影響因素常常是相關(guān)的?！币虼耍覀儜?yīng)該記住，這些觀點(diǎn)大多數(shù)都是整體戰(zhàn)略非常有效的一部分。
事實(shí)上，有一些建議對(duì)循環(huán)周期并沒有直接的影響，但是這些間接因素對(duì)縮短成型周期可能有利也可能有害。我們引用一個(gè)常見的例子，有些成型商為了補(bǔ)償物料干燥的不足，在加工時(shí)額外的增加熱量，從而導(dǎo)致成型周期加長(zhǎng)。再如，螺桿的選擇，Hoechst TechnicalPolymers產(chǎn)品支持經(jīng)理Rich Lair指出，成型商常常通過增加螺筒溫度或背壓來改善混合的不足，但是這兩種方法常常都會(huì)無謂地延長(zhǎng)注射周期，他說：“許多成型加工商不管在什么時(shí)候都使用普通螺桿，對(duì)于某些特定的用途他們可能需要選擇正確的螺桿?！?/span>
不同的注塑過程有許多區(qū)別，并非每一條建議都可以直接應(yīng)用，但是其中大多數(shù)建議在任何加工過程中都可以有不同的應(yīng)用。M. A. Hanna 樹脂部工程經(jīng)理John Morine認(rèn)為，縮短注射成型周期最易于實(shí)現(xiàn)的途徑來源于模具冷卻、螺筒加熱和樹脂干燥系統(tǒng)的改進(jìn)以及保持正確的溫度設(shè)置，“確保這些部分的正確設(shè)置可以解決大多數(shù)的注射周期問題?！?/span>
在筋疲力盡的快速檢修過后，你可能發(fā)現(xiàn)還是要面對(duì)成型周期的問題，這時(shí)你終于下定決心還是做一些復(fù)雜而昂貴的測(cè)量以節(jié)約注射周期。這些因素當(dāng)你借助一種新的工具時(shí)它們又會(huì)發(fā)生新的變化。采用新型號(hào)或更換一臺(tái)注射機(jī)，升級(jí)輔助設(shè)備在很多情況下都能解決成型周期過長(zhǎng)的問題。
當(dāng)你識(shí)別并消除了加工過程中浪費(fèi)時(shí)間的所有主要因素后，繼續(xù)關(guān)注物料選擇、螺桿選擇以及加工過程的優(yōu)化，你還可以有新的收獲。Morine說：“最后10%的改進(jìn)將是最艱苦的?！?/span>
KEEPING COOL
保持冷卻
1. 如果可以，盡量采用較低的模具溫度。所有的技術(shù)服務(wù)專家都舉過這樣的例子：即采用較高的模具溫度（高于實(shí)際需要溫度）可以達(dá)到較好的物理性能。
2. Rich Lair 用較冷的模具進(jìn)行無定形樹脂的成型實(shí)驗(yàn)。而結(jié)晶型樹脂則不同，若模腔溫度太低，可能減少晶化，降低制件性能。他說：“對(duì)于尼龍加工，我們推薦的模腔溫度為150-170F，但是當(dāng)有時(shí)減少晶化對(duì)制品質(zhì)量影響不大時(shí)也可以選用較低的模具溫度。”
3. 根據(jù)Dow塑料公司Wendy Hoenig的研究，新的茂金屬塑性體和彈性體可以在比通常的成型溫度低的模具內(nèi)成型良好。她說，對(duì)于這些材料，采用冷模具注射周期可以縮短25-30%。芯型和型腔的溫度都可以采用50F，而不是標(biāo)準(zhǔn)聚乙烯的80F。
4. Sere提醒說，人們經(jīng)常在發(fā)現(xiàn)問題后才考慮冷卻問題，這一問題應(yīng)該在機(jī)械設(shè)計(jì)階段就及早考慮。你可能希望利用一套充模軟件進(jìn)行一次冷卻分析。
5. 確保模具內(nèi)的冷卻液有足夠高的流動(dòng)速率。根據(jù)AEC 公司提供的數(shù)據(jù)，若冷卻液的流動(dòng)速度足夠大產(chǎn)生紊流時(shí)，傳熱系數(shù)要比層流時(shí)高10-20倍。達(dá)到紊流需要的速度是冷卻通道直徑和冷卻液粘度的函數(shù)。由于防凍劑可以提高冷卻水的粘度，對(duì)于在較低的流動(dòng)速率下想要獲得較低的模具溫度是不利的。從冷卻系統(tǒng)供應(yīng)商可以了解冷卻系統(tǒng)的功率是否足夠。
6. 確保在真正需要冷卻的位置得到足夠的冷卻。Donn Seres指出了人們最常見的一個(gè)錯(cuò)誤：“為什么要給制件較薄的地方過渡冷卻，而制件相當(dāng)厚的部位一點(diǎn)冷卻水也沒有？”
7. 不要忘記冷卻型腔側(cè)壁、頂出附近以及其他任何與熔體接觸的部位?！叭绻谌垠w的流動(dòng)路徑上有一些部位沒有冷卻系統(tǒng)，實(shí)際上你是失去了你的小船”，Seres說。
8. 最好選用大的折流孔。“人們習(xí)慣于把折流孔和流道加工成同樣的尺寸”，Seres說，這種設(shè)計(jì)會(huì)造成壓力損失，降低冷卻能力，把折流孔設(shè)計(jì)成比流道孔大40%是一種非常好的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，以保證整個(gè)系統(tǒng)具有相同的冷卻速率。
9. 做好冷卻水的處理，避免模具與冷卻系統(tǒng)內(nèi)形成水垢。根據(jù)AEC公司提供的數(shù)據(jù)，僅僅0.006in厚的水垢就可能使傳熱效率降低30%。
10. 注意冷卻系統(tǒng)進(jìn)水和回水之間應(yīng)有一個(gè)很小的壓差。Seres說，“補(bǔ)壓設(shè)備，可能造成回壓紊亂?！彼f這種流動(dòng)過程中禁止發(fā)生的現(xiàn)象，當(dāng)臨時(shí)關(guān)閉模溫機(jī)卻仍然與系統(tǒng)連接時(shí)就可能發(fā)生。這可能導(dǎo)致高壓循環(huán)水反向流會(huì)系統(tǒng)。Seres曾經(jīng)看到過這種現(xiàn)象，“水幾乎在往回流了”他最后給出了一個(gè)重要的規(guī)則，至少應(yīng)保持5psi的壓差，而他推薦的壓差為20-30psi或更多。
11. 保持模具干燥是采用較低的模具溫度并避免濕氣壓縮造成制件缺陷的有效途徑。Cargocaire公司（位于Amesbury的一家除濕干燥器制造商））Mario Ranieri提供三資料，除濕系統(tǒng)可以使成型周期縮短30％。
12. 考慮脈沖形式冷卻，以便實(shí)現(xiàn)加熱和冷卻之間的快速切換。Seres和其他一些研究人員給出了實(shí)現(xiàn)循環(huán)時(shí)間節(jié)約最好的兩個(gè)方面：較快的熱量排出可以實(shí)現(xiàn)在較熱的模具中實(shí)現(xiàn)快速充模。
13. 為了得到較好的冷卻效果，用導(dǎo)熱更好的合金鋼代替工具鋼。現(xiàn)在精煉的鈹銅合金硬度可以達(dá)到HRC20-30,可以達(dá)到與P－20工具鋼同樣的硬度，可是熱傳導(dǎo)率是該工具鋼的5倍。例如，當(dāng)成型小貨車散熱器尾箱時(shí)，若用Brush Wellman公司提供的Moldmax BeCu代替P－20鋼型芯，成型周期可以由50s縮短到35s。根據(jù)Brush Wellman公司產(chǎn)品部經(jīng)理Scott Smyers的報(bào)告，即使模具溫度升高40度，同樣會(huì)縮短成型周期。
14. 確保冷卻水道盡可能接近熱量最集中的區(qū)域、Smyers以一個(gè)杯子為例，他說：“在杯子的底部和側(cè)壁（尖部和中心）的結(jié)合處，熱量最為集中，可以達(dá)到其他部位的3倍?！?/span>
15. 當(dāng)同時(shí)使用高技術(shù)的冷卻系統(tǒng)和高傳導(dǎo)率合金時(shí)效果更好。Smyres說：“同時(shí)使用脈沖式冷卻系統(tǒng)和鈹銅插件，你仿佛擁有了一個(gè)活的工具?！?/span>
16. 注意厚重的澆口。GE公司Souder說：“真正控制循環(huán)周期的是什么？有50%的時(shí)候是澆口，最后的工序常常是等待澆口的冷卻?！笆褂脽崃鞯朗墙鉀Q這一問題的一種方法，另一種可選的方法是選擇高流動(dòng)性樹脂或預(yù)先使用一套充模軟件對(duì)澆口進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
SAVINGS AT THE PRESS
注射過程的節(jié)時(shí)
17. 不要用高于需要的速度退回螺桿。VanDornDemarg公司產(chǎn)品經(jīng)理RickShaffer看到過有注射成型操作人員提升復(fù)位時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速的現(xiàn)象，但這樣會(huì)增加剪切熱，從而導(dǎo)致冷卻時(shí)間延長(zhǎng)。他提到一個(gè)這樣的例子，即成型過程中冷卻時(shí)間占10s，而恢復(fù)時(shí)間則只有3.5s，“由于轉(zhuǎn)速過高導(dǎo)致樹脂溫升過快而超過保證制品質(zhì)量必須的熔融溫度。保持恢復(fù)時(shí)間與冷卻時(shí)間同步，就可以使循環(huán)周期稍微縮短?！?/span>
18. 根據(jù)你的注射工作選擇合適的螺桿。Schaffer說：“你應(yīng)該選擇一條可以讓你在最低的加工溫度下保持良好的熔體質(zhì)量的螺桿。如果你不給熔體太多的熱量，你也就沒有必要把多余的熱量取走?！彼f，對(duì)于聚烯烴，選擇輸送區(qū)較大的大長(zhǎng)徑比螺桿最好（長(zhǎng)徑比25:1）。根據(jù)Hoechst公司Lair的說法，對(duì)結(jié)晶型樹脂最好選用壓縮段長(zhǎng)徑比為4:1的螺桿。
19. 密切注意加料段及相鄰區(qū)的溫度設(shè)定。Shaffer看到過成型工為了補(bǔ)償后部微小的溫度波動(dòng)而延長(zhǎng)循環(huán)周期的現(xiàn)象。
20. 保證機(jī)器同時(shí)做兩件事情。采用AC伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿就是一種方法，Shaffer介紹說，“采用這一方法易于在注射的同時(shí)實(shí)現(xiàn)物料的塑化，從而可以減少恢復(fù)時(shí)間的積聚?！?/span>Epco公司總裁Steve Schroeder補(bǔ)充說，對(duì)于老的機(jī)型可以采用升級(jí)的壓力包達(dá)成同樣的目的，“對(duì)于舊機(jī)型可以采用附加泵與更換較大的電機(jī)實(shí)現(xiàn)并行功能?！?/span>
21. 注意利用油壓工作的二次功能部件和液壓系統(tǒng)的無效工作。Husky注射系統(tǒng)工程公司服務(wù)經(jīng)理Pierre Piner說，“液壓系統(tǒng)工作越有效，你的機(jī)器的功率越能充分發(fā)揮?！标P(guān)于二次功能部件，如芯型的抽出常常依賴于減壓閥提供的不同的系統(tǒng)壓力。他談到這樣一件事，有一次注射機(jī)用于成型一個(gè)大的工業(yè)容器，注射周期縮短遇到的最大障礙是由于模具型芯過大而使系統(tǒng)壓力無法保證。Husky控制系統(tǒng)公司Ian Crookston說，較好的方法是，利用整個(gè)系統(tǒng)壓力驅(qū)動(dòng)所用的輔助功能，而不是用較低的壓力，使用高流率來實(shí)現(xiàn)。
22. 采用新的控制方式，如電機(jī)速度控制器，在節(jié)能的同時(shí)還可以縮短循環(huán)周期。Summit Plastic Solutions公司在其液壓馬達(dá)上添加速度控制器后，在一些較大型的設(shè)備上成型周期縮短了5%，而能耗也同時(shí)降低了45-50%。
23. 不要注射太慢。Cincinnati Hunkar實(shí)驗(yàn)室CEO DenesHunkar說，這是成型中最常見的影響注射速度的方法之一。他說，初始30-40%的射膠量可以通過調(diào)整注射機(jī)液壓系統(tǒng)加速注射?？焖僮⑸渥⑸淇梢越档腿垠w粘度并保證熔體槽充分暢通。同時(shí)整個(gè)周期可以縮短20%，你只是需要注意最后10-15%的射膠量必須使注射速度慢下來以防止飛邊。
24. 確保保壓時(shí)間不要太長(zhǎng)。Hunkar說，保壓時(shí)間過長(zhǎng)是他所見過的循環(huán)周期過長(zhǎng)最主要的原因。許多成型人員不知道該設(shè)定多長(zhǎng)的保壓時(shí)間，采用型腔壓力傳感器可以解決這一問題。當(dāng)澆口固化后，傳感器會(huì)測(cè)量到型腔內(nèi)的壓力降低。GE公司Souder提醒說，如果保壓時(shí)間過長(zhǎng)，超過澆口的固化點(diǎn),你就是在包裝你的流道，而不是制件了。
25. 減少不必要的頂出操作。為了達(dá)到這一目的可采用電子眼以確保制件已充分脫模。采用這種裝置可以在極短的時(shí)間里檢查出是否所有制件均以完全射出，甚至比制件完全從模具中脫離出來的速度還要快。
