Термопластавтомат — как подобрать по усилию смыкания и объёму впрыска

Термопластавтомат подбирается не по мощности и не по габариту, а по двум связанным величинам — усилию смыкания и объёму впрыска. Первая определяет, удержит ли машина пресс-форму закрытой в момент заполнения, вторая — хватит ли одного цикла на отливку с литниковой системой. Ошибка в любой из них делает изделие браком: при недостаточном усилии по линии разъёма образуется облой, при недостаточном объёме впрыска деталь не доливается.

Разберём, как считаются обе величины, чем различаются гидравлические, гибридные и электрические машины, что определяет выбор узла пластикации и какие данные нужны для подбора. Оборудование лежит в разделе термопластавтоматов.

Как считается усилие смыкания

В момент впрыска расплав давит на стенки формы изнутри и стремится её раскрыть. Усилие раскрытия равно проекции площади отливки на плоскость разъёма, умноженной на давление в полости. Машина должна удерживать форму с запасом к этой величине.

1. Проекционная площадь. Площадь тени изделия на плоскость разъёма формы, включая литники и разводящие каналы. Для многогнёздной формы суммируются все гнёзда.
2. Удельное давление в полости. Зависит от марки полимера, толщины стенки и длины пути течения. Для изделий с толстой стенкой из легкотекучих марок закладывают порядка 250–350 бар, для тонкостенных и для наполненных материалов — 400–700 бар и выше.
3. Расчёт. Усилие в тоннах приближённо равно проекционной площади в квадратных сантиметрах, умноженной на удельное давление в барах и делённой на тысячу.
4. Запас. К расчётному значению добавляется 10–20 % — на износ формы, на колебания партии сырья и на температурные отклонения.

Простой ориентир для проверки: изделию с проекционной площадью 200 см² при давлении в полости 400 бар требуется около 80 тонн усилия смыкания, с запасом — порядка 90–100 тонн.

Объём впрыска и узел пластикации

• Масса отливки. Суммарная масса изделий в форме плюс масса литниковой системы. Рабочая зона машины — от 20 до 80 % от максимального объёма впрыска. Работа на пределе не даёт стабильности, работа на малой доле приводит к перегреву материала из-за длительного пребывания в цилиндре.
• Диаметр шнека. При одном и том же усилии смыкания машина комплектуется шнеками нескольких диаметров. Тонкий шнек даёт большее давление впрыска при меньшем объёме, толстый — больший объём при меньшем давлении. Тонкостенные изделия требуют давления, толстостенные — объёма.
• Отношение длины шнека к диаметру. Определяет качество гомогенизации расплава. Для большинства термопластов достаточно отношения около 20, для материалов, чувствительных к сдвигу, и для работы с концентратами красителя берут больше.
• Исполнение шнека и цилиндра. Для наполненных стекловолокном композиций и для материалов, выделяющих агрессивные продукты, требуется износостойкое и коррозионно-стойкое исполнение. Обычный шнек на стеклонаполненном материале вырабатывается за месяцы.
• Производительность пластикации. Ограничивает минимальное время цикла независимо от скорости движения плиты: материал должен успеть расплавиться и гомогенизироваться.

Типы привода

Выбор определяется экономикой партии. На коротких сериях и крупных отливках гидравлическая машина остаётся выгоднее за счёт цены. На массовом тонкостенном изделии с коротким циклом электрический привод окупается за счёт энергопотребления и меньшего процента брака: разница в повторяемости цикла напрямую переходит в стабильность массы отливки.

Что ещё влияет на подбор

• Размеры формы. Проверяются расстояние между колоннами, минимальная и максимальная высота формы, ход подвижной плиты и глубина отливки. Форма должна не только встать между колоннами, но и открыться настолько, чтобы изделие вышло.
• Усилие и ход выталкивателя. Задаются конструкцией изделия и глубиной его посадки в форме.
• Система охлаждения формы. Требуемый расход воды и температура. Время охлаждения обычно составляет большую часть цикла, и экономия здесь даёт наибольший эффект по производительности.
• Сушка сырья. Гигроскопичные материалы требуют сушки до заданной остаточной влажности, иначе на поверхности изделия появляются дефекты. Сушилка и загрузчик учитываются в составе участка, а не как дополнение.
• Термостатирование формы. Для части материалов и для изделий с требованиями к внешнему виду требуется поддержание температуры формы выше комнатной, то есть отдельный термостат.
• Автоматизация съёма. Манипулятор или робот для съёма отливок и отделения литника. Закладывается заранее — от него зависят требования к зоне вокруг машины и интерфейс управления.

Подготовка участка

• Площадь и подходы. Кроме габарита машины нужны зона открывания защитных ограждений, место для смены формы и проход для тельфера или погрузчика.
• Основание. Для машин средних и больших усилий требуется ровное бетонное основание с расчётной нагрузкой; точное значение берётся из паспорта модели.
• Электроснабжение. Установленная мощность складывается из привода, нагревателей цилиндра и периферии. Пиковое потребление у гидравлических машин выше среднего.
• Вода. Расход и температура для охлаждения формы и масла. Обычно требуется чиллер или градирня — вода из городской сети по температуре и жёсткости подходит редко.
• Сжатый воздух. Для съёма изделий, продувки и работы периферии.
• Вентиляция. Отвод тепла от машины и местная вытяжка над узлом пластикации при переработке материалов с газовыделением.

Частые вопросы

Что важнее при подборе — усилие смыкания или объём впрыска? Обе величины обязательны, но начинают с усилия смыкания: оно задаёт типоразмер машины. Объём впрыска затем подгоняется выбором диаметра шнека в пределах того же типоразмера.

Можно ли поставить форму от машины другого производителя? Можно при совпадении расстояния между колоннами, высоты формы, диаметра центрирующего кольца и схемы крепления. Различия в схеме выталкивателя решаются переходной плитой.

Какой запас по усилию закладывать? От 10 до 20 % к расчётному значению. Больший запас означает переплату и работу формы на машине, чрезмерной по габариту, что усложняет её обслуживание.

Сколько занимает охлаждение в цикле? Обычно от половины до двух третей времени цикла, и оно пропорционально квадрату толщины стенки. Поэтому изменение конструкции изделия влияет на производительность сильнее, чем скоростные характеристики машины.

Что входит в поставку машины? Базовая комплектация включает машину с выбранным шнеком, систему управления и защитные ограждения. Сушилка, загрузчик, термостат, чиллер, манипулятор и пресс-форма подбираются отдельно под изделие и состав участка.

Что мы делаем

Подбираем термопластавтомат по чертежу изделия и марке полимера с расчётом усилия смыкания и объёма впрыска, проверяем посадочные размеры под имеющуюся пресс-форму, комплектуем участок сушкой, загрузкой, термостатированием и съёмом отливок, готовим требования к площадке по основанию, мощности, воде и воздуху. Выполняем подбор оборудования, разработку технологии под ключ, пусконаладку, обучение операторов и лизинговые программы. Поставляем оборудование напрямую с завода в Китае.

Пришлите чертёж изделия, марку полимера, число гнёзд формы и программу выпуска на stanki@erher.ru — посчитаем усилие смыкания и объём впрыска, подберём модель с периферией и дадим спецификацию с ценами и сроками поставки.