Przewodnik dla kupujących hydrauliczne maszyny do formowania tworzyw sztucznych: kluczowe dane techniczne, koszty i wskazówki dotyczące wyboru

Zapytaj dowolnego kierownika produkcji, który korzystał z obu technologii, a wniosek nasuwa się szybko: hydrauliczne maszyny do formowania tworzyw sztucznych są nadal domyślnym wyborem w przypadku wysokotonażowego formowania wtryskowego. Maszyny elektryczne wygrywają w porównaniu pod względem zużycia energii przy niskim tonażu, ale gdy część wymaga siły zwarcia wynoszącej 300 ton lub więcej, dobrze zbudowana maszyna hydrauliczna zapewnia większą siłę na jednostkę inwestycji, obsługuje szerszy zakres śrub i toleruje trudniejsze warunki panujące na hali produkcyjnej. Pragmatyczna decyzja nie dotyczy zakupu maszyny hydraulicznej, ale tego, jak dopasować jej specyfikacje, system energetyczny i wyposażenie pomocnicze do konkretnych części, które planujesz produkować.

Jak działa hydrauliczna maszyna do formowania tworzyw sztucznych

Każda maszyna do formowania tworzyw sztucznych powtarza ten sam cykl: zamknij formę, wstrzyknij stop, utrzymaj ciśnienie pakowania, ochłodź część, otwórz formę, wyrzuć część. Tym, co wyróżnia maszynę hydrauliczną, jest sposób generowania tego ruchu. Silnik elektryczny napędza pompę, pompa dostarcza olej do cylindrów i silników hydraulicznych, a zawory kierunkowe i proporcjonalne kontrolują prędkość i siłę każdego ruchu. Powstałe ciśnienie oleju zapewnia siłę docisku, która utrzymuje formę zamkniętą, podczas gdy gorący plastik jest wtłaczany do gniazda.

Architektura ta oferuje trzy praktyczne zalety. Po pierwsze, siłę mocowania można łatwo skalować od około 50 ton do 2500 ton poprzez zwiększenie średnicy cylindra i wydajności pompy. Po drugie, układ hydrauliczny wytwarza maksymalną siłę przy niskiej prędkości, czyli dokładnie to, czego wymaga faza pakowania i trzymania. Po trzecie, ten sam obwód hydrauliczny może obsługiwać ściągacze rdzenia, wyrzutniki i urządzenia odkręcające bez dodawania dedykowanych serwomotorów.

Wadą jest wydajność. Konwencjonalna maszyna ze stałą pompą utrzymuje silnik pracujący ze stałą prędkością, przepuszczając nadmiar oleju przez zawór nadmiarowy podczas fazy chłodzenia i biegu jałowego. Ta zmarnowana energia zamienia się w ciepło i dodaje się do każdego cyklu. Oto dlaczego sterowanie układem hydraulicznym stało się głównym tematem w inżynierii produkcji i dlatego pompy napędzane serwo dominują obecnie w sprzedaży nowych maszyn.

Najważniejsze specyfikacje do porównania przed zakupem

Kiedy porównujesz oferty, cztery liczby określają, czy maszyna może fizycznie wyprodukować Twoje części: siła zwarcia, rozstaw kolumn, wydajność wtrysku i ciśnienie wtrysku. Piąty czynnik, zużycie energii, decyduje o tym, czy maszyna ma sens ekonomiczny w produkcji ciągłej.

Oceniaj te liczby jako system, a nie osobno. 250-tonowa maszyna z przewymiarowaną jednostką wtryskową nadal będzie miała trudności z cienkościenną częścią, jeśli ciśnienie wtrysku będzie zbyt niskie. Maszyna z dużym odstępem między kolumnami, ale ograniczonym światłem dziennym będzie ograniczać wysokość formy. Najpierw zdefiniuj bazę formy, geometrię części i zakres materiałów, a następnie przekształć te wiązania w arkusz specyfikacji.

Dostawcy zazwyczaj obejmują ten asortyment kilkoma platformami, a nie jedną uniwersalną ramą. The Seria wtryskarek na przykład w Zhenfei dzieli się na asortyment serwo ogólnego przeznaczenia (seria ZF), asortyment wysokoobrotowy do opakowań cienkościennych (seria HS) oraz asortyment termoutwardzalnych do materiałów fenolowych i bakelitowych (seria JM). Określenie, do której platformy należą Twoje części, zawęża wybór przed porównaniem poszczególnych tonaży.

Oszacowanie siły mocowania, której naprawdę potrzebujesz

Zbyt mała siła mocowania powoduje powstawanie wypływu; zbyt duże mocowanie marnuje energię i napręża formę. Praktyczną metodą jest pomnożenie rzutowanej powierzchni części przez oczekiwane ciśnienie wnęki, a następnie zastosowanie współczynnika bezpieczeństwa. W przypadku powszechnie dostępnych tworzyw sztucznych ciśnienie we wnęce często mieści się w przedziale od 300 do 500 barów; w przypadku żywic konstrukcyjnych, takich jak nylon wypełniony szkłem, może osiągnąć ciśnienie od 700 do 800 barów.

Oto sprawdzony przykład. Część o przewidywanej powierzchni 250 cm², uformowana z ABS pod ciśnieniem w komorze 400 barów, wymaga około 100 ton siły zacisku. Dodanie 20-procentowego współczynnika bezpieczeństwa powoduje, że zalecenie wynosi 120 ton, zatem racjonalnym wyborem jest maszyna o udźwigu od 130 do 150 ton. Ta sama część z cienkościennego nylonu wypełnionego szkłem pod ciśnieniem 700 barów wymagałaby około 210 ton.

Waga strzału opiera się na tej samej logice. Jeśli część wraz z prowadnicą waży 180 g, wybierz maszynę o wydajności wtrysku od 250 do 500 g. Maszyny pracujące z obciążeniem przekraczającym 80 procent znamionowej masy wtrysku wykazują tendencję do nierównomiernego plastyfikacji i wydłużonego czasu przetrzymywania.

Dlaczego energooszczędne maszyny hydrauliczne serwo zmieniły równanie kosztów

W hydraulicznej maszynie do formowania tworzyw sztucznych napędzanej serwo każda pompa jest połączona z silnikiem serwo, którego prędkość dostosowuje się do chwilowego zapotrzebowania na przepływ i ciśnienie w procesie. Podczas chłodzenia silnik zwalnia niemal do zera; podczas wstrzykiwania wzrasta w ciągu milisekund. W porównaniu z pompą o stałej prędkości serwomechanizm zazwyczaj zmniejsza zużycie energii o 30 do 50 procent w całym cyklu i nawet o 70 procent w cyklach z długimi fazami pakowania lub chłodzenia.

Systemy serwo również działają chłodniej. Olej hydrauliczny utrzymuje bardziej stabilną temperaturę, dzięki czemu uszczelki działają dłużej, a chłodnica oleju jest mniej obciążona. Dla kupującego praktycznym rezultatem jest zwrot kosztów w ciągu jednego do trzech lat przy pracy na dwie zmiany, przy czym różnica maleje wraz ze wzrostem taryf za energię elektryczną.

Energooszczędna wtryskarka serwo serii ZF firmy Zhenfei pokazuje, jak daleko rozwinęła się ta technologia. Seria ta, obejmująca siły zwarcia od 50 do 2500 ton, zapewnia takie samo ciśnienie szczytowe i prędkość wtrysku jak konwencjonalne maszyny hydrauliczne, zużywając przy tym tylko tyle energii, ile faktycznie potrzebuje proces.

Energooszczędna wtryskarka serii ZF Servo (50-2500T) Ta maszyna hydrauliczna z serwonapędem oferuje siły zwarcia od 50 do 2500 ton, zapewniając wydajność na poziomie hydraulicznym, zużywając tylko energię wymaganą w każdym procesie, co czyni ją praktycznym wyborem w przypadku produkcji świadomej energetycznie. Zobacz produkt →

Realia konserwacji i całkowity koszt posiadania

Maszyny hydrauliczne wymagają więcej uwagi niż maszyny całkowicie elektryczne, ale różnica jest możliwa do opanowania. Główne pozycje kosztów to olej, filtry, uszczelki i zawory. Zdyscyplinowana rutynowa konserwacja pozwala na utrzymanie całkowitego kosztu utrzymania od jednego do trzech procent ceny zakupu rocznie.

Zacznij od oleju. Próbuj co sześć miesięcy w ciągłej produkcji. Jeśli zanieczyszczenie cząstkami wzrośnie powyżej klasy ISO 4406 18/16/13, filtry ulegają awarii lub w pompach krążą pozostałości zużycia. Zestaw do pobierania próbek oleju i dziennik pokładowy są niedrogie w porównaniu z wymianą zużytej pompy tłokowej.

Następnie sprawdź uszczelki i węże. W maszynach pracujących dłużej niż 6000 godzin rocznie należy sprawdzać uszczelki cylindrów przynajmniej raz w roku i przeprowadzać próbę ciśnieniową lub wymieniać elastyczne węże profilaktycznie co pięć lat. Nieszczelny wąż pod ciśnieniem 250 barów to nie tylko problem porządkowy; jest to zagrożenie pożarem atomowym.

Na koniec obserwuj temperaturę oleju. Zbiornik pracujący w temperaturze powyżej 55°C oznacza marnowanie energii lub spadek wydajności chłodzenia, a ponadto zużywa uszczelki szybciej niż system utrzymywany w temperaturze 40–50°C.

Kontrola temperatury formy kształtuje czas i jakość cyklu

Sterownik temperatury formy jest najbardziej niedocenianym elementem komory formierskiej. Utrzymanie powierzchni formy we właściwej wartości zadanej skraca fazę chłodzenia, zmniejsza naprężenia szczątkowe i stabilizuje wymiary części. Wielu przetwórców stwierdza, że ​​przejście z chłodzenia wodnego w obiegu otwartym na maszynę do automatycznej kontroli temperatury formy w obiegu zamkniętym powoduje skrócenie czasu cyklu w przypadku tej samej formy o pięć do dziesięciu procent.

Automatyczna maszyna do kontroli temperatury formy Sterownik temperatury formy w zamkniętej pętli, który utrzymuje powierzchnię formy w precyzyjnie zadanym punkcie, pomagając skrócić cykle chłodzenia i zmniejszyć defekty, takie jak wypaczenia lub skurcz, zapewniając stałą jakość części. Zobacz produkt →

Chłodzenie układu hydraulicznego

Hydrauliczna maszyna do formowania tworzyw sztucznych przekształca część energii elektrycznej w ciepło, które należy usunąć, aby utrzymać lepkość oleju na stałym poziomie. Przemysłowy agregat chłodniczy to standardowe rozwiązanie w ciepłym klimacie i produkcji o dużej objętości, gdzie wieże chłodnicze lub woda z kranu nie są w stanie wytrzymać w miesiącach letnich. Kiedy temperatura oleju hydraulicznego zmienia się o więcej niż kilka stopni w trakcie zmiany, wraz z tym zmienia się masa wtrysku i czas cyklu, a rozwiązywanie problemów zastępuje produkcję.

Przemysłowy agregat chłodniczy zapewniający stabilną temperaturę oleju hydraulicznego Przemysłowy agregat chłodniczy usuwa nadmiar ciepła z układów hydraulicznych, utrzymując lepkość oleju na stałym poziomie, dzięki czemu masa wtrysku i czas cyklu pozostają niezmienne, szczególnie w ciepłym klimacie lub przy produkcji o dużej objętości. Zobacz produkt →

Decyzja w skrócie

Wybierz hydrauliczną maszynę do formowania tworzyw sztucznych, gdy części wymagają dużej siły mocowania, głębokiego tłoczenia, formowania metodą wstawiania lub wielu działań pomocniczych. Wybierz maszynę hydrauliczną z serwonapędem, gdy ciągła produkcja sprawia, że ​​decydującym czynnikiem są koszty energii. Oceń także kontrolę temperatury formy, chłodzenie, suszenie i transport w ramach specyfikacji maszyny, ponieważ te elementy determinują rzeczywisty czas cyklu i współczynnik odrzuceń w większym stopniu niż numery broszur.