注塑機方案

注塑機又稱作注射成型機或注射劑。它是將熱塑性塑料或熱固性用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設備。有立式、臥式、角式等幾個類型。注塑機具有能一次成型外形復雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質地密致的塑料制品的能力,被廣泛應用于國防、機電、汽車、交通運輸、建材、包裝、農業、文教衛生以及人們日常生活的各個領域。

 

一、注塑機工藝流程

通常由注射系統、合模系統、液壓傳達動系統、 電氣控制系統、潤滑系統、加熱及冷卻系統、安全監測系統等組成。

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圖一 注塑機系統

 

  射出成型工程主要包括4道工序:填充、保壓、冷卻、脫模。這四個階段直接決定制品的成型質量,而且這四個階段是一個完成的連續過程。    

1.填充階段       

填充是整個注塑循環過程中的第一步,時間從模具閉合開始注塑算起,到模具型腔填充到大約95%為止。理論上,填充時間越短,成型效率越高,但是實際中,成型時間或者注塑速度要受到很多條件的制約。        

2.保壓階段  

  保壓階段的作用是持續施加壓力,壓實熔體,增加塑料密度(增密),以補償塑料的收縮行為。

3.冷卻階段  

  在注塑成型模具中,冷卻系統的設計非常重要。這是因為成型塑料制品只有冷卻固化到一定剛性,脫模后才能避免塑料制品因受到外力而產生變形。由于冷卻時間占整個成型周期約70%~80%,因此設計良好的冷卻系統可以大幅縮短成型時間,提高注塑生產率,降低成本。設計不當的冷卻系統會使成型時間拉長,增加成本;冷卻不均勻更會進一步造成塑料制品的翹曲變形。

4.脫模階段  

  脫模是一個注塑成型循環中的最后一個環節。雖然制品已經冷固成型,但脫?;故嵌災破返鬧柿坑瀉苤匾撓跋?,脫模方式不當,可能會導致產品在脫模時受力不均,頂出時引起產品變形等缺陷。


二、傳統液壓式注塑機的缺陷

  液壓驅動的注塑機在各階段所需壓力和流量都是變化的,當注塑機的油量需求發生變化時,由設在油泵出口的比例流量閥和比例壓力溢流閥來調節負載壓力和流量,提供各油缸和液力馬達所需的推力,壓力方向和移動速度。油泵的輸出功率等于電機的輸出轉矩和電機的轉速的乘積,當系統要求低流量時,油泵電機的輸出功率不變,多余的液壓油通過壓力比例閥和溢流閥流回油箱,即使空載(如冷卻)也是如此,這樣,節流功率損失非常大,效率很低,一般只有60%-70%,因而造成能量浪費,同時由于液壓油長期的全速循環流動,與液壓件,機械件的劇烈磨擦,造成油溫過高,噪音過大等系列問題,機器壽命亦縮短。

  電能消耗主要表現在以下幾個部分:①液壓系統油泵的電能消耗 ,②加熱器的電能消耗 ③循環冷卻水泵的電能消耗(在注塑車間內,一般多臺注塑機共用一臺冷卻水泵),其中液壓油泵電機的用電量占整個注塑機用電量的80%以上,所以降低其耗電量是注塑機節能的關鍵。

 

三、注塑機變頻改造后的優點

  變頻器控制的油泵電機從根本上克服了傳統注塑機能量浪費的弊病,當系統需要的流量發生變化時,電機的轉速也跟著發生變化,從而使定量油泵排出的油流量發生變化,即“需要多少供給多少,從而節約了大量的電能。根據注塑制品的不同,節電率達20-70%。

 

四、改造方案簡述

  目前一些注塑機已采用了變頻節能技術,收到了節能、超靜音、高效和可靠的顯著效果,且能大大減少注塑機的耗電量,這已在眾多注塑機用戶中得到了非常好的評價與信賴。通過一些專家的測試和改良,注塑機的變頻節能技術已日趨完善。一般的注塑機的變頻節能改造通常是:將用來控制調節比例調節閥的電量信號,進行轉換處理后作為變頻器輸出頻率的給定信號,或是將注塑機的鎖模、射膠、熔膠、冷卻、開模等工藝過程控制信號進行處理后作為變頻器的多段速或程序控制信號(也是變頻器輸出頻率的給定信號),以此調節方式來滿足注塑機各種工藝對供油壓力和流量的要求,并達到節能的目的。(見圖2)

為了實現注塑機在變頻調節時的最佳工況,我公司特別研究開發了針對注塑機壓力、流量雙信號控制的電流轉換卡,它能根據注塑機各個不同工作環節的流量、壓力要求不同可將輸入的0-1A電流信號轉換為0-10V的電壓信號(圖3),這樣在加工一些高、精度的塑料產品時使用更是得心應手。

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2 變頻器改造示意圖                  3  JACT注塑機電流轉換卡

 

五、變頻改造應用中注意的事項 

① 必需是采用比例流量控制的注塑機才可進行變頻節能改造。 

② 變量泵不用進行變頻節能改造。因為變量泵本身已帶有一定的節能效果,增加變頻器不能體現出它的優勢。

③ 有些繼電器控制的注塑機速度是采用手調節流量閥控制速度的,進行變頻節能改造的效果并不理想。對小型注塑機也輥對變頻器響應速度的特別要求,需慎進行變頻節能改造。 

④ 一般情況下,安裝節能變頻器不會影響注塑機的操作使用方式,為保證生產效率,某些工藝參數卻需要作調整 如何正確取得控制信號,實現變頻器與注塑機的最優結合是十分重要的。我們采用方案的原理框圖(見圖4)。

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4 變頻器控制流程圖

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5 案例現場照片

六、現場改造的幾點技術問題

  目前市場上各種注塑機變頻節能器種類繁多,技術含量和產品質量參差不齊,因此在現場改造中出現了一些具體問題,有的是屬于采用變頻調速技術后的正常現象,而有的則是屬于產品或應用中應該克服的缺點。

1、 電機高頻噪聲較市電時尖銳

   由于變頻器輸出電壓是由許多脈沖列組成,存在著高次諧波,使電機運行時轉速不同時會發出不同響度且稍尖銳的聲音,這是正常現象,并可以通過提高變頻載波頻率來降低尖嘯聲。

2、電機溫度略高于市電運行時的溫度

   由于輸出諧波的存在,增加了電機的銅損和鐵損,因此,電機在變頻節電運行時的溫度要稍高于市電運行時的溫度。同時,在中低速運轉階段,電機冷卻風扇轉速下降,散熱能力降低,溫升可能上升3~5℃左右。由于普通油泵電機絕緣等級均在B級或F級以上,故電機溫升仍在允許的范圍內,不會影響電機的使用和壽命。     

3、對注塑機的正常運行產生干擾,

   變頻裝置產生的諧波對注塑機的一些控制回路會有一定干擾,影響注塑機的正常動作,特別是一些制造工藝粗糙、諧波含量大的變頻器用在工藝不穩定的注塑機表現的更明顯,這就需要我們在現場采取一些對策解決干擾問題。干擾源主要有下面兩個方面:(1) 高次諧波通過導線產生的射頻干擾,對這類干擾可以通過在變頻裝置的輸入或輸出側加裝抑制射頻干擾的設備加以解決,例如磁環或濾波器等; (2) 輸入諧波通過電源耦合到其他用電設備形成干擾, 對這類干擾可以在變頻裝置的輸入側加裝濾波器解決,或者安裝進線側交流電抗器也有一定效果;另外,同一電源下的其他設備最好能做到隔離供電。


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