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自动注塑工艺调整技术

发布时间:2022/8/29 14:17:51   
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了解科学注塑的人都知道,即便是注塑机参数不变,材料不变,模具不变,注塑出来的产品品质依然会波动。这里面的主要原因许多不可控变量的存在,这些变量包括环境的温湿度(目前国内大多数注塑车间还不能做到恒温恒湿管理)、材料批次之间的粘度波动、注塑机的磨损等等,这些所有因素都会造成一致的工艺参数打出不一致的注塑产品。

科学注塑告诉我们,可以从塑料的四大变量入手,去调整相关参数,确保注塑产品的一致性。很多人就会问,在自动化技术这么发达的今天,有没有一种更加智能的技术,能够自动调整注塑相关的工艺参数去补偿这些波动?这样注塑机就能够源源不断的生产出品质一致的合格产品了。从今天开始,小编会将了解到的目前市面上的自动工艺调整技术分享给大家,由于能力所限,解读难免有纰漏和错误,还望各位看官理解。

(1)KMAPC自适应工艺控制系统

目前自动工艺调整技术的主要阵营来自注塑机厂商,其中又以欧系注塑机厂商起步的更早,KMM的APC自适应工艺控制技术是其中的典型代表。

其核心思想为,有很多因素会造成熔料流动性的变化,包括:

材料批次差异熔料温度波动环境温湿度变化流动阻力变化(模具排气、模温等等)机器响应能力变化

以上因素都能造成熔料流动性的变化,如果用同样的工艺参数去生产不同流动性的熔料,那么注塑生产出来的产品品质必然会有差异。流动性变好之后,产品的重量会增加,可能会有飞边,流动性变差之后,产品的重量会降低,又可能有短射产生。

在注塑的第一阶段(填充阶段)一般会以速度控制的方式来闭环控制,即注塑机会通过提高或者降低注塑压力的方式来保证每一模次的填充速度一致。塑料流动性变差后,注塑机需要更高的压力来推动塑料,塑料流动性变好之后,注塑压力会随之降低。所以长期监测下来,我们会看到注射速度基本能够保持不变,但是注塑压力会有一个波动区间,具体如下图所示。

APC即自适应工艺控制功能能够对注射产品的重量偏差的自动补偿。

在一个注塑周期内,带APC功能的注塑机会实施全闭环控制,对止逆阀和熔料粘度进行实时的监控,然后根据塑料粘度的变化情况对V/P转换位置进行实时自动纠正。在保压阶段,通过调节保压压力对产品的重量进行实时的补偿。

简单来说,APC技术有两个控制变量,分别是V/P切换点和保压压力。通过这两个变量的调整,使得最终产品的一致性更好。

另一家注塑机大厂Engel的类似技术,IQWeightControl,智能补偿工艺波动。名称不同,但技术原理大同小异。都是通过注塑机良好的识别能力和控制能力,首先去识别输入因子的变化,然后调整和优化注塑机的相关参数,去补偿输入因子的变化,从而保证输出结果(产品重量)的一致性。

输入因子包括:

环境温湿度的波动止逆阀泄露材料分子链长度分布波动注塑机热稳定前和后之间的波动材料烘干效果波动等等

这些输入因子的波动,都可能会对最终的产品重量造成不良的影响。传统的做法是当工艺人员或者质量人员发现产品的品质发生变化之后,会尝试去调整机器的参数设定从而来补偿输入因子的波动。而自动工艺调整系统的核心,则是将工艺人员要做的调机工作交给机器,通过合理的算法和机器优秀的控制能力去自动调整注塑机的相关参数(主要是切换位置和保压压力),去保证模次与模次之间注塑产品重量的一致性。

实际的填充量在注入过程中可能因为外部影响而有所变化:智能软件ENGELiQweightcontrol在注入过程中实时分析压力变化并将测量值与事先给定的参考值进行对比。若系统确认有物料量的变化,将根据当前情况在同一次注射中即调整注入曲线和转换点。

EngelIQWeightControl的样本上写到该技术的工作流程为:

识别和监控注入量和粘度实时调整注入模具中的熔体量自动进行保压修正提高工艺的稳定性对于注塑机来说,其监控熔体粘度的方式一般是通过监测第一阶段的注射压力和注射时间来实现的。第一阶段一般是速度控制,其原理就好比汽车的定速巡航。如果材料粘度增加,好比汽车爬坡,如果要保证速度的一致,发动机必然要输出更多的功率到轮胎,那么注射压力必然会增大。如果材料粘度降低,好比汽车下坡,如果要保证速度的一致,发动机输出到轮胎的功率会变小,注射压力必然会变小。

标准的二段成型工艺会要求填充比例范围为95%~98%,所以当塑料在模具里面的流动性发生变化之后,注塑机需要根据流动性变化来改变V/P切换位置,来实时调整注入模具中的熔体量。

然后在V/P切换之后,通过控制保压阶段的保压压力来保证最终产品重量的一致性。

该图表用图形显示出在速度受控的注射阶段中,注射压力在不同螺杆位置的变化。这一曲线图犹如模具填充的指纹,对比实际的压力曲线和储存的参考曲线间的变化能取得有关过程变化中的重要信息。

填充量的波动表现在图形上即压力曲线在x轴上的移动,粘度变化则使压力曲线在p轴上移动。实践中出现的总是两种作用的组合。

其结果为可以(理论上)提高产品重量的一致性,效果如下。

再次强调,类似的技术原理很科学,实际效果也可能会很好,但是,该技术并不适用于所有的模具和产品,需要具体问题具体分析。



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