虽然目前的注塑机在轴向移动以及控制系统温度方面具有较高的重复生产性,但原材料加工过程的变化导致质量偏差。为了在注塑成型过程中始终如一地生
虽然目前的注塑机在轴向移动以及控制系统温度方面具有较高的重复生产性,但原材料加工过程的变化导致质量偏差。为了在注塑成型过程中始终如一地生产高质量的成型件,近几十年来已经开发了各种方法,这些方法将在下面进行描述。
2.1注塑机参数调整
注塑机上的第一个控制电路最初仅限于机器设置参数的调节。自20世纪50年代中期以来,注塑机注塑缸的汽缸区温度通过再循环系统进行调节。在二十世纪七十年代末,产生了第一台位置控制的注塑机。开始时,位置控制仅指注射轴的位置控制。由于诸如油温波动以及由此导致的操作行为变化以及原材料的加工性能偏差等因素,这导致纯控制注塑机的模具部分成型质量出现较大差异。除了简单的PI控制器之外,还有更复杂的控制技术用于控制机器轴的位置,这通常可以保证较低的控制偏差。计算机技术的进一步发展也为使系统更快更安全地处理做出了重大贡献。在注塑成型技术中,机械参数的监测和控制在早期阶段具有重要的程序意义。
完全可控的注塑机还具有模具,喷嘴和设备移动的控制装置。在注塑机中使用控制回路表明,这可以增加注塑循环的重复性。但是,机器参数的调节并不能保证产品质量不变。如果过程干扰是由上述供应材料的变化引起的,那么恒定的机器参数不能够保证产品质量稳定不变。
2.2直接决定质量的参数控制
特别是与过程有关的参数的调节展现了质量控制发展的进步,根据恒定的机器参数还不能提供恒定的产品质量的知识,人们的目标是调节与成型条件直接相关的过程变量。最重要的程序在下面讨论。
2.2.1 主要温度控制
主要温度控制追求恒定熔体温度的目的,并因此在生产期间具有恒定的熔体质量。在恒定的工艺条件前提下,由于以前的发展现在可以很好地保持这个条件,通过恒定的熔化温度可以实现恒定的产品质量。通过选择操作变量,例如塑化过程中的螺杆转速,动态压力高度和汽缸壁温度,来尝试补偿熔体所产生的温度波动。背压或螺杆转速的变化对过程有更有效的影响。事实证明,背压轴向温度差异可以通过阶梯旋转参数例如计量路径来实现差异最小化。
对这种类型的过程控制而言,最大的问题表现为螺杆热电偶的标准化的温度测量较低的反应速率。温度因此可以仅通过缓慢喷射熔体,通过这个过程进行改善,然而这种相较注塑工艺而言并不适合于废料回收。通过红外传感器在注射单元的喷嘴中进行动态温度测量可以克服这个限制。由于传感器和附加机器设备需要必要的校准工作,因此红外测量系统尚未在实际中广泛应用。
2.2.2 配料路径控制
对配料路径调整而言,为了实现恒定的零件重量,尝试将精确限定的体积引入到每个注射的空腔中。该方法的特点是,在保压阶段结束时,没有熔体储备的位于气缸螺杆的前端。此时模腔压力已降至环境压力。首先,通过试验确定最佳工艺顺序,以确保所需的质量。随后,分配相应螺杆位置的某些点处的型腔压力特性。如果不同的特定体积的熔体是由干扰引起的,那么螺杆比最佳过程早或晚到达前端点。通过调整配料路径,可以恢复之前确定的螺杆路径和内部腔体压力曲线之间的关系。配料路径控制高度依赖于逆流阀的重复开启闭合。逆流阀的关闭通常受到偶然影响,因此导致不必要的偏差。此外,逆流阀经常会发生在这一控制方法中无法进行补偿的磨损。
2.2.3 模具内部压力控制
大量关于模腔压力调节的研究工作清楚地表明,这个过程变量对制件质量的影响有多大。然而,尽管做了所有的努力,但在考虑到模腔压力参数的情况下,不可能充分补偿对制件质量有影响的干扰及与材料有关的干扰。迄今为止所描述的所有概念都有共同之处,即它们不追求任何实际的质量监管,而主要是争取流程监管。通常,在对应于最佳的测试条件下,大多数概念可能是有效的。然而,在注塑成型的现实中,这些最佳条件很少能够达到。