Nuoseklus ir tikslus temperatūros matavimas yra labai svarbus plastiko pramonėje, siekiant užtikrinti tinkamą termoformuotų gaminių apdailą.Tiek stacionariai, tiek rotaciniam termoformavimui, žema formavimo temperatūra formuojamoje dalyje sukuria įtempimus, o per aukšta temperatūra gali sukelti problemų, tokių kaip pūslių susidarymas ir spalvos ar blizgesio praradimas.
Šiame straipsnyje aptarsime, kaip infraraudonųjų spindulių (IR) bekontaktės temperatūros matavimo pažanga ne tik padeda termoformavimo operacijoms optimizuoti gamybos procesus ir verslo rezultatus, bet ir leidžia laikytis pramonės standartų, susijusių su galutinio produkto kokybe ir patikimumu.
Termoformavimas yra procesas, kurio metu termoplastinis lakštas tampa minkštas ir lankstus kaitinant, o dviašiai deformuojamas, suverčiant jį į trimatę formą.Šis procesas gali vykti esant pelėsiui arba jo nėra.Termoplastinio lakšto kaitinimas yra vienas iš svarbiausių termoformavimo etapų.Formavimo mašinose paprastai naudojami sumuštinių tipo šildytuvai, sudaryti iš infraraudonųjų spindulių šildytuvų plokščių virš ir po lakštine medžiaga.
Termoplastinio lakšto šerdies temperatūra, jo storis ir gamybos aplinkos temperatūra turi įtakos tam, kaip plastikinės polimerinės grandinės patenka į formuojamą būseną ir virsta pusiau kristaline polimero struktūra.Galutinė užšaldyta molekulinė struktūra lemia fizines medžiagos savybes, taip pat galutinio produkto veikimą.
Idealiu atveju termoplastinis lakštas turi tolygiai įkaisti iki tinkamos formavimo temperatūros.Tada lakštas perkeliamas į formavimo stotį, kur aparatas prispaudžia jį prie formos, kad suformuotų dalį, naudodamas vakuumą arba suslėgtą orą, kartais naudojant mechaninį kamštį.Galiausiai dalis išeina iš formos aušinimo proceso etape.
Didžioji dalis termoformavimo gaminama naudojant ritininio tiekimo mašinas, o lakštinio tiekimo mašinos yra skirtos mažesnio tūrio reikmėms.Atliekant labai didelio tūrio operacijas, galima pateisinti visiškai integruotą, linijinę uždaro ciklo termoformavimo sistemą.Linija gauna žaliavinį plastiką, o ekstruderiai tiekiami tiesiai į termoformavimo mašiną.
Tam tikrų tipų termoformavimo įrankiai leidžia apkarpyti suformuotą gaminį termoformavimo mašinoje.Naudojant šį metodą galimas didesnis pjovimo tikslumas, nes gaminio ir skeleto laužo padėties keisti nereikia.Alternatyvos yra tada, kai suformuotas lapas nukreipiamas tiesiai į apkarpymo stotį.
Dideliam gamybos kiekiui paprastai reikia integruoti dalių kroviklį su termoformavimo mašina.Sukrauti gatavi gaminiai supakuojami į dėžes, kad būtų gabenamos galutiniam klientui.Atskirtas skeleto laužas suvyniojamas ant šerdies, kad vėliau būtų susmulkintas, arba praeina per smulkinimo mašiną kartu su termoformavimo mašina.
Didelio lakšto termoformavimas yra sudėtinga operacija, kuriai būdingi trikdžiai, dėl kurių gali labai padidėti atmestų dalių skaičius.Šiandienos griežti dalių paviršiaus kokybės, storio tikslumo, ciklo trukmės ir išeiga reikalavimai, kartu su nedideliu naujų dizainerių polimerų ir daugiasluoksnių lakštų apdorojimo langu, paskatino gamintojus ieškoti būdų, kaip pagerinti šio proceso kontrolę.
Termoformavimo metu lakštų kaitinimas vyksta per radiaciją, konvekciją ir laidumą.Šie mechanizmai sukelia daug neapibrėžtumo, taip pat laiko svyravimų ir netiesiškumo šilumos perdavimo dinamikoje.Be to, lakštų šildymas yra erdvėje paskirstytas procesas, geriausiai apibūdinamas dalinėmis diferencialinėmis lygtimis.
Termoformavimui reikalingas tikslus kelių zonų temperatūros žemėlapis prieš formuojant sudėtingas dalis.Šią problemą apsunkina tai, kad temperatūra paprastai kontroliuojama kaitinimo elementuose, o temperatūros pasiskirstymas per lakšto storį yra pagrindinis proceso kintamasis.
Pavyzdžiui, dėl didelio lydymosi stiprumo amorfinė medžiaga, tokia kaip polistirenas, paprastai išsaugos vientisumą kaitinant iki formavimosi temperatūros.Dėl to jį lengva tvarkyti ir formuoti.Kai kristalinė medžiaga kaitinama, pasiekus jos lydymosi temperatūrą, ji dramatiškiau pasikeičia iš kietos į skystą, todėl formavimo temperatūros langas tampa labai siauras.
Aplinkos temperatūros pokyčiai taip pat sukelia termoformavimo problemų.Bandymų ir klaidų metodas ieškant ritinėlio padavimo greičio, kad būtų pagaminti priimtini liejiniai, gali pasirodyti netinkamas, jei pasikeistų gamyklos temperatūra (ty vasaros mėnesiais).Temperatūros pokytis 10°C gali turėti didelės įtakos išeigai dėl labai siauro formavimo temperatūrų diapazono.
Tradiciškai termoformatoriai rėmėsi specializuotais rankiniais lakštų temperatūros valdymo metodais.Tačiau šis metodas dažnai duoda mažiau nei norima produkto konsistencijos ir kokybės rezultatų.Operatoriai turi sudėtingą balansavimo veiksmą, kuris apima skirtumą tarp lakšto šerdies ir paviršiaus temperatūrų iki minimumo, tuo pačiu užtikrinant, kad abi sritys neviršytų minimalios ir maksimalios medžiagos formavimo temperatūros.
Be to, tiesioginis kontaktas su plastikiniu lakštu yra nepraktiškas termoformuojant, nes gali atsirasti dėmių ant plastikinių paviršių ir nepriimtinas reakcijos laikas.
Plastiko pramonė vis dažniau atranda bekontaktės infraraudonųjų spindulių technologijos privalumus proceso temperatūros matavimui ir kontrolei.Infraraudonųjų spindulių jutimo sprendimai yra naudingi matuojant temperatūrą tokiomis aplinkybėmis, kai termoporos ar kiti zondo tipo jutikliai negali būti naudojami arba negauna tikslių duomenų.
Nekontaktiniai IR termometrai gali būti naudojami greitai ir efektyviai stebėti greitai judančių procesų temperatūrą, matuojant produkto temperatūrą tiesiai, o ne orkaitėje ar džiovykloje.Tada vartotojai gali lengvai reguliuoti proceso parametrus, kad užtikrintų optimalią produkto kokybę.
Termoformavimo reikmėms automatizuota infraraudonųjų spindulių temperatūros stebėjimo sistema paprastai apima operatoriaus sąsają ir ekraną, skirtą proceso matavimams iš termoformavimo krosnies.IR termometras matuoja karštų, judančių plastikinių lakštų temperatūrą 1 % tikslumu.Skaitmeninis skydinis matuoklis su įmontuotomis mechaninėmis relėmis rodo temperatūros duomenis ir išveda pavojaus signalus, kai pasiekiama nustatyta temperatūra.
Naudodami infraraudonųjų spindulių sistemos programinę įrangą, termoformatoriai gali nustatyti temperatūros ir išėjimo diapazonus, taip pat spinduliavimo ir pavojaus taškus, o tada stebėti temperatūros rodmenis realiuoju laiku.Kai procesas pasiekia nustatytą temperatūrą, relė užsidaro ir įjungia indikatoriaus lemputę arba garsinį pavojaus signalą, kad valdytų ciklą.Proceso temperatūros duomenys gali būti archyvuojami arba eksportuojami į kitas programas analizei ir proceso dokumentacijai.
Dėka IR matavimų duomenų, gamybos linijos operatoriai gali nustatyti optimalų orkaitės nustatymą, kad per trumpiausią laiką visiškai prisotintų lakštą, neperkaitinant vidurinės dalies.Tikslių temperatūros duomenų įtraukimas į praktinę patirtį leidžia formuoti užuolaidas su labai nedaug atmetimų.Ir sunkesni projektai su storesne ar plonesne medžiaga turi vienodesnį galutinį sienelės storį, kai plastikas yra šildomas tolygiai.
Termoformavimo sistemos su IR jutiklių technologija taip pat gali optimizuoti termoplastinių formų išardymo procesus.Vykdydami šiuos procesus, operatoriai kartais įjungia orkaites per karštai arba per ilgai palieka dalis formoje.Naudodami sistemą su infraraudonųjų spindulių jutikliu, jie gali palaikyti pastovią aušinimo temperatūrą visose formose, padidindami gamybos našumą ir leisdami pašalinti dalis be didelių nuostolių dėl prilipimo ar deformacijos.
Nors bekontaktis infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimas suteikia daug įrodytų pranašumų plastikų gamintojams, prietaisų tiekėjai ir toliau kuria naujus sprendimus, toliau gerindami IR sistemų tikslumą, patikimumą ir naudojimo paprastumą sudėtingoje gamybos aplinkoje.
Siekdamos išspręsti IR termometrų stebėjimo problemas, prietaisų įmonės sukūrė jutiklių platformas, kurios užtikrina integruotą taikinio stebėjimą per objektyvą, taip pat lazerinį arba vaizdo stebėjimą.Šis kombinuotas metodas užtikrina teisingą taikymą ir taikinio vietą nepalankiausiomis sąlygomis.
Termometruose taip pat gali būti vienu metu stebimas vaizdo stebėjimas realiuoju laiku ir automatizuotas vaizdo įrašymas bei saugojimas – taip gaunama vertinga nauja proceso informacija.Vartotojai gali greitai ir lengvai padaryti momentines proceso nuotraukas ir į savo dokumentus įtraukti informaciją apie temperatūrą ir laiką/datą.
Šiandieniniai kompaktiški infraraudonųjų spindulių termometrai siūlo dvigubai didesnę optinę skiriamąją gebą nei ankstesnių didelių gabaritų jutiklių modeliai, praplečia jų našumą sudėtingose procesų valdymo programose ir leidžia tiesiogiai pakeisti kontaktinius zondus.
Kai kuriose naujose IR jutiklių konstrukcijose naudojama miniatiūrinė jutiklio galvutė ir atskira elektronika.Jutikliai gali pasiekti iki 22:1 optinę skiriamąją gebą ir atlaikyti aplinkos temperatūrą, artėjančią prie 200°C be jokio aušinimo.Tai leidžia tiksliai išmatuoti labai mažus dėmių dydžius uždarose erdvėse ir sudėtingomis aplinkos sąlygomis.Jutikliai yra pakankamai maži, kad juos būtų galima montuoti beveik bet kur, be to, juos galima laikyti nerūdijančio plieno korpuse, kad būtų apsaugota nuo atšiaurių pramonės procesų.IR jutiklių elektronikos naujovės taip pat pagerino signalo apdorojimo galimybes, įskaitant spinduliavimo, mėginių ėmimo ir laikymo, piko laikymo, slėnio palaikymo ir vidurkio funkcijas.Kai kuriose sistemose šie kintamieji gali būti koreguojami naudojant nuotolinę vartotojo sąsają, kad būtų patogiau.
Galutiniai vartotojai dabar gali pasirinkti IR termometrus su motorizuotu nuotoliniu būdu valdomu kintamu fokusavimu.Ši galimybė leidžia greitai ir tiksliai reguliuoti matavimo objektų židinį rankiniu būdu prietaiso gale arba nuotoliniu būdu per RS-232/RS-485 kompiuterio jungtį.
IR jutikliai su nuotoliniu būdu valdomu kintamu taikinio fokusavimu gali būti sukonfigūruojami pagal kiekvieną taikomąjį reikalavimą, taip sumažinant neteisingo įrengimo tikimybę.Inžinieriai gali tiksliai sureguliuoti jutiklio matavimo tikslinį fokusavimą savo biure ir nuolat stebėti bei registruoti temperatūros pokyčius savo procese, kad būtų galima nedelsiant imtis taisomųjų veiksmų.
Tiekėjai toliau tobulina infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo universalumą tiekdami sistemas su lauko kalibravimo programine įranga, leidžiančia vartotojams kalibruoti jutiklius vietoje.Be to, naujos IR sistemos siūlo įvairias fizinio ryšio priemones, įskaitant greito atjungimo jungtis ir gnybtų jungtis;skirtingi bangos ilgiai, skirti matuoti aukštoje ir žemoje temperatūroje;ir miliampų, milivoltų ir termoporos signalų pasirinkimas.
Prietaisų dizaineriai reagavo į spinduliavimo problemas, susijusias su IR jutikliais, sukurdami trumpo bangos ilgio įrenginius, kurie sumažina klaidas dėl spinduliavimo neapibrėžtumo.Šie prietaisai nėra tokie jautrūs tikslinės medžiagos spinduliuotės pokyčiams kaip įprasti aukštos temperatūros jutikliai.Taigi jie pateikia tikslesnius rodmenis įvairiuose taikiniuose esant įvairioms temperatūroms.
IR temperatūros matavimo sistemos su automatinio spinduliuotės korekcijos režimu leidžia gamintojams nustatyti iš anksto nustatytas receptūras, kad būtų galima prisitaikyti prie dažnų gaminio keitimų.Greitai nustatydami šiluminius nelygumus matavimo tikslais, jie leidžia vartotojui pagerinti gaminio kokybę ir vienodumą, sumažinti laužą ir pagerinti veikimo efektyvumą.Jei atsiranda gedimas ar defektas, sistema gali suaktyvinti aliarmą, kad būtų galima imtis korekcinių veiksmų.
Patobulinta infraraudonųjų spindulių jutimo technologija taip pat gali padėti supaprastinti gamybos procesus.Operatoriai gali pasirinkti dalies numerį iš esamo temperatūros nustatytų verčių sąrašo ir automatiškai įrašyti kiekvieną didžiausios temperatūros vertę.Šis sprendimas pašalina rūšiavimą ir padidina ciklo laiką.Tai taip pat optimizuoja šildymo zonų valdymą ir padidina našumą.
Kad termoformatoriai galėtų visapusiškai išanalizuoti investicijų į automatizuotą infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo sistemą grąžą, jie turi atsižvelgti į tam tikrus pagrindinius veiksnius.Sumažinus pagrindines išlaidas, reikia atsižvelgti į laiką, energiją ir laužo mažinimo kiekį, taip pat į galimybę rinkti ir pateikti informaciją kiekviename terminio formavimo procese vykstančiame lape.Bendra automatizuotos IR jutimo sistemos nauda:
• Galimybė archyvuoti ir pateikti klientams kiekvienos pagamintos dalies terminį vaizdą, kad būtų galima dokumentuoti kokybišką ir ISO atitiktį.
Nekontaktinis infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimas nėra nauja technologija, tačiau naujausios naujovės sumažino išlaidas, padidino patikimumą ir leido naudoti mažesnius matavimo vienetus.Termoformatoriai, naudojantys IR technologiją, gauna naudos iš gamybos patobulinimų ir sumažinant laužą.Taip pat pagerėja dalių kokybė, nes gamintojai iš termoformavimo mašinų gauna vienodesnį storį.
For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za
Paskelbimo laikas: 2019-08-19