Доследно, прецизно мерење температуре је критично у индустрији пластике како би се обезбедила исправна завршна обрада термоформираних производа.И у стационарној и у ротационој примени термоформирања, ниска температура формирања ствара напрезања у обликованом делу, док превисоке температуре могу изазвати проблеме као што су стварање пликова и губитак боје или сјаја.
У овом чланку ћемо разговарати о томе како напредак у инфрацрвеном (ИР) бесконтактном мерењу температуре не само да помаже операцијама термоформирања да оптимизују своје производне процесе и пословне резултате, већ и омогућавају усклађеност са индустријским стандардима за квалитет и поузданост финалног производа.
Термоформирање је процес којим се термопластична плоча загријавањем чини меком и савитљивом и би-аксијално деформисана присиљавањем у тродимензионални облик.Овај процес се може одвијати у присуству или одсуству калупа.Загревање термопластичне плоче је једна од најважнијих фаза у операцији термоформирања.Машине за формирање обично користе грејаче типа сендвич, који се састоје од панела инфрацрвених грејача изнад и испод лименог материјала.
Температура језгра термопластичне плоче, њена дебљина и температура производног окружења утичу на то како пластични полимерни ланци теку у обликовно стање и реформишу се у полукристалну полимерну структуру.Коначна замрзнута молекуларна структура одређује физичке карактеристике материјала, као и перформансе финалног производа.
У идеалном случају, термопластична плоча треба да се загреје равномерно до одговарајуће температуре формирања.Лист се затим преноси у станицу за калуповање, где га апарат притиска на калуп да би се формирао део, користећи или вакуум или ваздух под притиском, понекад уз помоћ механичког чепа.Коначно, део се избацује из калупа за фазу хлађења процеса.
Највећи део производње термоформирања врши се на машинама са ролнама, док су машине са лимом намењене мањим обимима.Са веома великим обимом операција, потпуно интегрисани, линијски, затворени систем термоформирања може бити оправдан.Линија прима пластичну сировину, а екструдери се директно убацују у машину за термоформирање.
Одређени типови алата за термоформирање омогућавају изрезивање формираног предмета унутар машине за термоформирање.Већа тачност сечења је могућа коришћењем ове методе јер производ и скелетни отпад не захтевају репозиционирање.Алтернативе су тамо где се формирани лист индексира директно на станицу за сечење.
Велики обим производње обично захтева интеграцију слагача делова са машином за термоформирање.Једном сложени, готови артикли се пакују у кутије за транспорт до крајњег купца.Одвојени скелетни отпад се намотава на вретену за накнадно сецкање или пролази кроз машину за сецкање у линији са машином за термоформирање.
Термоформирање великих лимова је сложена операција подложна поремећајима, што може значајно повећати број одбачених делова.Данашњи строги захтеви за квалитет површине делова, тачност дебљине, време циклуса и принос, комбиновани са малим прозором обраде нових дизајнерских полимера и вишеслојних листова, подстакли су произвођаче да траже начине да побољшају контролу овог процеса.
Током термоформирања, загревање лима се дешава зрачењем, конвекцијом и проводљивошћу.Ови механизми уносе велику дозу несигурности, као и временске варијације и нелинеарности у динамици преноса топлоте.Штавише, загревање лима је просторно распоређен процес који се најбоље описује парцијалним диференцијалним једначинама.
Термоформирање захтева прецизну, вишезонску температурну мапу пре формирања сложених делова.Овај проблем је отежан чињеницом да се температура обично контролише на грејним елементима, док је дистрибуција температуре по дебљини лима главна варијабла процеса.
На пример, аморфни материјал као што је полистирен ће генерално задржати свој интегритет када се загреје на температуру формирања због високе чврстоће топљења.Као резултат тога, лако се рукује и формира.Када се кристални материјал загреје, он се драматичније мења из чврстог у течност када се постигне температура растапања, чинећи прозор температуре формирања веома уским.
Промене у температури околине такође изазивају проблеме у термоформирању.Метод покушаја и грешке проналажења брзине додавања ролне за производњу прихватљивих лајсни може се показати неадекватним ако се фабричка температура промени (тј. током летњих месеци).Промена температуре од 10°Ц може имати значајан утицај на излаз због веома уског температурног опсега формирања.
Традиционално, термоформери су се ослањали на специјализоване ручне технике за контролу температуре листова.Међутим, овај приступ често даје мање од жељених резултата у погледу конзистентности и квалитета производа.Оператери имају тежак чин балансирања, који укључује минимизирање разлике између температуре језгра лима и температуре површине, док обезбеђују да обе области остану унутар минималне и максималне температуре формирања материјала.
Поред тога, директан контакт са пластичном фолијом је непрактичан у термоформирању јер може изазвати мрље на пластичним површинама и неприхватљиво време одзива.
Индустрија пластике све више открива предности бесконтактне инфрацрвене технологије за мерење и контролу температуре процеса.Инфрацрвена сензорска решења су корисна за мерење температуре у околностима у којима се термопарови или други сензори типа сонде не могу користити или не дају тачне податке.
Бесконтактни ИР термометри се могу користити за брзо и ефикасно праћење температуре у процесима који се брзо крећу, мерећи температуру производа директно уместо у пећници или сушари.Корисници тада могу лако прилагодити параметре процеса како би осигурали оптималан квалитет производа.
За апликације термоформирања, аутоматизовани инфрацрвени систем за праћење температуре обично укључује интерфејс оператера и екран за мерења процеса из пећи за термоформирање.ИР термометар мери температуру врућих, покретних пластичних плоча са тачношћу од 1%.Дигитални панел мерач са уграђеним механичким релејима приказује температурне податке и емитује алармне сигнале када се постигне подешена температура.
Користећи инфрацрвени системски софтвер, термоформери могу подесити температурне и излазне опсеге, као и емисивност и алармне тачке, а затим пратити очитавања температуре у реалном времену.Када процес достигне задату температуру, релеј се затвара и или активира индикаторско светло или звучни аларм за контролу циклуса.Подаци о температури процеса могу се архивирати или експортовати у друге апликације за анализу и документацију процеса.
Захваљујући подацима из ИР мерења, оператери производне линије могу да одреде оптималну поставку рерне за потпуно засићење плоче у најкраћем временском периоду без прегревања средњег дела.Резултат додавања тачних података о температури практичном искуству омогућава обликовање завеса са врло мало отпада.А, тежи пројекти са дебљим или тањим материјалом имају уједначенију коначну дебљину зида када се пластика равномерно загрева.
Системи за термоформирање са технологијом ИР сензора такође могу оптимизовати процесе уклањања термопласта из калупа.У овим процесима, оператери понекад покрећу своје пећнице превише вруће или остављају делове у калупу предуго.Коришћењем система са инфрацрвеним сензором, они могу да одржавају конзистентне температуре хлађења у калупима, повећавајући производни капацитет и омогућавајући уклањање делова без значајних губитака због лепљења или деформације.
Иако бесконтактно инфрацрвено мерење температуре нуди многе доказане предности за произвођаче пластике, добављачи инструмената настављају да развијају нова решења, додатно побољшавајући тачност, поузданост и лакоћу коришћења ИР система у захтевним производним окружењима.
Да би решиле проблеме са нишањем са ИЦ термометрима, компаније за инструменте су развиле сензорске платформе које обезбеђују интегрисано нишање мете кроз сочиво, плус ласерско или видео нишање.Овај комбиновани приступ обезбеђује правилно нишањење и локацију циља у најнеповољнијим условима.
Термометри такође могу да садрже симултани видео надзор у реалном времену и аутоматизовано снимање и складиштење слике – на тај начин испоручујући вредне нове информације о процесу.Корисници могу брзо и лако направити снимке процеса и укључити информације о температури и времену/датуму у своју документацију.
Данашњи компактни ИР термометри нуде двоструко већу оптичку резолуцију од ранијих, гломазних модела сензора, проширујући њихове перформансе у захтевним апликацијама за контролу процеса и омогућавајући директну замену контактних сонди.
Неки нови дизајни ИР сензора користе минијатурну сензорску главу и одвојену електронику.Сензори могу постићи оптичку резолуцију до 22:1 и издржати температуру околине која се приближава 200°Ц без икаквог хлађења.Ово омогућава прецизно мерење веома малих тачака у скученим просторима и тешким амбијенталним условима.Сензори су довољно мали да се могу инсталирати било где и могу се сместити у кућиште од нерђајућег челика ради заштите од тешких индустријских процеса.Иновације у електроници ИР сензора такође су побољшале могућности обраде сигнала, укључујући функције емисивности, узорковања и задржавања, задржавања врха, задржавања у долини и усредњавања.Код неких система, ове варијабле се могу подесити са удаљеног корисничког интерфејса ради додатне погодности.
Крајњи корисници сада могу да бирају ИР термометре са моторизованим, даљински контролисаним променљивим фокусом циља.Ова могућност омогућава брзо и прецизно подешавање фокуса мерних циљева, било ручно на задњој страни инструмента или даљински преко РС-232/РС-485 ПЦ везе.
ИР сензори са даљински контролисаним променљивим фокусирањем циља могу се конфигурисати у складу са сваким захтевом апликације, смањујући шансу за погрешну инсталацију.Инжењери могу фино да подесе фокус мерења сензора из безбедности своје канцеларије, и континуирано посматрају и бележе варијације температуре у свом процесу како би одмах предузели корективне мере.
Добављачи даље побољшавају свестраност инфрацрвеног мерења температуре снабдевањем система са софтвером за калибрацију на терену, омогућавајући корисницима да калибрирају сензоре на лицу места.Плус, нови ИР системи нуде различита средства за физичку везу, укључујући конекторе за брзо искључивање и терминалне везе;различите таласне дужине за мерење високих и ниских температура;и избор сигнала милиампера, миливолта и термопарова.
Дизајнери инструментације су одговорили на проблеме са емисивношћу повезаних са ИР сензорима тако што су развили јединице кратких таласних дужина које минимизирају грешке због несигурности емисивности.Ови уређаји нису толико осетљиви на промене у емисивности на циљном материјалу као конвенционални сензори високе температуре.Као такви, они пружају прецизнија очитавања на различитим циљевима на различитим температурама.
ИР системи за мерење температуре са аутоматским режимом корекције емисивности омогућавају произвођачима да подесе унапред дефинисане рецепте како би се прилагодили честим променама производа.Брзо идентификовањем термичких неправилности унутар циља мерења, они омогућавају кориснику да побољша квалитет и униформност производа, смањи отпад и побољша оперативну ефикасност.Ако дође до квара или квара, систем може да активира аларм како би омогућио корективне мере.
Побољшана технологија инфрацрвеног сензора такође може помоћи у рационализацији производних процеса.Оператери могу да изаберу број дела са постојеће листе подешених вредности температуре и аутоматски забележе сваку вредност вршне температуре.Ово решење елиминише сортирање и повећава време циклуса.Такође оптимизује контролу грејних зона и повећава продуктивност.
Да би термоформери у потпуности анализирали повраћај улагања у аутоматизовани инфрацрвени систем мерења температуре, морају да сагледају одређене кључне факторе.Смањење крајњих трошкова подразумева узимање у обзир времена, енергије и количине отпада који се може десити, као и могућност прикупљања и извештавања информација о сваком листу који пролази кроз процес термоформирања.Укупне предности аутоматизованог ИР сензорског система укључују:
• Могућност архивирања и пружања купцима термичке слике сваког произведеног дела за квалитетну документацију и усаглашеност са ИСО.
Бесконтактно инфрацрвено мерење температуре није нова технологија, али су недавне иновације смањиле трошкове, повећале поузданост и омогућиле мање мерне јединице.Термоформери који користе ИР технологију имају користи од побољшања производње и смањења отпада.Квалитет делова се такође побољшава јер произвођачи добијају уједначенију дебљину која излази из њихових машина за термоформирање.
For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za
Време објаве: 19.08.2019