Plastik endüstrisinde ısıyla şekillendirilmiş ürünlerin doğru şekilde bitirilmesini sağlamak için tutarlı, doğru sıcaklık ölçümü kritik öneme sahiptir.Hem sabit hem de döner termoform uygulamalarında düşük şekillendirme sıcaklığı, şekillendirilen parçada gerilim oluştururken, çok yüksek sıcaklıklar kabarma, renk veya parlaklık kaybı gibi sorunlara neden olabilir.
Bu makalede, kızılötesi (IR) temassız sıcaklık ölçümündeki gelişmelerin, termoform operasyonlarının üretim süreçlerini ve iş sonuçlarını optimize etmesine nasıl yardımcı olduğunu, aynı zamanda nihai ürün kalitesi ve güvenilirliği açısından endüstri standartlarıyla uyumluluğu nasıl mümkün kıldığını tartışacağız.
Termoform, termoplastik bir tabakanın ısıtılarak yumuşak ve esnek hale getirilmesi ve üç boyutlu bir şekle zorlanarak iki eksenli olarak deforme edilmesi işlemidir.Bu işlem bir kalıbın varlığında veya yokluğunda gerçekleşebilir.Termoplastik tabakanın ısıtılması, termoform işleminin en önemli aşamalarından biridir.Şekillendirme makinelerinde tipik olarak levha malzemenin üstünde ve altında kızılötesi ısıtıcı panellerinden oluşan sandviç tipi ısıtıcılar kullanılır.
Termoplastik tabakanın çekirdek sıcaklığı, kalınlığı ve üretim ortamının sıcaklığı, plastik polimer zincirlerinin kalıplanabilir bir duruma nasıl aktığını ve yarı kristalin bir polimer yapısına nasıl dönüştüğünü etkiler.Dondurulmuş nihai moleküler yapı, malzemenin fiziksel özelliklerinin yanı sıra nihai ürünün performansını da belirler.
İdeal olarak, termoplastik tabakanın uygun şekillendirme sıcaklığına kadar eşit şekilde ısınması gerekir.Levha daha sonra bir kalıplama istasyonuna aktarılır; burada bir aparat, bazen mekanik bir tıkaç yardımıyla vakum veya basınçlı hava kullanarak parçayı oluşturmak için onu kalıba doğru bastırır.Son olarak parça, prosesin soğuma aşaması için kalıptan çıkarılır.
Termoform üretiminin çoğunluğu rulo beslemeli makinelerle yapılırken, tabaka beslemeli makineler daha küçük hacimli uygulamalara yöneliktir.Çok büyük hacimli operasyonlarda tam entegre, hat içi, kapalı devre termoform sistemi haklı gösterilebilir.Hat, plastik hammaddesini alıyor ve ekstrüderler doğrudan termoform makinesine besleniyor.
Bazı ısıyla şekillendirme aletleri türleri, şekillendirilmiş ürünün ısıyla şekillendirme makinesi içinde kırpılmasına olanak sağlar.Bu yöntemi kullanarak daha yüksek kesim doğruluğu elde etmek mümkündür çünkü ürün ve iskelet hurdasının yeniden konumlandırılması gerekmez.Alternatifler, oluşturulan tabakanın doğrudan kırpma istasyonuna endekslendiği yerdir.
Yüksek üretim hacmi genellikle parça istifleyicinin termoform makinesiyle entegrasyonunu gerektirir.Bitmiş ürünler istiflendikten sonra son müşteriye taşınmak üzere kutulara paketlenir.Ayrılan iskelet hurdası daha sonra doğranmak üzere bir mandrel üzerine sarılır veya termoform makinesiyle aynı hizada bir doğrama makinesinden geçer.
Büyük levhaların ısıyla şekillendirilmesi, reddedilen parçaların sayısını büyük ölçüde artırabilecek bozulmalara duyarlı karmaşık bir işlemdir.Günümüzün parça yüzey kalitesi, kalınlık doğruluğu, çevrim süresi ve verimine yönelik katı gereklilikleri, yeni tasarım polimerlerin ve çok katmanlı levhaların küçük işleme penceresiyle birleştiğinde, üreticileri bu sürecin kontrolünü iyileştirmenin yollarını aramaya yöneltti.
Isıyla şekillendirme sırasında tabakanın ısınması radyasyon, konveksiyon ve iletim yoluyla gerçekleşir.Bu mekanizmalar, ısı transferi dinamiğinde zaman değişimleri ve doğrusal olmamaların yanı sıra büyük miktarda belirsizliğe de neden olur.Ayrıca, levha ısıtma, kısmi diferansiyel denklemlerle en iyi şekilde tanımlanan mekansal olarak dağıtılmış bir işlemdir.
Termoform, karmaşık parçaların şekillendirilmesinden önce hassas, çok bölgeli bir sıcaklık haritası gerektirir.Bu sorun, sıcaklığın tipik olarak ısıtma elemanlarında kontrol edilmesi ve levhanın kalınlığı boyunca sıcaklık dağılımının ana proses değişkeni olması gerçeğiyle daha da artmaktadır.
Örneğin, polistiren gibi amorf bir malzeme, yüksek erime mukavemeti nedeniyle, oluşturma sıcaklığına ısıtıldığında genel olarak bütünlüğünü koruyacaktır.Sonuç olarak işlenmesi ve şekillendirilmesi kolaydır.Kristalin bir malzeme ısıtıldığında, erime sıcaklığına ulaşıldığında katıdan sıvıya daha dramatik bir şekilde değişir, bu da şekillendirme sıcaklığı penceresini çok dar hale getirir.
Ortam sıcaklıklarındaki değişiklikler de termoformda sorunlara neden olur.Kabul edilebilir kalıplar üretmek için rulo besleme hızını bulmaya yönelik deneme yanılma yöntemi, fabrika sıcaklığının değişmesi durumunda (yani yaz aylarında) yetersiz kalabilir.Şekillendirme sıcaklığı aralığının çok dar olması nedeniyle 10°C'lik bir sıcaklık değişiminin çıktı üzerinde önemli bir etkisi olabilir.
Geleneksel olarak, termoformerler tabaka sıcaklığı kontrolü için özel manuel tekniklere güvenmişlerdir.Ancak bu yaklaşım çoğu zaman ürün tutarlılığı ve kalitesi açısından istenen sonuçlardan daha azını verir.Operatörler, levhanın çekirdek ve yüzey sıcaklıkları arasındaki farkı en aza indirmeyi ve her iki alanın da malzemenin minimum ve maksimum şekillendirme sıcaklıkları dahilinde kalmasını sağlamayı içeren zorlu bir dengeleme göreviyle karşı karşıyadır.
Ek olarak, plastik yüzeylerde lekelere ve kabul edilemez tepki sürelerine neden olabileceğinden, termoformda plastik tabakayla doğrudan temas pratik değildir.
Plastik endüstrisi, proses sıcaklığı ölçümü ve kontrolü için temassız kızılötesi teknolojinin faydalarını giderek daha fazla keşfediyor.Kızılötesi tabanlı algılama çözümleri, termokuplların veya diğer prob tipi sensörlerin kullanılamadığı veya doğru veriler üretemediği koşullar altında sıcaklığı ölçmek için kullanışlıdır.
Temassız IR termometreler, hızlı hareket eden proseslerin sıcaklığını hızlı ve verimli bir şekilde izlemek, ürün sıcaklığını fırın veya kurutucu yerine doğrudan ölçmek için kullanılabilir.Kullanıcılar daha sonra optimum ürün kalitesini sağlamak için proses parametrelerini kolayca ayarlayabilir.
Termoform uygulamaları için, otomatik bir kızılötesi sıcaklık izleme sistemi tipik olarak bir operatör arayüzü ve termoform fırınından proses ölçümleri için bir ekran içerir.IR termometre, sıcak, hareketli plastik tabakaların sıcaklığını %1 doğrulukla ölçer.Dahili mekanik rölelere sahip bir dijital panel ölçer, sıcaklık verilerini görüntüler ve ayar noktası sıcaklığına ulaşıldığında alarm sinyalleri verir.
Termoformerler, kızılötesi sistem yazılımını kullanarak sıcaklık ve çıkış aralıklarının yanı sıra emisyon ve alarm noktalarını ayarlayabilir ve ardından sıcaklık okumalarını gerçek zamanlı olarak izleyebilir.Proses ayar noktası sıcaklığına ulaştığında bir röle kapanır ve döngüyü kontrol etmek için bir gösterge ışığını veya sesli bir alarmı tetikler.Proses sıcaklığı verileri analiz ve proses dokümantasyonu için arşivlenebilir veya diğer uygulamalara aktarılabilir.
IR ölçümlerinden elde edilen veriler sayesinde üretim hattı operatörleri, orta bölümün aşırı ısınmasını önleyerek tabakanın en kısa sürede tamamen doyurulması için en uygun fırın ayarını belirleyebilir.Pratik deneyime doğru sıcaklık verilerinin eklenmesinin sonucu, çok az ıskarta ile döküm kalıplama olanağı sağlar.Ve daha kalın veya daha ince malzemeyle yapılan daha zor projeler, plastik eşit şekilde ısıtıldığında daha düzgün bir nihai duvar kalınlığına sahip olur.
IR sensör teknolojisine sahip termoform sistemleri aynı zamanda termoplastik kalıptan çıkarma proseslerini de optimize edebilir.Bu işlemlerde operatörler bazen fırınlarını çok sıcak çalıştırıyor veya parçaları kalıpta çok uzun süre bırakıyor.Kızılötesi sensörlü bir sistem kullanarak, kalıplar arasında tutarlı soğutma sıcaklıklarını koruyabilir, üretim verimini artırabilir ve parçaların yapışma veya deformasyon nedeniyle önemli kayıplar olmadan çıkarılmasına olanak tanıyabilirler.
Temassız kızılötesi sıcaklık ölçümü, plastik üreticileri için kanıtlanmış birçok avantaj sunsa da enstrümantasyon tedarikçileri, zorlu üretim ortamlarında IR sistemlerinin doğruluğunu, güvenilirliğini ve kullanım kolaylığını daha da artırarak yeni çözümler geliştirmeye devam ediyor.
IR termometrelerdeki görüş problemlerini çözmek için cihaz şirketleri, entegre mercek üzerinden hedef görüşüne ek olarak lazer veya video nişanı sağlayan sensör platformları geliştirdiler.Bu birleşik yaklaşım, en olumsuz koşullar altında doğru nişan almayı ve hedef konumunu garanti eder.
Termometreler aynı zamanda eş zamanlı gerçek zamanlı video izleme ve otomatik görüntü kaydetme ve depolama işlemlerini de içerebilir; böylece değerli yeni süreç bilgileri sağlanır.Kullanıcılar hızlı ve kolay bir şekilde sürecin anlık görüntülerini alabilir ve belgelerine sıcaklık ve saat/tarih bilgilerini ekleyebilir.
Günümüzün kompakt IR termometreleri, önceki hacimli sensör modellerine göre iki kat daha fazla optik çözünürlük sunarak, zorlu proses kontrol uygulamalarında performanslarını artırır ve temaslı probların doğrudan değiştirilmesine olanak tanır.
Bazı yeni IR sensörü tasarımlarında minyatür bir algılama kafası ve ayrı elektronikler kullanılır.Sensörler 22:1'e kadar optik çözünürlük elde edebiliyor ve herhangi bir soğutma gerekmeden 200°C'ye yaklaşan ortam sıcaklıklarına dayanabiliyor.Bu, kapalı alanlarda ve zorlu ortam koşullarında çok küçük nokta boyutlarının doğru ölçümüne olanak tanır.Sensörler hemen hemen her yere kurulabilecek kadar küçüktür ve zorlu endüstriyel işlemlere karşı koruma sağlamak için paslanmaz çelik bir muhafazaya yerleştirilebilir.IR sensörü elektroniklerindeki yenilikler aynı zamanda emisyon, örnekleme ve tutma, tepe tutma, vadi tutma ve ortalama alma işlevleri dahil olmak üzere sinyal işleme yeteneklerini de geliştirmiştir.Bazı sistemlerde, bu değişkenler daha fazla kolaylık sağlamak amacıyla uzak kullanıcı arayüzünden ayarlanabilir.
Son kullanıcılar artık motorlu, uzaktan kumandalı değişken hedef odaklı IR termometreleri seçebiliyor.Bu özellik, ölçüm hedeflerinin odağının, cihazın arkasında manuel olarak veya bir RS-232/RS-485 PC bağlantısı aracılığıyla uzaktan hızlı ve doğru şekilde ayarlanmasına olanak tanır.
Uzaktan kumandalı değişken hedef odaklı IR sensörleri, her uygulama gereksinimine göre yapılandırılabilir ve böylece yanlış kurulum olasılığı azalır.Mühendisler, kendi ofislerinin güvenliğinden sensörün ölçüm hedefi odağına ince ayar yapabilir ve anında düzeltici önlem almak için süreçlerindeki sıcaklık değişimlerini sürekli olarak gözlemleyip kaydedebilirler.
Tedarikçiler, sistemlere saha kalibrasyon yazılımı sağlayarak, kullanıcıların sensörleri yerinde kalibre etmelerine olanak tanıyarak kızılötesi sıcaklık ölçümünün çok yönlülüğünü daha da artırıyor.Ayrıca yeni IR sistemleri, hızlı bağlantı kesme konnektörleri ve terminal bağlantıları dahil olmak üzere fiziksel bağlantı için farklı araçlar sunar;yüksek ve düşük sıcaklık ölçümü için farklı dalga boyları;ve miliamper, milivolt ve termokupl sinyal seçenekleri.
Enstrümantasyon tasarımcıları, emisyon belirsizliğinden kaynaklanan hataları en aza indiren kısa dalga boyu birimleri geliştirerek IR sensörleriyle ilgili emisyon sorunlarına yanıt verdiler.Bu cihazlar, hedef malzemedeki emisyon değişikliklerine geleneksel yüksek sıcaklık sensörleri kadar duyarlı değildir.Bu nedenle, değişen sıcaklıklarda, değişen hedeflerde daha doğru okumalar sağlarlar.
Otomatik emisyon düzeltme moduna sahip IR sıcaklık ölçüm sistemleri, üreticilerin sık ürün değişikliklerine uyum sağlayacak şekilde önceden tanımlanmış tarifler oluşturmasına olanak tanır.Ölçüm hedefi içindeki termal düzensizlikleri hızlı bir şekilde belirleyerek kullanıcının ürün kalitesini ve tekdüzeliğini iyileştirmesine, hurdayı azaltmasına ve çalışma verimliliğini artırmasına olanak tanır.Bir arıza veya kusur meydana gelirse sistem, düzeltici eyleme izin vermek için bir alarmı tetikleyebilir.
Gelişmiş kızılötesi algılama teknolojisi aynı zamanda üretim süreçlerinin kolaylaştırılmasına da yardımcı olabilir.Operatörler mevcut sıcaklık ayar noktası listesinden bir parça numarası seçebilir ve her bir tepe sıcaklık değerini otomatik olarak kaydedebilir.Bu çözüm, sıralamayı ortadan kaldırır ve çevrim sürelerini artırır.Ayrıca ısıtma bölgelerinin kontrolünü optimize eder ve üretkenliği artırır.
Termoformerlerin, otomatik kızılötesi sıcaklık ölçüm sisteminin yatırım getirisini tam olarak analiz edebilmeleri için belirli temel faktörlere bakmaları gerekir.Neticede maliyetlerin azaltılması, zaman, enerji ve meydana gelebilecek hurda azaltımı miktarının yanı sıra, ısıyla şekillendirme prosesinden geçen her bir tabaka hakkında bilgi toplama ve raporlama yeteneğinin dikkate alınması anlamına gelir.Otomatik IR algılama sisteminin genel faydaları şunlardır:
• Kalite belgeleri ve ISO uyumluluğu için üretilen her parçanın termal görüntüsünü arşivleme ve müşterilere sunma yeteneği.
Temassız kızılötesi sıcaklık ölçümü yeni bir teknoloji değildir, ancak son yenilikler maliyetleri azalttı, güvenilirliği artırdı ve daha küçük ölçüm birimlerine olanak sağladı.IR teknolojisini kullanan termoformerler, üretim iyileştirmelerinden ve hurdanın azaltılmasından yararlanır.Parçaların kalitesi de artıyor çünkü üreticiler termoform makinelerinden daha eşit bir kalınlık elde ediyorlar.
For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za
Gönderim zamanı: Ağu-19-2019