چرا کنترل دقیق دما در قالب گیری اهمیت دارد؟

در دنیای پرمخاطره قالب‌گیری تزریق پلاستیک، حتی یک تغییر کوچک در دما می‌تواند کل تولید را خراب کند. یک طراح قالب با تجربه اخیراً یک داستان ترسناک کلاسیک را تعریف کرده است که هنوز هم بسیاری از افراد را در این تجارت می ترساند. حفره‌های نزدیک به دروازه در طول یک کار حساس از قطعات خودرو با دقت بسیار بالا پر شده و بسته‌بندی می‌شوند و مواردی با آینه‌ای{4}}مانند پوشش سطح و دقت ابعادی در 0.01 میلی‌متر را می‌دهند. با این حال، حفره‌هایی که در دورترین فاصله از خط جریان قرار داشتند، همچنان دارای علائم فرورفتگی سرسخت بودند، که آن فرورفتگی‌های آزاردهنده سطحی است که به این معنی است که بسته‌بندی به درستی انجام نشده است، هوا به دام افتاده است، یا خنک‌کننده یکنواخت نبوده است. بشکه و کنترل کننده روی دستگاه دقیقاً در محدوده قابل قبول 280 تا 300 درجه تنظیم شدند، برگه اطلاعات مواد به طور کامل رعایت شد، و منیفولد دونده گرم{10}به نظر متعادل به نظر می رسید. چه کسی آن را انجام داد؟ گرما به طور یکنواخت در سراسر خود فولاد قالب پخش نمی شود.

این تنها بار نیست که این اتفاق افتاده است. بخاری کارتریجی پنهان در داخل قالب یا منیفولد گاهی اوقات تنها چیزی است که ضایعات را از سود در مغازه‌های قالب‌گیری تزریقی، خطوط بسته‌بندی و سیستم‌های دونده داغ که در دمای 300 درجه برای مدت طولانی کار می‌کنند، جدا می‌کند. اگرچه ممکن است از بیرون یکسان به نظر برسند، نحوه ساخت داخل میله‌های گرمایش "خاموش-" عمومی بر روی پخش یکنواخت گرما یا ایجاد گرادیان‌های حرارتی غیرقابل تشخیص که حتی قبل از بیرون آمدن به قطعات آسیب می‌رساند، تاثیر می‌گذارد.


معماری داخلی بخاری کارتریجی چیزی است که باعث می شود آن را با اطمینان کار کند. یک واحد{1}}بالا با یک سیم مقاومت نیکل-کروم (NiCr) شروع می‌شود که با دقت بسیار دور یک هسته سرامیکی پیچیده می‌شود. سپس، پودر اکسید منیزیم با خلوص بالا (MgO) تحت فشار بیش از 50000 psi در اطراف سیم بسته بندی می شود. MgO متراکم هم به عنوان عایق الکتریکی و هم به عنوان رسانای حرارتی عمل می کند، و به طور موثر هر وات تولید شده توسط سیم را به سمت بیرون به غلاف فولاد ضد زنگ- یا Incoloy هدایت می کند. حفره‌های هوا زمانی پدیدار می‌شوند که تراکم به خوبی انجام نشود، که این امر با بخاری‌های ارزان‌تر بسیار اتفاق می‌افتد. این شکاف‌های کوچک حرارت سیم را سخت‌تر می‌کنند، به این معنی که قسمت‌های خاصی از سیم داغ‌تر می‌شوند در حالی که برخی دیگر سردتر می‌مانند. نتیجه نواحی داغی است که می‌توانند بیش از 350 درجه در داخل گرم شوند، که اکسیداسیون سیم را سرعت می‌بخشد و باعث می‌شود که خیلی زود بسوزد. همچنین نقاط سردی وجود دارد که دمای سطح قالب را 15 تا 30 درجه کاهش می دهد که برای ایجاد رد فرورفتگی یا خطوط جوش کافی است.

چگالی وات عدد مهم بعدی است که بسیاری از مهندسان به آن توجه کافی ندارند. با اندازه گیری وات در هر سانتی متر مربع (یا در هر اینچ مربع) از سطح گرم شده، میزان فشار عنصر بخاری را اندازه می گیرد. چگالی متوسط ​​وات 8 تا 12 وات بر سانتی متر مربع معمولاً برای فولاد قالبی که به طور مداوم در 300 درجه استفاده می شود، بهترین است. اگر دما را به بالای 18 وات بر سانتی‌متر مربع فشار دهید، دمای سیم داخلی می‌تواند 150 تا 200 درجه بالاتر از دمای غلاف افزایش یابد، که می‌تواند عمر سیم را از چند ماه به چند روز کاهش دهد. از سوی دیگر، اگر چگالی کمتر از 6 وات بر سانتی‌متر مربع باشد، بخاری باید با ولتاژ تقریباً کامل کار کند تا نقطه تنظیم را در طول فاز تزریق{11} جریان بالا حفظ کند. این باعث تنش ولتاژ و در نهایت خرابی مدار{13}}می شود. بهترین راه برای انجام این کار این است که طول دقیق ناحیه گرم شده را پیدا کنید، کل وات ها را بر مساحت سطح تقسیم کنید و هرگز از تراکم توصیه شده سازنده برای دما و تحمل تناسب تجاوز نکنید.

این اصول با عیب‌یابی{0}}در دنیای واقعی پشتیبانی می‌شوند. هنگامی که تکنسین ها برای اولین بار علائم سینک را روی حفره های دور می بینند، فکر اولیه آنها افزایش دمای قالب یا فشار بسته بندی است. اما افزایش دما اغلب نقاط داغ اطراف دروازه را بدتر می‌کند، که می‌تواند به رزین‌های حساس به حرارت مانند PEEK، PPS یا نایلون‌های با جریان بالا- آسیب برساند. تصویربرداری حرارتی از سطح قالب در طول چرخه حالت ثابت، اولین قدم در رویکرد تشخیص درست است. اگر نوارهای دما در تمام حفره ها در 3± درجه باشد، مجموعه بخاری به خوبی کار می کند. اگر باندهای دما بیش از 8± درجه خاموش باشند، تقریباً همیشه به دلیل بخاری کارتریج است. جایگزینی قطعات مشکوک با واحدهایی که دارای ساختاری نازک هستند-که در آن قطر غلاف به صورت مکانیکی پس از پر کردن کاهش می‌یابد{13}}با خلاص شدن از هر گونه شکاف هوا و اطمینان از تماس نزدیک سوراخ قالب با واحد، انتقال حرارت را افزایش می‌دهد.

انتخاب بخاری کارتریجی مناسب علاوه بر عمر طولانی و پایداری، می تواند در هزینه شما صرفه جویی کند. یک خرابی بخاری برنامه‌ریزی نشده در طول تولید 24 ساعته خودرو می‌تواند بین 15000 تا 40000 دلار هزینه از دست رفته، ضایعات و تعویض سریع داشته باشد. بخاری‌هایی با کیفیت بالا که می‌توانند به طور مداوم در دمای 300 درجه کار کنند، 18 تا 24 ماه کار می‌کنند، در حالی که مدل‌های عمومی فقط 4 تا 6 ماه کار می‌کنند. هنگامی که گرما به طور یکنواخت منتقل می شود، نیاز به بیش از حد جبرانی در کنترل کننده PID کاهش می یابد. در مطالعات موردی تأیید شده، این هزینه‌های برق را 8 تا 12 درصد کاهش می‌دهد.

انتخاب بخاری مناسب مستلزم مطالعه کامل چگونگی حرکت گرما در اشیا است. طراحان قالب باید به چیزی بیش از وات و چگالی فکر کنند. آنها همچنین باید در مورد قطر (معمولاً 6 تا 25 میلی متر)، طول،{4}سبک خروج سیم (مستقیم، زانویی 90 درجه، یا کابل زره پوش)، و مواد غلاف فکر کنند. غلاف های Incoloy 800 در شرایط خورنده یا دماهای نزدیک به 300 درجه بهتر از ضد زنگ 304 معمولی هستند زیرا در برابر اکسیداسیون مقاومت می کنند و رسانایی حرارتی را برای مدت طولانی تری حفظ می کنند. تنظیم ولتاژ-240 ولت یا 120 ولت{15}}همچنین بر میزان جریان کشیده شده و ایمن بودن سیم کشی تأثیر می گذارد. اکنون، تولیدکنندگان بزرگ خدمات شبیه‌سازی حرارتی با اجزای محدود را ارائه می‌دهند. این به مهندسان امکان می دهد قبل از برش فولاد، چگونگی جریان گرما را از طریق اشکال پیچیده قالب پیش بینی کنند.

در زمانی که تلورانس‌ها سخت‌تر می‌شوند و رزین‌های مهندسی عجیب‌تر می‌شوند، بخاری کارتریج دیگر یک کالای معمولی نیست، بلکه یک قطعه مهندسی شده دقیق-است که فرآیندها را پایدار نگه می‌دارد. دفعه بعد که یک دوره تولید متوقف شد زیرا "دما تنظیم شده است اما قطعات تنظیم نشده اند"، دستگاه یا مواد را سرزنش نکنید. در عوض، قالب را جدا کنید، بخاری ها را بیرون بیاورید و ببینید چگونه ساخته شده اند و چند وات دارند. گرمای بیشتر همیشه راه حل نیست. بهتر، گرمای هدفمندتر است. با خرید بخاری‌های کارتریجی که فقط برای کارکرد 300 درجه ساخته شده‌اند، با بسته‌بندی متراکم MgO، توزیع یکنواخت وات، و ساخت‌وساز قوی، قالب‌سازها برای همیشه از شر مشکل "نقطه داغ" خلاص می‌شوند. این کار باعث می‌شود زمان از کار افتادگی ناامیدکننده به خروجی ثابت-با کیفیت بالا تبدیل شود که باعث می‌شود مشتریان برگردند و نتیجه را سالم نگه می‌دارد.