Järjepidev ja täpne temperatuuri mõõtmine on plastitööstuses ülioluline, et tagada termovormitud toodete õige viimistlus.Nii statsionaarsetes kui ka pöörlevates termovormimisrakendustes tekitab madal vormimistemperatuur vormitud detailis pingeid, samas kui liiga kõrged temperatuurid võivad põhjustada selliseid probleeme nagu villide teke ning värvi või läike kadu.
Selles artiklis käsitleme seda, kuidas infrapuna (IR) kontaktivaba temperatuuri mõõtmise edusammud mitte ainult ei aita termovormimistoimingutel optimeerida nende tootmisprotsesse ja äritulemusi, vaid võimaldavad ka järgida lõpptoote kvaliteedi ja töökindluse tööstusstandardeid.
Termovormimine on protsess, mille käigus termoplastne leht muudetakse kuumutamisel pehmeks ja painduvaks ning kaheteljeliselt deformeeritakse, surudes selle kolmemõõtmeliseks.See protsess võib toimuda hallituse olemasolul või puudumisel.Termoplastse lehe kuumutamine on termovormimise üks olulisemaid etappe.Vormimismasinad kasutavad tavaliselt sandwich-tüüpi küttekehasid, mis koosnevad lehtmaterjali kohal ja all olevatest infrapunasoojendite paneelidest.
Termoplastse lehe südamiku temperatuur, selle paksus ja tootmiskeskkonna temperatuur mõjutavad kõik seda, kuidas plastist polümeerketid voolavad vormitavasse olekusse ja muutuvad poolkristalliliseks polümeerstruktuuriks.Lõplik külmutatud molekulaarstruktuur määrab nii materjali füüsikalised omadused kui ka lõpptoote jõudluse.
Ideaalis peaks termoplastne leht soojenema ühtlaselt sobiva vormimistemperatuurini.Seejärel kantakse leht vormimisjaama, kus seade surub selle osa moodustamiseks vastu vormi, kasutades kas vaakumit või surveõhku, mõnikord mehaanilise pistiku abil.Lõpuks väljub osa vormist protsessi jahutamisetapis.
Suurem osa termovormimise toodangust toimub rullsöötmismasinatega, samas kui lehtsöötmismasinad on ette nähtud väiksemate rakenduste jaoks.Väga suure mahuga operatsioonide puhul võib õigustada täielikult integreeritud, in-line, suletud ahelaga termovormimissüsteemi.Liin võtab vastu tooraine plasti ja ekstruuderid söödavad otse termovormimismasinasse.
Teatud tüüpi termovormimisriistad võimaldavad vormitud toote kärpimist termovormimismasinas.Seda meetodit kasutades on võimalik suurem lõiketäpsus, kuna toode ja luustiku jäägid ei vaja ümberpaigutamist.Alternatiivid on sellised, kus moodustatud leht indekseerib otse kärpimisjaama.
Suur tootmismaht nõuab tavaliselt osade virnastaja integreerimist termovormimismasinaga.Pärast virnastamist pakitakse valmistooted lõppkliendile transportimiseks kastidesse.Eraldatud skeletijäägid keritakse järgnevaks tükeldamiseks mandrillile või läbivad termovormimismasinaga samaaegselt hakkimismasina.
Suure lehe termovormimine on keeruline toiming, mis on vastuvõtlik häiretele, mis võib oluliselt suurendada tagasilükatud osade arvu.Tänapäeva ranged nõuded detailide pinna kvaliteedile, paksuse täpsusele, tsükliajale ja saagisusele, millele lisandub uute disainitud polümeeride ja mitmekihiliste lehtede väike töötlemisaken, on ajendanud tootjaid otsima võimalusi selle protsessi kontrolli parandamiseks.
Termovormimise ajal toimub lehtede kuumutamine kiirguse, konvektsiooni ja juhtivuse kaudu.Need mehhanismid tekitavad soojusülekande dünaamikas palju ebakindlust, samuti ajamuutusi ja mittelineaarsust.Lisaks on lehtede kuumutamine ruumiliselt jaotatud protsess, mida kirjeldavad kõige paremini osalised diferentsiaalvõrrandid.
Termovormimine nõuab täpset mitmetsoonilist temperatuurikaarti enne keerukate osade moodustamist.Seda probleemi süvendab asjaolu, et temperatuuri reguleeritakse tavaliselt kütteelementidel, samas kui temperatuuri jaotus lehe paksuses on protsessi peamine muutuja.
Näiteks amorfne materjal, nagu polüstüreen, säilitab suure sulatugevuse tõttu üldiselt oma terviklikkuse, kui seda kuumutatakse vormimistemperatuurini.Tänu sellele on seda lihtne käsitseda ja vormida.Kui kristalset materjali kuumutatakse, muutub see sulamistemperatuuri saavutamisel tahkest ainest dramaatilisemalt vedelaks, muutes moodustumise temperatuuriakna väga kitsaks.
Ka ümbritseva õhu temperatuuri muutused põhjustavad probleeme termovormimisel.Katse-eksituse meetod rulli etteandekiiruse leidmiseks vastuvõetavate liistude tootmiseks võib osutuda ebapiisavaks, kui tehase temperatuur peaks muutuma (st suvekuudel).Temperatuurimuutus 10°C võib väga kitsa vormimistemperatuuri vahemiku tõttu väljundit oluliselt mõjutada.
Traditsiooniliselt on termovormijad lehe temperatuuri reguleerimiseks tuginenud spetsiaalsetele käsitsi tehtavatele tehnikatele.Kuid see lähenemisviis annab sageli toote järjepidevuse ja kvaliteedi osas soovitud tulemusi.Operaatoritel on keeruline tasakaalustamine, mis hõlmab lehe südamiku ja pinna temperatuuride erinevuse minimeerimist, tagades samas, et mõlemad alad jäävad materjali minimaalse ja maksimaalse vormimistemperatuuri piiridesse.
Lisaks on otsene kontakt plastlehega termovormimisel ebapraktiline, kuna see võib põhjustada plastpindadele plekke ja vastuvõetamatuid reageerimisaegu.
Plastitööstus avastab järjest enam kontaktivaba infrapunatehnoloogia eeliseid protsessi temperatuuri mõõtmisel ja juhtimisel.Infrapuna-põhised sensorlahendused on kasulikud temperatuuri mõõtmiseks tingimustes, kus termopaare või muid sonditüüpi andureid ei saa kasutada või need ei anna täpseid andmeid.
Kontaktivabasid IR-termomeetreid saab kasutada kiiresti ja tõhusalt kiiresti liikuvate protsesside temperatuuri jälgimiseks, mõõtes toote temperatuuri otse ahju või kuivati asemel.Seejärel saavad kasutajad protsessi parameetreid hõlpsalt reguleerida, et tagada toote optimaalne kvaliteet.
Termovormimisrakenduste jaoks sisaldab automatiseeritud infrapuna temperatuuri jälgimise süsteem tavaliselt operaatoriliidest ja kuvarit termovormimisahju protsessi mõõtmiseks.IR-termomeeter mõõdab kuumade liikuvate plastlehtede temperatuuri 1% täpsusega.Sisseehitatud mehaaniliste releedega digitaalne paneelarvesti kuvab temperatuuriandmeid ja väljastab häiresignaale, kui seatud temperatuur on saavutatud.
Infrapunasüsteemi tarkvara abil saavad termovormijad seada temperatuuri- ja väljundvahemikke, aga ka kiirgus- ja häirepunkte ning seejärel jälgida temperatuurinäitu reaalajas.Kui protsess saavutab seatud temperatuuri, sulgub relee ja käivitab tsükli juhtimiseks märgutule või helisignaali.Protsessi temperatuuriandmeid saab arhiveerida või eksportida teistesse rakendustesse analüüsimiseks ja protsessi dokumenteerimiseks.
Tänu IR-mõõtmiste andmetele saavad tootmisliini operaatorid määrata ahju optimaalse seadistuse, et leht võimalikult lühikese aja jooksul täielikult küllastuda ilma keskmist osa ülekuumenemata.Täpsete temperatuuriandmete lisamine praktilisele kogemusele võimaldab drapeeringut vormida väga väheste praakidega.Ja paksema või õhema materjaliga keerulisematel projektidel on ühtlasem lõplik seinapaksus, kui plast on ühtlaselt kuumutatud.
IR-sensortehnoloogiaga termovormimissüsteemid võivad optimeerida ka termoplasti vormimise protsessi.Nende protsesside käigus panevad operaatorid mõnikord ahju liiga kuumaks või jätavad osad vormi liiga kauaks.Infrapunasensoriga süsteemi kasutades suudavad nad hoida vormide vahel ühtlast jahutustemperatuuri, suurendades tootmisvõimsust ja võimaldades osi eemaldada ilma märkimisväärsete kadudeta kleepumise või deformatsiooni tõttu.
Kuigi kontaktivaba infrapuna temperatuuri mõõtmine pakub plastitootjatele palju tõestatud eeliseid, jätkavad mõõteriistade tarnijad uute lahenduste väljatöötamist, parandades veelgi IR-süsteemide täpsust, töökindlust ja kasutusmugavust nõudlikes tootmiskeskkondades.
IR-termomeetrite nägemisprobleemide lahendamiseks on instrumentide ettevõtted välja töötanud anduriplatvormid, mis pakuvad integreeritud läbi objektiivi sihtmärki, lisaks kas laser- või videovaatlust.See kombineeritud lähenemine tagab õige sihtimise ja sihtmärgi asukoha kõige ebasoodsamas olukorras.
Termomeetrid võivad sisaldada ka samaaegset reaalajas videoseiret ning automaatset piltide salvestamist ja salvestamist, pakkudes seega väärtuslikku uut protsessiteavet.Kasutajad saavad kiiresti ja lihtsalt teha protsessist hetktõmmiseid ning lisada oma dokumentatsiooni temperatuuri ja kellaaja/kuupäeva teabe.
Tänapäeva kompaktsed infrapunatermomeetrid pakuvad kaks korda suuremat optilist eraldusvõimet kui varasemad mahukad andurimudelid, suurendades nende jõudlust nõudlikes protsessijuhtimisrakendustes ja võimaldades kontaktandureid otse asendada.
Mõned uued IR-anduri konstruktsioonid kasutavad miniatuurset anduripead ja eraldi elektroonikat.Andurid suudavad saavutada kuni 22:1 optilist eraldusvõimet ja taluvad 200°C-ni lähenevat ümbritsevat temperatuuri ilma igasuguse jahutuseta.See võimaldab kitsastes ruumides ja keerulistes keskkonnatingimustes täpselt mõõta väga väikeseid kohti.Andurid on piisavalt väikesed, et neid saaks paigaldada peaaegu kõikjale, ja neid saab paigutada roostevabast terasest korpusesse, et kaitsta neid karmide tööstusprotsesside eest.Innovatsioonianduri elektroonika uuendused on parandanud ka signaalitöötluse võimalusi, sealhulgas kiirgusvõime, proovivõtu ja hoidmise, piigi hoidmise, oru hoidmise ja keskmistamise funktsioone.Mõne süsteemi puhul saab neid muutujaid mugavuse huvides reguleerida kaugkasutajaliidese kaudu.
Lõppkasutajad saavad nüüd valida IR-termomeetrid, millel on mootoriga kaugjuhitav muudetava sihtmärgi teravustamine.See võimalus võimaldab kiiresti ja täpselt reguleerida mõõteobjektide fookust kas käsitsi instrumendi tagaosas või kaugjuhtimisega arvutiühenduse RS-232/RS-485 kaudu.
Kaugjuhitava muudetava sihtmärgi teravustusega infrapunasensoreid saab konfigureerida vastavalt iga rakenduse nõudele, vähendades vale paigaldamise võimalust.Insenerid saavad anduri mõõtmisobjekti fookust oma kontori turvalisusest lähtudes peenhäälestada ning pidevalt jälgida ja salvestada protsessi temperatuurimuutusi, et võtta kohesed parandusmeetmed.
Tarnijad täiustavad infrapuna temperatuuri mõõtmise mitmekülgsust veelgi, varustades süsteeme väljakalibreerimise tarkvaraga, mis võimaldab kasutajatel andureid kohapeal kalibreerida.Lisaks pakuvad uued IR-süsteemid füüsiliseks ühendamiseks erinevaid vahendeid, sealhulgas kiirlahutuspistikuid ja terminaliühendusi;erinevad lainepikkused kõrge ja madala temperatuuri mõõtmiseks;ja valik milliamprite, millivoltide ja termopaaride signaale.
Instrumentide disainerid on reageerinud IR-anduritega seotud emissiooniprobleemidele, töötades välja lühikese lainepikkuse ühikud, mis minimeerivad kiirguse ebakindlusest tulenevaid vigu.Need seadmed ei ole sihtmaterjali kiirgusvõime muutuste suhtes nii tundlikud kui tavalised kõrge temperatuuriandurid.Sellisena annavad need erinevatel temperatuuridel erinevate sihtmärkide täpsemad näidud.
IR-temperatuuri mõõtmissüsteemid koos automaatse emissioonikorrektsiooni režiimiga võimaldavad tootjatel seadistada etteantud retsepte, et kohandada toote sagedasi muudatusi.Tuvastades kiiresti mõõteobjekti termilised ebakorrapärasused, võimaldavad need kasutajal parandada toote kvaliteeti ja ühtlust, vähendada jääke ja parandada töö efektiivsust.Kui ilmneb rike või defekt, võib süsteem käivitada häire, et võimaldada parandusmeetmeid.
Täiustatud infrapunaanduri tehnoloogia võib samuti aidata tootmisprotsesse sujuvamaks muuta.Operaatorid saavad valida osa numbri olemasolevast temperatuuri seadepunktide loendist ja salvestada automaatselt iga tipptemperatuuri väärtuse.See lahendus välistab sorteerimise ja pikendab tsükliaega.Samuti optimeerib see küttetsoonide juhtimist ja suurendab tootlikkust.
Selleks, et termovormijad saaksid automatiseeritud infrapuna temperatuuri mõõtmise süsteemi investeeringutasuvust täielikult analüüsida, peavad nad vaatama teatud võtmetegureid.Alumiste kulude vähendamine tähendab aja, energia ja praagi vähendamise võimaliku hulga arvestamist, samuti võimalust koguda teavet iga termovormimisprotsessi läbiva lehe kohta ja sellest aru anda.Automatiseeritud IR-andurisüsteemi üldised eelised hõlmavad järgmist:
• Võimalus arhiveerida ja pakkuda klientidele termopilti igast valmistatud osast kvaliteedidokumentatsiooni ja ISO vastavuse tagamiseks.
Kontaktivaba infrapuna temperatuuri mõõtmine ei ole uus tehnoloogia, kuid hiljutised uuendused on vähendanud kulusid, suurendanud töökindlust ja võimaldanud väiksemaid mõõtühikuid.IR-tehnoloogiat kasutavad termovormijad saavad kasu tootmise täiustamisest ja jääkide vähendamisest.Samuti paraneb osade kvaliteet, kuna tootjad saavad termovormimismasinatest ühtlasema paksuse.
For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za
Postitusaeg: 19. august 2019