A konzisztens, pontos hőmérsékletmérés kritikus fontosságú a műanyagiparban a hőformázott termékek megfelelő befejezéséhez.Mind a helyhez kötött, mind a forgó hőformázási alkalmazásokban az alacsony alakítási hőmérséklet feszültséget okoz a formált alkatrészben, míg a túl magas hőmérséklet problémákat okozhat, például hólyagosodást, szín- vagy fényvesztést.
Ebben a cikkben megvitatjuk, hogy az infravörös (IR) érintésmentes hőmérsékletmérés fejlődése nem csak segíti a hőformázási műveleteket gyártási folyamataik és üzleti eredményeik optimalizálásában, hanem lehetővé teszi a végtermékek minőségére és megbízhatóságára vonatkozó ipari szabványoknak való megfelelést is.
A hőformázás az a folyamat, amelynek során a hőre lágyuló műanyag lapot melegítéssel puhává és hajlékonysá teszik, majd háromdimenziós alakra kényszerítve biaxiálisan deformálják.Ez a folyamat végbemehet penészgomba jelenlétében vagy hiányában.A hőre lágyuló lemez felmelegítése a hőformázási művelet egyik legfontosabb lépése.Az alakítógépek jellemzően szendvics típusú fűtőtesteket használnak, amelyek a lemezanyag feletti és alatti infravörös fűtőelemekből állnak.
A hőre lágyuló lemez maghőmérséklete, vastagsága és a gyártási környezet hőmérséklete egyaránt befolyásolja, hogy a műanyag polimer láncok hogyan alakulnak formázható állapotba, és hogyan alakulnak át félkristályos polimer szerkezetté.A végső fagyasztott molekulaszerkezet meghatározza az anyag fizikai jellemzőit, valamint a végtermék teljesítményét.
Ideális esetben a hőre lágyuló lemeznek egyenletesen kell felmelegednie a megfelelő formázási hőmérsékletre.A lemez ezután egy formázóállomásra kerül, ahol egy berendezés a formához nyomja, hogy kialakítsa az alkatrészt, vákuum vagy sűrített levegő segítségével, néha mechanikus dugó segítségével.Végül az alkatrész kilökődik a formából a folyamat hűtési szakaszához.
A hőformázó gyártás nagy része tekercselőtolásos gépekkel történik, míg a lapos előtolású gépek kisebb volumenű alkalmazásokra szolgálnak.Nagyon nagy volumenű műveleteknél indokolt lehet egy teljesen integrált, soros, zárt hurkú hőformázó rendszer.A sor műanyag nyersanyagot fogad, és az extruderek közvetlenül a hőformázó gépbe táplálják be.
A hőformázó szerszámok bizonyos típusai lehetővé teszik a formázott cikk levágását a hőformázó gépen belül.Ezzel a módszerrel nagyobb vágási pontosság érhető el, mivel a terméket és a csontvázat nem kell áthelyezni.Alternatívaként a kialakított lap közvetlenül a vágóállomásra mutat.
A nagy gyártási mennyiség jellemzően megköveteli egy alkatrész-lerakó integrálását a hőformázó géppel.Halmozás után a kész cikkeket dobozokba csomagolják, hogy elszállítják a végfelhasználóhoz.A leválasztott csontváztörmeléket egy tüskére tekercseljük fel a későbbi aprításhoz, vagy a hőformázó géppel egy vonalban halad át egy aprítógépen.
A nagylemez hőformázása egy bonyolult művelet, amely érzékeny a zavarokra, ami nagymértékben növelheti a kiselejtezett alkatrészek számát.Napjaink szigorú követelményei az alkatrészfelület minőségére, a vastagság pontosságára, a ciklusidőre és a hozamra, valamint az új tervezői polimerek és többrétegű lemezek kis feldolgozási időtartama arra késztették a gyártókat, hogy keressenek módokat a folyamat ellenőrzésének javítására.
A hőformázás során a lemez melegítése sugárzással, konvekcióval és vezetéssel történik.Ezek a mechanizmusok nagy bizonytalanságot, valamint időbeli eltéréseket és nemlinearitást okoznak a hőátadás dinamikájában.Ezenkívül a lemezmelegítés egy térben elosztott folyamat, amelyet legjobban parciális differenciálegyenletek írnak le.
A hőformázáshoz precíz, többzónás hőmérsékleti térképre van szükség az összetett részek kialakítása előtt.Ezt a problémát tetézi az a tény, hogy a hőmérsékletet jellemzően a fűtőelemeken szabályozzák, míg a fő folyamatváltozó a lemez vastagságán belüli hőmérséklet-eloszlás.
Például egy amorf anyag, mint például a polisztirol, általában megőrzi sértetlenségét, ha formálási hőmérsékletére hevítik a nagy olvadási szilárdság miatt.Ennek köszönhetően könnyen kezelhető és formázható.Amikor egy kristályos anyagot hevítünk, az olvadáspont elérésekor drámaibban szilárdból folyékonyra változik, ami nagyon szűkre szabja a formálási hőmérsékleti ablakot.
A környezeti hőmérséklet változása is problémákat okoz a hőformázásban.A próba és hiba módszere a tekercselőtolási sebesség megtalálására az elfogadható díszlécek előállításához nem bizonyulhat megfelelőnek, ha a gyári hőmérséklet megváltozik (azaz a nyári hónapokban).A 10°C-os hőmérsékletváltozás jelentősen befolyásolhatja a teljesítményt a nagyon szűk alakítási hőmérséklet-tartomány miatt.
Hagyományosan a hőformázók speciális kézi technikákra támaszkodtak a lemez hőmérsékletének szabályozására.Ez a megközelítés azonban gyakran a kívánt eredménynél kevesebbet hoz a termék konzisztenciája és minősége tekintetében.A kezelőknek nehéz kiegyensúlyozási tevékenységük van, ami magában foglalja a lemez mag- és felületi hőmérséklete közötti különbség minimalizálását, miközben biztosítja, hogy mindkét terület az anyag minimális és maximális formázási hőmérsékletén belül maradjon.
Ezenkívül a műanyag fóliával való közvetlen érintkezés nem praktikus a hőformázás során, mert foltokat okozhat a műanyag felületeken, és elfogadhatatlan reakcióidőket okozhat.
A műanyagipar egyre inkább felfedezi az érintésmentes infravörös technológia előnyeit a folyamat hőmérsékletének mérésében és szabályozásában.Az infravörös alapú érzékelő megoldások hasznosak a hőmérséklet mérésére olyan körülmények között, amikor a hőelemek vagy más szonda típusú érzékelők nem használhatók, vagy nem adnak pontos adatokat.
Az érintésmentes infravörös hőmérők gyorsan és hatékonyan monitorozhatók a gyorsan mozgó folyamatok hőmérsékletén, közvetlenül a termék hőmérsékletét mérve a sütő vagy szárító helyett.A felhasználók ezután könnyen beállíthatják a folyamatparamétereket az optimális termékminőség biztosítása érdekében.
A hőformázó alkalmazásokhoz az automatizált infravörös hőmérséklet-figyelő rendszer jellemzően egy kezelői felületet és egy kijelzőt tartalmaz a hőformázó kemencéből származó folyamatmérésekhez.Az infravörös hőmérő 1%-os pontossággal méri a forró, mozgó műanyag lapok hőmérsékletét.A beépített mechanikus relékkel ellátott digitális panelmérő kijelzi a hőmérsékleti adatokat, és riasztási jeleket ad ki, ha eléri a beállított hőmérsékletet.
Az infravörös rendszerszoftver segítségével a hőformázók beállíthatják a hőmérséklet- és teljesítménytartományokat, valamint az emissziós és riasztási pontokat, majd valós időben figyelhetik a hőmérsékleti értékeket.Amikor a folyamat eléri a beállított hőmérsékleti értéket, egy relé zár, és jelzőfényt vagy hangjelzést ad a ciklus vezérléséhez.A folyamat hőmérsékleti adatai archiválhatók vagy exportálhatók más alkalmazásokba elemzés és folyamatdokumentáció céljából.
Az infravörös mérésekből származó adatoknak köszönhetően a gyártósor kezelői meg tudják határozni az optimális sütőbeállítást, hogy a lap a legrövidebb idő alatt teljesen telítődjön anélkül, hogy a középső rész túlmelegedne.A pontos hőmérsékleti adatok gyakorlati tapasztalatokhoz való hozzáadásának eredményeként nagyon kevés selejtezéssel lehet drapériaformázni.A vastagabb vagy vékonyabb anyagú, nehezebb projekteknél pedig egyenletesebb a végső falvastagság, ha a műanyagot egyenletesen melegítik.
Az infravörös érzékelő technológiával rendelkező hőformázó rendszerek a hőre lágyuló öntési folyamatokat is optimalizálhatják.Ezekben a folyamatokban a kezelők néha túl melegen fűtik a sütőt, vagy túl sokáig hagynak alkatrészeket a formában.Az infravörös érzékelővel ellátott rendszer használatával konzisztens hűtési hőmérsékletet tarthatnak fenn a formák között, növelve a gyártási teljesítményt, és lehetővé téve az alkatrészek eltávolítását anélkül, hogy jelentős veszteséget okoznának ragadás vagy deformáció miatt.
Annak ellenére, hogy az érintés nélküli infravörös hőmérsékletmérés számos bizonyított előnyt kínál a műanyaggyártók számára, a műszerbeszállítók továbbra is új megoldásokat fejlesztenek ki, tovább javítva az infravörös rendszerek pontosságát, megbízhatóságát és könnyű kezelhetőségét igényes gyártási környezetben.
Az infravörös hőmérők célzási problémáinak megoldására a műszergyártók olyan szenzorplatformokat fejlesztettek ki, amelyek integrált objektíven keresztüli célzást, valamint lézeres vagy videós célzást biztosítanak.Ez a kombinált megközelítés biztosítja a helyes célzást és célpont elhelyezést a legkedvezőtlenebb körülmények között is.
A hőmérők egyidejű valós idejű videofigyelést és automatikus képrögzítést és -tárolást is tartalmazhatnak – így értékes új folyamatinformációkat szállítanak.A felhasználók gyorsan és egyszerűen készíthetnek pillanatfelvételeket a folyamatról, és belefoglalhatják a hőmérséklet- és idő-/dátumadatokat a dokumentációba.
A mai kompakt infravörös hőmérők kétszer akkora optikai felbontást kínálnak, mint a korábbi, terjedelmes érzékelőmodellek, megnövelve teljesítményüket az igényes folyamatvezérlési alkalmazásokban, és lehetővé teszik az érintkezőszondák közvetlen cseréjét.
Egyes új infravörös érzékelők miniatűr érzékelőfejet és külön elektronikát használnak.Az érzékelők akár 22:1 optikai felbontást is képesek elérni, és hűtés nélkül ellenállnak a 200°C-hoz közelítő környezeti hőmérsékletnek.Ez lehetővé teszi a nagyon kis foltok pontos mérését szűk helyeken és nehéz környezeti feltételek mellett.Az érzékelők elég kicsik ahhoz, hogy szinte bárhol felszerelhetők legyenek, és rozsdamentes acél házba helyezhetők, hogy megvédjék őket a kemény ipari folyamatoktól.Az infravörös érzékelő elektronikájának innovációi javították a jelfeldolgozási képességeket is, beleértve az emissziós, mintavételi és tartási, csúcstartási, völgytartási és átlagolási funkciókat.Egyes rendszereknél ezek a változók a nagyobb kényelem érdekében távoli felhasználói felületről állíthatók be.
A végfelhasználók most választhatnak infravörös hőmérőket motoros, távirányítható, változtatható célfókusszal.Ez a képesség lehetővé teszi a mérési célpontok fókuszának gyors és pontos beállítását, akár manuálisan a műszer hátulján, akár távolról egy RS-232/RS-485 PC-kapcsolaton keresztül.
A távvezérelhető változó célfókuszú infravörös érzékelők az egyes alkalmazási követelményeknek megfelelően konfigurálhatók, csökkentve a helytelen telepítés lehetőségét.A mérnökök saját irodájuk biztonságában finomhangolhatják az érzékelő mérési célpontját, és folyamatosan megfigyelhetik és rögzíthetik a folyamat során a hőmérséklet-ingadozásokat az azonnali korrekciós intézkedések megtétele érdekében.
A beszállítók tovább javítják az infravörös hőmérsékletmérés sokoldalúságát azáltal, hogy a rendszereket helyszíni kalibrációs szoftverrel látják el, amely lehetővé teszi a felhasználók számára az érzékelők helyszíni kalibrálását.Ráadásul az új infravörös rendszerek különféle módokat kínálnak a fizikai csatlakoztatáshoz, beleértve a gyorscsatlakozókat és a terminálcsatlakozásokat;különböző hullámhosszok magas és alacsony hőmérsékletű mérésekhez;valamint milliamper, millivolt és hőelem jelek választéka.
A műszertervezők az infravörös érzékelőkkel kapcsolatos emissziós problémákra rövid hullámhosszú egységeket fejlesztettek ki, amelyek minimalizálják az emissziós tényező bizonytalansága miatti hibákat.Ezek az eszközök nem annyira érzékenyek a célanyag emissziós tényezőjének változásaira, mint a hagyományos, magas hőmérsékletű érzékelők.Mint ilyenek, pontosabb leolvasást biztosítanak a különböző célpontokon változó hőmérsékleten.
Az automatikus emissziós korrekciós móddal rendelkező infravörös hőmérsékletmérő rendszerek lehetővé teszik a gyártók számára, hogy előre meghatározott receptúrákat állítsanak be, hogy alkalmazkodjanak a gyakori termékváltoztatásokhoz.A mérési célon belüli termikus szabálytalanságok gyors azonosításával lehetővé teszik a felhasználó számára, hogy javítsa a termék minőségét és egyenletességét, csökkentse a selejt mennyiségét és javítsa a működési hatékonyságot.Ha hiba vagy hiba lép fel, a rendszer riasztást indíthat el, hogy lehetővé tegye a korrekciós intézkedéseket.
A továbbfejlesztett infravörös érzékelő technológia a gyártási folyamatok egyszerűsítését is segítheti.A kezelők kiválaszthatnak egy cikkszámot egy meglévő hőmérséklet-alapjellistából, és automatikusan rögzíthetnek minden csúcshőmérséklet-értéket.Ez a megoldás kiküszöböli a válogatást és megnöveli a ciklusidőket.Ezenkívül optimalizálja a fűtési zónák szabályozását és növeli a termelékenységet.
Ahhoz, hogy a hőformázók teljes mértékben elemezhessék az automatizált infravörös hőmérsékletmérő rendszer beruházásainak megtérülését, bizonyos kulcstényezőket kell figyelembe venniük.Az alsó sorban lévő költségek csökkentése azt jelenti, hogy figyelembe kell venni az idő, az energia és a selejtcsökkentés mennyiségét, valamint azt, hogy a hőformázási folyamaton áthaladó lapokon információkat gyűjtsünk és jelentsünk.Az automatizált infravörös érzékelőrendszer általános előnyei a következők:
• Képes archiválni és az ügyfelek számára hőképet biztosítani minden gyártott alkatrészről a minőségi dokumentáció és az ISO megfelelőség érdekében.
Az érintésmentes infravörös hőmérsékletmérés nem új technológia, de a legújabb innovációk csökkentették a költségeket, növelték a megbízhatóságot, és kisebb mértékegységeket tettek lehetővé.Az infravörös technológiát alkalmazó hőformázók előnyére válnak a gyártási fejlesztések és a hulladék mennyiségének csökkentése.Az alkatrészek minősége is javul, mert a gyártók egyenletesebb vastagságot kapnak hőformázó gépeikből.
For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za
Feladás időpontja: 2019.08.19