Konsekventa, precīza temperatūras mērīšana ir būtiska plastmasas rūpniecībā, lai nodrošinātu pareizu termoformētu izstrādājumu apdari.Gan stacionāras, gan rotējošas termoformēšanas lietojumos zema formēšanas temperatūra rada spriegumus formētajā daļā, savukārt pārāk augsta temperatūra var izraisīt tādas problēmas kā burbuļu veidošanos un krāsas vai spīduma zudumu.
Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kā uzlabojumi infrasarkano staru (IR) bezkontakta temperatūras mērīšanā ne tikai palīdz termoformēšanas operācijām optimizēt ražošanas procesus un biznesa rezultātus, bet arī nodrošina atbilstību nozares standartiem attiecībā uz galaprodukta kvalitāti un uzticamību.
Termoformēšana ir process, kurā termoplastiskā loksne tiek padarīta mīksta un elastīga, karsējot, un tiek deformēta divpusēji, piespiežot to trīsdimensiju formā.Šis process var notikt pelējuma klātbūtnē vai bez tās.Termoplastiskās loksnes sildīšana ir viens no vissvarīgākajiem termoformēšanas posmiem.Formēšanas mašīnās parasti tiek izmantoti sendvičtipa sildītāji, kas sastāv no infrasarkano staru sildītāju paneļiem virs un zem lokšņu materiāla.
Termoplastiskās loksnes serdes temperatūra, tās biezums un ražošanas vides temperatūra ietekmē to, kā plastmasas polimēru ķēdes ieplūst formējamā stāvoklī un pārvēršas puskristāliskā polimēra struktūrā.Galīgā saldētā molekulārā struktūra nosaka materiāla fizikālās īpašības, kā arī galaprodukta veiktspēju.
Ideālā gadījumā termoplastiskajai loksnei vienmērīgi jāsakarst līdz atbilstošajai formēšanas temperatūrai.Pēc tam loksne tiek pārvietota uz formēšanas staciju, kur aparāts to piespiež pret veidni, lai izveidotu daļu, izmantojot vakuumu vai saspiestu gaisu, dažreiz ar mehāniskā spraudņa palīdzību.Visbeidzot, daļa tiek izmesta no veidnes procesa dzesēšanas posmā.
Lielāko daļu termoformēšanas ražo ar ruļļpadeves mašīnām, savukārt lokšņu padeves iekārtas ir paredzētas mazāka apjoma lietojumiem.Ar ļoti liela apjoma operācijām var attaisnot pilnībā integrētu, in-line, slēgta cikla termoformēšanas sistēmu.Līnija saņem izejmateriālu plastmasu un ekstrūderi padod tieši termoformēšanas mašīnā.
Noteiktu veidu termoformēšanas instrumenti ļauj apgriezt izveidoto izstrādājumu termoformēšanas mašīnā.Izmantojot šo metodi, ir iespējama lielāka griezuma precizitāte, jo izstrādājumam un skeleta lūžņiem nav nepieciešama pārcelšana.Alternatīvas ir tādas, kur izveidotā lapa indeksē tieši uz apgriešanas staciju.
Lielam ražošanas apjomam parasti ir jāintegrē detaļu krāvējs ar termoformēšanas mašīnu.Kad gatavie izstrādājumi ir sakrauti, tie tiek iesaiņoti kastēs, lai tos nogādātu gala patērētājam.Atdalītie skeleta lūžņi tiek uztīti uz mandri turpmākai smalcināšanai vai iziet cauri smalcināšanas iekārtai vienā līnijā ar termoformēšanas iekārtu.
Lielu lokšņu termoformēšana ir sarežģīta darbība, kas ir pakļauta traucējumiem, kas var ievērojami palielināt noraidīto detaļu skaitu.Mūsdienu stingrās prasības attiecībā uz detaļu virsmas kvalitāti, biezuma precizitāti, cikla laiku un ražu, kā arī nelielo jauno dizaineru polimēru un daudzslāņu lokšņu apstrādes logu, ir mudinājušas ražotājus meklēt veidus, kā uzlabot šī procesa kontroli.
Termoformēšanas laikā loksnes karsēšana notiek ar starojuma, konvekcijas un vadītspējas palīdzību.Šie mehānismi rada lielu nenoteiktību, kā arī laika variācijas un nelinearitātes siltuma pārneses dinamikā.Turklāt lokšņu karsēšana ir telpiski sadalīts process, ko vislabāk raksturo daļēji diferenciālvienādojumi.
Termoformēšanai ir nepieciešama precīza, vairāku zonu temperatūras karte pirms sarežģītu detaļu formēšanas.Šo problēmu sarežģī fakts, ka temperatūra parasti tiek kontrolēta pie sildelementiem, savukārt temperatūras sadalījums pa loksnes biezumu ir galvenais procesa mainīgais lielums.
Piemēram, amorfs materiāls, piemēram, polistirols, parasti saglabā savu integritāti, kad tas tiek uzkarsēts līdz veidošanās temperatūrai augstās kušanas stiprības dēļ.Rezultātā to ir viegli apstrādāt un veidot.Kad kristālisks materiāls tiek karsēts, tas dramatiskāk mainās no cietas uz šķidru, tiklīdz tiek sasniegta tā kušanas temperatūra, padarot veidošanās temperatūras logu ļoti šauru.
Apkārtējās temperatūras izmaiņas arī rada problēmas termoformēšanā.Izmēģinājumu un kļūdu metode ruļļa padeves ātruma atrašanai pieņemamu veidņu izgatavošanai var izrādīties nepietiekama, ja rūpnīcas temperatūra mainītos (ti, vasaras mēnešos).Temperatūras izmaiņas par 10°C var būtiski ietekmēt izlaidi ļoti šaurā formēšanas temperatūras diapazona dēļ.
Tradicionāli termoformētāji lokšņu temperatūras kontrolei ir paļāvušies uz specializētām manuālām metodēm.Tomēr šī pieeja produkta konsistences un kvalitātes ziņā bieži dod mazāku rezultātu par vēlamo.Operatoriem ir sarežģīts līdzsvarošanas akts, kas ietver atšķirību starp loksnes serdes un virsmas temperatūru samazināšanu, vienlaikus nodrošinot, ka abas zonas nepārsniedz materiāla minimālo un maksimālo formēšanas temperatūru.
Turklāt tiešs kontakts ar plastmasas loksni ir nepraktisks termoformēšanā, jo tas var radīt plankumus uz plastmasas virsmām un nepieņemamus reakcijas laikus.
Plastmasas rūpniecība arvien biežāk atklāj bezkontakta infrasarkanās tehnoloģijas priekšrocības procesa temperatūras mērīšanai un kontrolei.Infrasarkano staru sensoru risinājumi ir noderīgi temperatūras mērīšanai apstākļos, kad termopāri vai citi zondes tipa sensori nevar tikt izmantoti vai nesniedz precīzus datus.
Bezkontakta IR termometrus var izmantot, lai ātri un efektīvi uzraudzītu temperatūru strauji mainīgos procesos, mērot produkta temperatūru tieši cepeškrāsns vai žāvētāja vietā.Pēc tam lietotāji var viegli pielāgot procesa parametrus, lai nodrošinātu optimālu produkta kvalitāti.
Termoformēšanas lietojumiem automatizētā infrasarkanā temperatūras uzraudzības sistēma parasti ietver operatora saskarni un displeju procesa mērījumiem no termoformēšanas krāsns.IR termometrs mēra karstu, kustīgu plastmasas lokšņu temperatūru ar 1% precizitāti.Digitālais paneļa mērītājs ar iebūvētiem mehāniskiem relejiem parāda temperatūras datus un izvada trauksmes signālus, kad ir sasniegta iestatītā temperatūra.
Izmantojot infrasarkanās sistēmas programmatūru, termoformatori var iestatīt temperatūras un jaudas diapazonus, kā arī izstarojuma un trauksmes punktus, un pēc tam reāllaikā pārraudzīt temperatūras rādījumus.Kad process sasniedz iestatītās temperatūras punktu, relejs aizveras un vai nu iedarbina indikatora gaismu, vai skaņas signālu, lai kontrolētu ciklu.Procesa temperatūras datus var arhivēt vai eksportēt uz citām lietojumprogrammām analīzei un procesa dokumentācijai.
Pateicoties IR mērījumu datiem, ražošanas līnijas operatori var noteikt optimālo cepeškrāsns iestatījumu, lai pēc iespējas īsākā laika periodā pilnībā piesātinātu loksni, nepārkarsējot vidējo daļu.Precīzu temperatūras datu pievienošanas praktiskajai pieredzei rezultāts nodrošina drapējumu formēšanu ar ļoti maziem atkritumiem.Un sarežģītākiem projektiem ar biezāku vai plānāku materiālu ir vienmērīgāks galīgais sienu biezums, kad plastmasa tiek vienmērīgi uzkarsēta.
Termoformēšanas sistēmas ar IR sensoru tehnoloģiju var arī optimizēt termoplastiskās formēšanas procesus.Šajos procesos operatori dažkārt palaiž savas krāsnis pārāk karstas vai atstāj daļas veidnē pārāk ilgi.Izmantojot sistēmu ar infrasarkano sensoru, tās var uzturēt konsekventu dzesēšanas temperatūru visās veidnēs, palielinot ražošanas jaudu un ļaujot noņemt detaļas bez ievērojamiem zaudējumiem pielipšanas vai deformācijas dēļ.
Lai gan bezkontakta infrasarkanā temperatūras mērīšana plastmasas ražotājiem piedāvā daudzas pārbaudītas priekšrocības, instrumentu piegādātāji turpina izstrādāt jaunus risinājumus, vēl vairāk uzlabojot IR sistēmu precizitāti, uzticamību un lietošanas vienkāršību prasīgās ražošanas vidēs.
Lai novērstu redzes problēmas ar IR termometriem, instrumentu uzņēmumi ir izstrādājuši sensoru platformas, kas nodrošina integrētu mērķa novērošanu caur objektīvu, kā arī lāzera vai video novērošanu.Šī kombinētā pieeja nodrošina pareizu mērķēšanu un mērķa atrašanās vietu visnelabvēlīgākajos apstākļos.
Termometri var ietvert arī vienlaicīgu reāllaika video novērošanu un automātisku attēlu ierakstīšanu un uzglabāšanu, tādējādi nodrošinot vērtīgu jaunu procesa informāciju.Lietotāji var ātri un viegli uzņemt procesa momentuzņēmumus un iekļaut savā dokumentācijā informāciju par temperatūru un laiku/datumu.
Mūsdienu kompaktie IR termometri piedāvā divreiz lielāku optisko izšķirtspēju nekā agrāk, lielgabarīta sensoru modeļi, paplašinot to veiktspēju prasīgos procesu vadības lietojumos un ļaujot tieši nomainīt kontaktzondes.
Dažos jaunos IR sensoru dizainos tiek izmantota miniatūra sensora galva un atsevišķa elektronika.Sensori var sasniegt līdz pat 22:1 optisko izšķirtspēju un izturēt apkārtējās vides temperatūru, kas tuvojas 200°C bez dzesēšanas.Tas ļauj precīzi izmērīt ļoti mazus plankumu izmērus ierobežotās telpās un sarežģītos apkārtējās vides apstākļos.Sensori ir pietiekami mazi, lai tos varētu uzstādīt gandrīz jebkur, un tos var ievietot nerūsējošā tērauda korpusā, lai aizsargātu pret skarbajiem rūpnieciskajiem procesiem.Inovācijas IR sensoru elektronikā ir arī uzlabojušas signālu apstrādes iespējas, tostarp izstarojuma, parauga un noturēšanas, maksimuma noturēšanas, ielejas noturēšanas un vidējās vērtības noteikšanas funkcijas.Dažās sistēmās šos mainīgos var pielāgot, izmantojot attālo lietotāja interfeisu, lai nodrošinātu papildu ērtības.
Galalietotāji tagad var izvēlēties IR termometrus ar motorizētu, ar tālvadību vadāmu mainīgu mērķa fokusēšanu.Šī iespēja ļauj ātri un precīzi pielāgot mērījumu mērķu fokusu vai nu manuāli instrumenta aizmugurē, vai attālināti, izmantojot RS-232/RS-485 datora savienojumu.
IR sensorus ar tālvadības mainīgu mērķa fokusēšanu var konfigurēt atbilstoši katrai lietojumprogrammas prasībām, samazinot nepareizas uzstādīšanas iespēju.Inženieri var precīzi noregulēt sensora mērījumu mērķa fokusu savā birojā un nepārtraukti novērot un reģistrēt temperatūras svārstības savā procesā, lai nekavējoties veiktu korektīvus pasākumus.
Piegādātāji turpina uzlabot infrasarkanās temperatūras mērīšanas daudzpusību, piegādājot sistēmas ar lauka kalibrēšanas programmatūru, ļaujot lietotājiem kalibrēt sensorus uz vietas.Turklāt jaunās IR sistēmas piedāvā dažādus fiziskā savienojuma veidus, tostarp ātrās atvienošanas savienotājus un spaiļu savienojumus;dažādi viļņu garumi augstas un zemas temperatūras mērījumiem;un miliampēru, milivoltu un termopāra signālu izvēle.
Instrumentu dizaineri ir reaģējuši uz emisijas problēmām, kas saistītas ar IR sensoriem, izstrādājot īsa viļņa garuma vienības, kas samazina kļūdas emisijas nenoteiktības dēļ.Šīs ierīces nav tik jutīgas pret mērķa materiāla izstarojuma izmaiņām kā parastie augstas temperatūras sensori.Tādējādi tie nodrošina precīzākus rādījumus dažādiem mērķiem dažādās temperatūrās.
IR temperatūras mērīšanas sistēmas ar automātiskās emisijas korekcijas režīmu ļauj ražotājiem iestatīt iepriekš noteiktas receptes, lai pielāgotos biežām produktu izmaiņām.Ātri nosakot termiskās nelīdzenumus mērījumu mērķī, tie ļauj lietotājam uzlabot produkta kvalitāti un viendabīgumu, samazināt lūžņus un uzlabot darbības efektivitāti.Ja rodas kļūme vai defekts, sistēma var izraisīt trauksmi, lai varētu veikt koriģējošus pasākumus.
Uzlabota infrasarkano staru sensoru tehnoloģija var arī palīdzēt racionalizēt ražošanas procesus.Operatori var izvēlēties daļas numuru no esošā temperatūras iestatīto punktu saraksta un automātiski reģistrēt katru maksimālās temperatūras vērtību.Šis risinājums novērš šķirošanu un palielina cikla laiku.Tas arī optimizē apkures zonu kontroli un palielina produktivitāti.
Lai termoformētāji varētu pilnībā analizēt automatizētas infrasarkanās temperatūras mērīšanas sistēmas ieguldījumu atdevi, tiem ir jāaplūko daži galvenie faktori.Apakšējo izmaksu samazināšana nozīmē, ka ir jāņem vērā laiks, enerģija un lūžņu samazināšanas apjoms, kas var notikt, kā arī iespēja apkopot un ziņot informāciju par katru lapu, kas iziet cauri termoformēšanas procesam.Automātiskās IR sensoru sistēmas vispārējās priekšrocības ietver:
• Spēja arhivēt un nodrošināt klientiem katras izgatavotās detaļas termoattēlu kvalitātes dokumentācijai un ISO atbilstībai.
Bezkontakta infrasarkanās temperatūras mērīšana nav jauna tehnoloģija, taču jaunākie jauninājumi ir samazinājuši izmaksas, palielinājuši uzticamību un ļāvuši izmantot mazākas mērvienības.Termoformatori, kas izmanto IR tehnoloģiju, gūst labumu no ražošanas uzlabojumiem un lūžņu samazināšanās.Uzlabojas arī detaļu kvalitāte, jo ražotāji iegūst vienmērīgāku biezumu no termoformēšanas mašīnām.
For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za
Izlikšanas laiks: 19. augusts-2019