Tutarlı, doğru sıcaklık ölçümü, plastik endüstrisinde termoform ürünlerin doğru şekilde bitirilmesini sağlamak için kritik öneme sahiptir.Hem sabit hem de döner termoform uygulamalarında, düşük şekillendirme sıcaklığı, şekillendirilmiş parçada gerilimler üretirken, çok yüksek sıcaklıklar kabarma ve renk veya parlaklık kaybı gibi sorunlara neden olabilir.
Bu makalede, kızılötesi (IR) temassız sıcaklık ölçümündeki ilerlemelerin yalnızca termoform operasyonlarının üretim süreçlerini ve iş sonuçlarını optimize etmesine yardımcı olmakla kalmayıp, aynı zamanda nihai ürün kalitesi ve güvenilirliği için endüstri standartlarına uyumu nasıl sağladığını tartışacağız.
Termoforming, termoplastik bir levhanın ısıtılarak yumuşak ve esnek hale getirildiği ve üç boyutlu bir şekle zorlanarak çift eksenli olarak deforme edildiği işlemdir.Bu işlem, bir kalıbın varlığında veya yokluğunda gerçekleşebilir.Termoplastik levhanın ısıtılması, termoform işlemindeki en önemli aşamalardan biridir.Şekillendirme makineleri tipik olarak, sac malzemenin üstünde ve altında kızılötesi ısıtıcı panellerinden oluşan sandviç tipi ısıtıcılar kullanır.
Termoplastik levhanın çekirdek sıcaklığı, kalınlığı ve imalat ortamının sıcaklığı, plastik polimer zincirlerinin nasıl kalıplanabilir bir duruma aktığını ve yarı kristal bir polimer yapısına nasıl dönüştüğünü etkiler.Nihai donmuş moleküler yapı, malzemenin fiziksel özelliklerinin yanı sıra nihai ürünün performansını da belirler.
İdeal olarak, termoplastik levha, uygun şekillendirme sıcaklığına eşit şekilde ısınmalıdır.Levha daha sonra bir kalıplama istasyonuna aktarılır, burada bir aparat, bir vakum veya basınçlı hava kullanarak, bazen mekanik bir tapa yardımıyla parçayı oluşturmak için kalıba bastırır.Son olarak, işlemin soğutma aşaması için parça kalıptan çıkar.
Termoform üretiminin çoğunluğu rulo beslemeli makinelerle yapılırken, tabaka beslemeli makineler daha küçük hacimli uygulamalar içindir.Çok büyük hacimli işlemlerle, tam entegre, hat içi, kapalı döngü termoform sistemi doğrulanabilir.Hat, ham madde plastiği alır ve ekstrüderler doğrudan termoform makinesine beslenir.
Belirli tipte ısıyla şekillendirme aletleri, şekillendirilmiş nesnenin ısıyla şekillendirme makinesi içinde kırpılmasını sağlar.Ürün ve iskelet hurdasının yeniden konumlandırılması gerekmediğinden, bu yöntem kullanılarak daha yüksek kesim doğruluğu mümkündür.Alternatifler, oluşturulan tabakanın doğrudan kırpma istasyonuna endekslendiği yerdir.
Yüksek üretim hacmi tipik olarak bir parça istifleyicinin termoform makinesiyle entegrasyonunu gerektirir.Bir kez istiflendikten sonra, bitmiş ürünler son müşteriye nakledilmek üzere kutulara paketlenir.Ayrılan iskelet hurdası, sonraki doğrama için bir mandril üzerine sarılır veya ısıl şekillendirme makinesi ile aynı hizada bir doğrama makinesinden geçer.
Büyük levha ısıl şekillendirme, reddedilen parçaların sayısını büyük ölçüde artırabilen, bozulmalara duyarlı karmaşık bir işlemdir.Parça yüzey kalitesi, kalınlık doğruluğu, döngü süresi ve verim için günümüzün zorlu gereksinimleri, yeni tasarımcı polimerlerinin ve çok katmanlı levhaların küçük işleme penceresiyle birleştiğinde, üreticileri bu işlemin kontrolünü iyileştirmenin yollarını aramaya sevk etti.
Isıl şekillendirme sırasında, tabaka ısıtma radyasyon, konveksiyon ve iletim yoluyla gerçekleşir.Bu mekanizmalar, ısı transferi dinamiklerinde zaman değişimleri ve doğrusal olmamalarının yanı sıra büyük bir belirsizliğe yol açar.Ayrıca, tabaka ısıtma, en iyi kısmi diferansiyel denklemlerle tanımlanan uzamsal olarak dağıtılmış bir işlemdir.
Termoform, karmaşık parçaların oluşturulmasından önce kesin, çok bölgeli bir sıcaklık haritası gerektirir.Bu sorun, sıcaklığın tipik olarak ısıtma elemanlarında kontrol edilmesi gerçeğiyle daha da artarken, levhanın kalınlığı boyunca sıcaklık dağılımı ana proses değişkenidir.
Örneğin, polistiren gibi amorf bir malzeme, yüksek erime mukavemeti nedeniyle şekillendirme sıcaklığına ısıtıldığında genel olarak bütünlüğünü koruyacaktır.Sonuç olarak, işlenmesi ve şekillendirilmesi kolaydır.Kristalli bir malzeme ısıtıldığında, erime sıcaklığına ulaşıldığında katıdan sıvıya daha dramatik bir şekilde değişir, bu da şekillendirme sıcaklığı penceresini çok daraltır.
Ortam sıcaklıklarındaki değişiklikler de ısıl şekillendirmede sorunlara neden olur.Kabul edilebilir kalıplar üretmek için bir merdane besleme hızı bulma deneme yanılma yöntemi, fabrika sıcaklığının değişmesi durumunda (yani yaz aylarında) yetersiz kalabilir.10°C'lik bir sıcaklık değişimi, çok dar şekillendirme sıcaklık aralığı nedeniyle çıktı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.
Geleneksel olarak, ısıyla şekillendiriciler, tabaka sıcaklık kontrolü için özel manuel tekniklere güvenmiştir.Ancak bu yaklaşım, ürün tutarlılığı ve kalitesi açısından genellikle istenen sonuçların altında verim sağlar.Operatörler, her iki alanın da malzemenin minimum ve maksimum şekillendirme sıcaklıklarında kalmasını sağlarken, sacın çekirdek ve yüzey sıcaklıkları arasındaki farkı en aza indirmeyi içeren zor bir dengeleme işlemine sahiptir.
Ek olarak, plastik levha ile doğrudan temas, plastik yüzeylerde lekelere ve kabul edilemez tepki sürelerine neden olabileceğinden, ısıyla şekillendirmede pratik değildir.
Plastik endüstrisi, proses sıcaklığı ölçümü ve kontrolü için temassız kızılötesi teknolojisinin faydalarını giderek daha fazla keşfediyor.Kızılötesi tabanlı algılama çözümleri, termokuplların veya diğer prob tipi sensörlerin kullanılamadığı veya doğru veri üretmediği durumlarda sıcaklığı ölçmek için kullanışlıdır.
Hızlı hareket eden proseslerin sıcaklığını hızlı ve verimli bir şekilde izlemek için temassız IR termometreler kullanılabilir, ürün sıcaklığını fırın veya kurutucu yerine doğrudan ölçer.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.Bir IR termometre, sıcak, hareketli plastik levhaların sıcaklığını %1 doğrulukla ölçer.Dahili mekanik rölelere sahip bir dijital panel metre, 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.İşlem, ayar noktası sıcaklığına ulaştığında, bir röle kapanır ve döngüyü kontrol etmek için bir gösterge ışığını veya sesli bir alarmı tetikler.Proses sıcaklık verileri, analiz ve proses dokümantasyonu için arşivlenebilir veya diğer uygulamalara aktarılabilir.
IR ölçümlerinden elde edilen veriler sayesinde, üretim hattı operatörleri, orta bölümü aşırı ısıtmadan tabakayı en kısa sürede tamamen doyurmak için en uygun fırın ayarını belirleyebilir.Pratik deneyime doğru sıcaklık verilerinin eklenmesinin sonucu, çok az ıskarta ile dökümlü kalıplamayı mümkün kılar.Ve daha kalın veya daha ince malzemeli daha zor projeler, plastik eşit şekilde ısıtıldığında daha düzgün bir son duvar kalınlığına sahiptir.
IR sensör teknolojisine sahip termoform sistemleri, termoplastik kalıptan çıkarma işlemlerini de optimize edebilir.Bu işlemlerde operatörler bazen fırınlarını çok sıcak çalıştırır veya parçaları çok uzun süre kalıpta bırakır.Kızılötesi sensörlü bir sistem kullanarak, kalıplar arasında tutarlı soğutma sıcaklıkları sağlayabilir, üretim verimini artırabilir ve parçaların yapışma veya deformasyon nedeniyle önemli kayıplar olmadan çıkarılmasına izin verebilirler.
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.
Enstrüman şirketleri, IR termometrelerle ilgili görüş problemlerini çözmek için, entegre lens aracılığıyla hedef nişan almanın yanı sıra lazer veya video nişan alma sağlayan sensör platformları geliştirdiler.Bu birleşik yaklaşım, en olumsuz koşullar altında doğru hedefleme ve hedef konumu sağlar.
Termometreler aynı zamanda eş zamanlı gerçek zamanlı video izleme ve otomatik görüntü kaydı ve depolamayı da içerebilir - böylece değerli yeni proses bilgileri sunar.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 modellerinin iki katı optik çözünürlük sunarak zorlu proses kontrol uygulamalarında performanslarını artırır ve temas problarının doğrudan değiştirilmesine olanak tanır.
Bazı yeni IR sensör tasarımları, minyatür bir algılama kafası ve ayrı elektronikler kullanır.Sensörler 22:1'e kadar optik çözünürlüğe ulaşabilir ve herhangi bir soğutma olmaksızın 200°C'ye yaklaşan ortam sıcaklıklarına dayanabilir.Bu, kapalı alanlarda ve zorlu ortam koşullarında çok küçük nokta boyutlarının doğru şekilde ölçülmesini sağlar.Sensörler hemen hemen her yere kurulabilecek kadar küçüktür ve zorlu endüstriyel işlemlerden korunmak için paslanmaz çelik bir muhafaza içine yerleştirilebilir.IR sensör elektroniğindeki yenilikler, emisyon, örnekleme ve tutma, tepe tutma, vadi tutma ve ortalama alma işlevleri dahil olmak üzere sinyal işleme yeteneklerini de iyileştirdi.Bazı sistemlerde, bu değişkenler daha fazla rahatlık için uzak bir kullanıcı arabiriminden ayarlanabilir.
Son kullanıcılar artık motorlu, uzaktan kumandalı değişken hedef odaklamalı IR termometreleri seçebilir.Bu yetenek, ölçüm hedeflerinin odağının, ya cihazın arkasında manuel olarak veya bir RS-232/RS-485 PC bağlantısı aracılığıyla uzaktan, hızlı ve doğru bir şekilde ayarlanmasını sağlar.
Uzaktan kumandalı değişken hedef odaklamalı IR sensörleri, her uygulama gereksinimine göre yapılandırılabilir, bu da yanlış kurulum olasılığını azaltır.Mühendisler, kendi ofislerinin güvenliğinden sensörün ölçüm hedef odağına ince ayar yapabilir ve anında düzeltici önlem almak için süreçlerindeki sıcaklık değişimlerini sürekli olarak gözlemleyip kaydedebilir.
Tedarikçiler, sistemlere saha kalibrasyon yazılımı sağlayarak, kullanıcıların sensörleri yerinde kalibre etmelerini sağlayarak kızılötesi sıcaklık ölçümünün çok yönlülüğünü daha da geliştiriyor.Ayrıca, yeni IR sistemleri, hızlı bağlantı kesme konektörleri ve terminal bağlantıları dahil olmak üzere fiziksel bağlantı için farklı yollar sunar;yüksek ve düşük sıcaklık ölçümü için farklı dalga boyları;ve miliamper, milivolt ve termokupl sinyali seçenekleri.
Enstrümantasyon tasarımcıları, emisyon belirsizliğinden kaynaklanan hataları en aza indiren kısa dalga boyu birimleri geliştirerek IR sensörleriyle ilişkili emisyon sorunlarına yanıt verdi.Bu cihazlar, geleneksel yüksek sıcaklık sensörleri kadar hedef malzeme üzerindeki emisyon değişikliklerine karşı hassas değildir.Bu nedenle, değişen sıcaklıklarda değişen hedefler arasında daha doğru okumalar sağlarlar.
Otomatik emisyon düzeltme moduna sahip IR sıcaklık ölçüm sistemleri, üreticilerin sık ürün değişikliklerine uyum sağlamak için önceden tanımlanmış tarifleri ayarlamasına olanak tanır.Ölçüm hedefi içindeki termal düzensizlikleri hızlı bir şekilde tanımlayarak, kullanıcının ürün kalitesini ve homojenliğini iyileştirmesine, hurdayı azaltmasına ve işletme verimliliğini artırmasına olanak tanır.Bir hata veya kusur meydana gelirse, sistem düzeltici eyleme izin vermek için bir alarm tetikleyebilir.
Gelişmiş kızılötesi algılama teknolojisi, üretim süreçlerinin düzenlenmesine de yardımcı olabilir.Operatörler, mevcut bir sıcaklık ayar noktası listesinden bir parça numarası seçebilir ve her bir tepe sıcaklık değerini otomatik olarak kaydedebilir.Bu çözüm, sıralamayı ortadan kaldırır ve döngü sürelerini artırır.Ayrıca ısıtma bölgelerinin kontrolünü optimize eder ve üretkenliği artırır.
Termoformların, otomatik bir kızılötesi sıcaklık ölçüm sisteminin yatırım getirisini tam olarak analiz edebilmesi için, belirli temel faktörlere bakmaları gerekir.Kar maliyetini azaltmak, ısıl şekillendirme sürecinden geçen her bir levha hakkında bilgi toplama ve raporlama yeteneğinin yanı sıra, zaman, enerji ve meydana gelebilecek hurda azaltma miktarını dikkate almak anlamına gelir.Otomatik bir IR algılama sisteminin genel faydaları şunları içerir:
• 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 birimlerini etkinleştirdi.IR teknolojisini kullanan termoformlar, üretim iyileştirmelerinden ve hurdada azalmadan yararlanır.Parçaların kalitesi de iyileşir çünkü üreticiler termoform makinelerinden daha düzgün bir kalınlık elde ederler.
For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za
Gönderim zamanı: 19 Ağustos-2019