Konwencjonalna regulacja przepływu tworzywa podczas procesu wtrysku, tzn. bezpośrednie, aktywne oddziaływanie na materiał, w trakcie przepływu tworzywa sztucznego z cylindra maszyny do gniazda formującego, realizowane jest przez odpowiednie ustawienie parametrów wtrysku - profilu wtrysku (ciśnienie wtrysku, ciśnienie docisku, punkt przełączenia itp.). Ta powszechnie stosowana w praktyce metoda ma jednak taką wadę, że zakładany profil wtrysku (zadane wartości parametów wtrysku) oddziałuje jednakowo na całej drodze przepływu tworzywa, aż do wszystkich obszarów gniazda formującego lub na wszystkie gniazda formujące danego narzędzia. Przez cały czas trwania procesu, od punktu wtrysku tworzywa – z dyszy wtryskarki do formy, personel techniczny obsługujący wtryskarkę musi zakładać, że prawidłowo ukształtowane i rozmieszczone są kanały wlewowe oraz punkty wtrysku, właściwa jest jakość gniazda formującego oraz układ chłodzenia zapewnia właściwy rozkład temperatur. Możliwe następstwo - różnice właściwości wytrzymałościowych i estetycznych detalu dla: a) różnych obszarów gniazda formującego, b) detali z różnych gniazd – narzędzie wielokrotne, c) detali z innych serii produkcyjnych.
Rysunek 1: Konwencjonalna regulacja przepływu tworzywa za pomocą ciśnienia.
Idea regulacji ciśnienia tworzywa w systemach gorących kanałów opiera się na następujących pojęciach i przemyśleniach: a) przebieg wypełniania gniazda formującego miarodajnie wpływa na jakość późniejszych wyprasek, b) aktywne oddziaływanie na na proces wypełnienia gniazda formującego poprzez odpowiednie nastawy na maszynie, profilu wtryskowego (ciśnienie wtryskowe, ciśnienie docisku, punkt przełączenia itp.) okazuje się przydatne, jednakże profil wtrysku oddziałuje jednakowo na całej drodze przepływu tworzywa, od cylindra, aż do wszystkich zakamarków gniazda formującego, c) różne elementy i obszary formy wtryskowej mają bierny wpływ na rozkład ciśnienia tworzywa i płynięcia tworzywa, np. brak bezpośredniej (w trakcie procesu) możliwości zmiany przekroju poprzecznego wlewka, wcześniej precyzyjnie obliczonego, d) aktywna regulacja przepływu tworzywa, dzięki odpowiednim profilom wtrysku, mogłyby skompensować wady konwencjonalnej, biernej regulacji płrzepływu tworzywa w narzędziu i tym samym zoptymalizować proces wypełniania gniazda formującego, o ile udałoby się umieścić jednostkę wtrysku w każdym kanale wlewowym tuż przed gniazdem formującym.
Rysunek 2: Pomysł: Indywidualna jednostka wtrysku dla każdego kanału wlewowego.GK
Myśl, aby osiągnąć optymalne wypełnienie gniazda formującego za pomocą oddzielnej jednostki wtryskowej w każdym kanale wlewowym, jest w zasadzie logiczna i zrozumiała. Wtryskarki posiadające wiele głowic wtryskowych, które wypełniają różne gniazda formy wtryskowej, występują w praktyce nie tyle w celu optymalizacji wypełnienia gniazda formującego, lecz raczej w przypadku zastosowania różnych komponentów. Zastosowanie w praktyce zasadniczego zamysłu przedstawionego na początku, – czyli oddzielnego profilu wtrysku dla każdego wlewu doprowadzającego – zostało osiągnięte przy zastosowaniu opisanej poniżej techniki zaworowo-regulacyjnej. W każdej dyszy gorącego kanału zamontowano zawór tworzywa pozycjonowany hydraulicznie. Dzięki odpowiedniej regulacji zaworem można ustawiać i różnicować ciśnienie tworzywa w kanale wlewowym. W zależności od rzeczywistej wartości ciśnienia, odczytywanego przez czujnik ciśnienia umieszczonego w kanale wlewowym, i porównaniu jej do zadanego profilu ciśnienia, regulowana jest pozycja zaworu przy pomocy regulatora PID lub serwozaworów.
Rysunek 3: Schemat techniki zaworowej regulacji ciśnienia tworzywa w systemach GK.
System bezstopniwej regulacji ciśnienia tworzywa „Dynamic Feed składa się z następujących elementów przedstawionych poniżej w formie rysunku: a) system gorących kanałów z zaworami tworzywa, siłownikami hydraulicznymi i czujnikami ciśnienia dla każdej dyszy, b) mobilna jednostka regulatorów PID z ekranem dotykowym, c) mobilna jednostka hydrauliczna (stosowana w przypadku, gdy brak odpowiedniego osprzętu na wtryskarce).
Każda dysza gorącego kanału posiada iglicę zaworu, która reguluje rzeczywisty przepływ tworzywa do wcześniej zakładanego profilu ciśnienia. Ta iglica jest ustawiana na pozycję bądź utrzymywana w pozycji przy pomocy siłownika hydraulicznego sterowanego w sposób dynamiczny i bezstopniowy. Czujnik ciśnienia, umieszczony w kanale wlewowym, rejestruje na bieżąco ciśnienie w kanale wlewowym w trakcie wypełniania gniazda formującego i przekazuje zarejestrowane wartości do regulatora PID. Regulator PID porównuje krzywą ciśnienia z zadaną referencyjną krzywą ciśnienia i za pomocą systemu hydraulicznego reguluje zawór w ten sposób, że ciśnienie w kanale wtryskowym odpowiada właściwej wartości na referencyjnej krzywej ciśnienia. Krzywa referencyjna jest ustalana uprzednio w procesie. Dla każdej dyszy i tym samym dla każdego zasilanego przez nią gniazda formującego bądź obszaru gniazda uzyskuje się własny, odpowiadający żądanym wymaganiom profil wtrysku oraz ciśnienie docisku.
Rysunek 4: Budowa i elementy systemu bezstopniowej regulacji ciśnienia tworzywa Dynamic Feed
Pawel Andersohn
Synventive Molding Solutions
ul. Dworcowa 76
85-010 Bydgoszcz
mobile: +48 605 666161
Tel.:+48 52 323 12 00
Fax:+48 52 323 12 01
