В областта на формоването и обработката на пластмаса, оборудването за вакуумно формоване се използва широко в множество индустрии като опаковки, автомобилни интериори, медицински устройства и корпуси на домакински уреди, благодарение на предимствата си на ниска цена, висока ефективност и широк обхват на приложение. Овладяването на основните технически познания и научният подбор на размерите на оборудването са от решаващо значение за подобряване на качеството и ефективността на производството. Тази статия изчерпателно ще сортира професионалните познания за оборудването за вакуумно формоване от аспекти на технически принципи, основни компоненти, ключови фактори за избор на размер и практически предложения.

1. Основни технически основи на оборудването за вакуумно формоване

1.1 Основен работен принцип

Същността на технологията за вакуумно формоване е процес, който използва "вакуумно засмукване" и "характеристиките на термична деформация на термопластичните материали", за да се постигне формоване. Неговият основен процес може да се обобщи в четири ключови стъпки: първо, фиксирайте термопластични материали с форма на лист или плоча (като PVC, ABS, PP, PET и др.) върху затягащата рамка на оборудването; след това нагрейте равномерно пластмасовия лист през нагревателната система, за да го накарате да достигне омекотено вискоеластично състояние; след това поставете омекотения пластмасов лист с предварително -направена форма, стартирайте вакуумната система, за да извлечете въздуха между листа и матрицата и използвайте разликата в налягането между атмосферното налягане и вакуумната зона, за да направите пластмасовия лист плътно прилепнал към повърхността на матрицата, възпроизвеждайки формата на контура на матрицата; накрая бързо охладете и оформете оформената пластмасова част чрез охладителната система. След като пластмасовата част се охлади до определена температура, разхлабете затягащата рамка и извадете пластмасовата част, за да завършите един цикъл на формоване.

В сравнение с процеси като шприцоване и екструзионно формоване, вакуумното формоване не изисква система за впръскване под високо-налягане и структурата на формата е по-опростена (предимно форми с една-кухина). Поради това инвестицията в оборудването и цената на матрицата са по-ниски, което го прави особено подходящ за малки и средни-серийно производство и обработка на големи тънкостенни-пластмасови части.

1.2 Основни компоненти и технически изисквания

Ефективността на оборудването за вакуумно формоване се определя главно от качеството и степента на съответствие на основните му компоненти. Техническите параметри на всеки компонент пряко влияят върху точността на формоване, ефективността и степента на квалификация на продукта, както е описано по-долу:

Отоплителна система: Като основно устройство за омекотяване на пластмаса, ключовото му техническо изискване е "равномерност на нагряване". Обичайните методи за отопление включват отопление с инфрачервена нагревателна тръба, отопление с кварцова нагревателна тръба и отопление с керамична нагревателна плоча. Високо{2}}качествената отоплителна система трябва да има функция за контрол на температурата в зоната (мощността на нагряване може да се регулира според изискванията за дебелина на различните зони на пластмасовата част), с температурен диапазон на нагряване обикновено от 0-400 градуса и стабилна скорост на нагряване (обикновено 5-10 градуса /s), за да се избегне разграждането на пластмасата, причинено от локално прегряване или повреда на формоването, причинено от локално недостатъчно омекване. Освен това дължината на нагревателната зона трябва да съответства на ширината на формоване на оборудването, за да се осигури равномерно нагряване на цялата площ на листа.

Вакуумна система: Основната му функция е бързо да извлича въздуха между листа и матрицата, за да образува стабилна разлика в налягането. Основните технически параметри са "степен на вакуум" и "скорост на изпомпване на вакуум". Степента на вакуум обикновено трябва да достигне -0,08~-0,095MPa (абсолютно налягане 10~25kPa), а скоростта на изпомпване на вакуума трябва да се регулира според областта на формоване. Например, за оборудване с площ на формоване от 1㎡, времето за вакуумно изпомпване трябва да се контролира в рамките на 3-5 секунди, за да се избегне охлаждането и втвърдяването на пластмасата поради бавно изпомпване, което не може да пасне на формата. Вакуумната система се състои главно от вакуумна помпа (тип ротационна лопатка, тип воден пръстен и т.н. Типът ротационна лопатка обикновено се използва за малко и средно оборудване, докато голямото оборудване трябва да бъде оборудвано с вакуумна помпа на Roots, за да се подобри скоростта на изпомпване), вакуумен тръбопровод, вакуумен клапан и вакуумметър. Диаметърът на тръбопровода трябва да съответства на работния обем на вакуумната помпа, за да се намали загубата на налягане.

Система за затягане и движение: Затягащата рамка се използва за фиксиране на пластмасовия лист, който трябва да има достатъчна сила на затягане (за да се предотврати изместването на листа по време на нагряване или прахосмукачка), а грешката при плоскост на рамката трябва да бъде по-малка или равна на 0,5 mm/m, за да се предотврати деформация на формоване, причинена от неравномерно напрежение върху листа. Системата за движение включва повдигане на нагревателната рамка, механизъм за повдигане или преместване на масата за формовка. Неговата точност на движение (повтаряща се грешка при позициониране, по-малка или равна на 0,1 mm) пряко влияе върху последователността на размерите на пластмасовите части. Обикновено се задвижва от серво мотор със сферично винтово задвижване, за да се осигури стабилно и прецизно движение.

Охладителна система: Целта му е бързо да намали температурата на формованата пластмасова част и да съкрати производствения цикъл. Методите за охлаждане се разделят на-охлаждане във формата (канали за охлаждаща вода са изградени във формата и се вкарва охлаждаща вода) и въздушно охлаждане (издухване на студен въздух към оформената пластмасова част). Пластмасовите части с големи или дебели-стени трябва да се приспособят към-охлаждането на формата и времето за охлаждане обикновено представлява 40%-60% от цикъла на формоване. Ефективността на охлаждане на охладителната система трябва да съответства на скоростта на нагряване, за да се избегне напукване на пластмасовата част поради твърде бързо охлаждане или намалена производствена ефективност поради твърде бавно охлаждане.

2. Ключови фактори за избор на размер на оборудване за вакуумно формоване

Изборът на размер на оборудването за вакуумно формоване не е просто преследване на „голям размер“, но трябва да бъде цялостно преценен въз основа на трите фактора „търсене на продукта, производствени условия и -ефективност на разходите“. Ядрото се фокусира върху следните пет фактора:

2.1 Максимална спецификация на формовани пластмасови части: Детерминант на сърцевината

Максималната дължина, ширина, височина и дебелина на пластмасовата част са основната основа за избор на размера на оборудването и трябва да се спазва принципът "обхватът на формиране на оборудването покрива максималната спецификация на пластмасовата част + запазва разумно излишък":

Съвпадение на размера на самолета: „Ефективната площ на формоване“ на оборудването (т.е. максималната налична площ за формоване в затягащата рамка) трябва да бъде по-голяма от максималния размер на равнината на пластмасовата част, като обикновено се запазва 10%-20% излишък. Например, ако максималният размер на равнината на пластмасовата част е 1200 mm × 800 mm, ефективната площ на формоване на оборудването трябва да бъде най-малко 1320 mm × 880 mm. Запазеното пространство се използва за затягане на листове и последваща надбавка за подрязване. Трябва да се отбележи, че "формиращата площ", маркирана от оборудването, обикновено е общият размер на затягащата рамка и действителната ефективна формовъчна площ трябва да приспадне затягащата част на рамката (около 50-100 mm на страна). Ефективният размер на формоване трябва да бъде потвърден с производителя по време на избора на модел.

Съвпадение на височина и размер: Максималната височина на пластмасовата част (т.е. разстоянието от референтната равнина до най-високата точка на пластмасовата част) трябва да съответства на "максималната дълбочина на формоване" на оборудването. Максималната дълбочина на формоване при вакуумно формоване обикновено е 1/3-1/2 от ефективната ширина на формоване (оборудването за дълбоко-формоване на кухини може да достигне 1/1,5). Например, за оборудване с ефективна ширина на формоване от 1500 mm, конвенционалната дълбочина на формоване е 500-750 mm, а оборудването с дълбока кухина може да достигне 1000 mm. Ако височината на пластмасовата част е 600 mm, трябва да се избере конвенционално оборудване с ефективна ширина на формоване, по-голяма или равна на 1200 mm, или оборудване с дълбока кухина с по-малка ширина. В същото време трябва да се има предвид височината на монтаж на матрицата и "максималния ход на повдигане на масата на матрицата" на оборудването трябва да покрива сумата от височината на матрицата и височината на пластмасовата част.

Адаптивност на дебелината: Оборудване с различни размери е подходящо за различни дебелини на пластмасови листове. Малко оборудване (ефективна площ за формоване<1㎡) is usually suitable for thin sheets of 0.1-3mm, medium-sized equipment (1-3㎡) is suitable for sheets of 0.3-8mm, and large equipment (>3㎡) могат да бъдат подходящи за дебели листове от 1-15 mm. Ако пластмасовата част е оформена от ABS лист с дебелина 5 mm, трябва да се избере оборудване със среден размер или по-голямо, за да се избегне повреда при формоване, причинена от недостатъчна мощност на нагряване или сила на затягане на малко оборудване.

2.2 Изисквания за производствена партида и ефективност: Влияние върху размера и конфигурацията

Производствената партида директно определя "спецификацията на размера" и "конфигурацията на автоматизацията" на оборудването. Необходимо е да се избягва загуба на разходи, причинена от „използване на голямо оборудване за малки партиди“ или недостатъчна ефективност, причинена от „използване на малко оборудване за големи партиди“:

Малко{0}}серийно производство (месечна продукция<1000 Pieces): Ако размерът на пластмасовата част е малък (като малка тава за опаковане с размери 300mm×200mm), може да се избере малко ръчно или полу{2}}автоматично оборудване (ефективна площ на формоване 0,5-1㎡). Оборудването е с малък размер и ниска цена, а ръчната работа може да отговори на търсенето; ако размерът на пластмасовата част е голям (като голяма обвивка на рекламна светеща кутия с размер 2000 mm × 1500 mm), трябва да се избере голямо полуавтоматично оборудване, оборудвано с прости форми, за да се балансират разходите и производственото търсене.

Средно{0}}партидно производство (месечно производство 1000-10000 бр.): Препоръчително е да изберете средно{0}}напълно автоматично оборудване (ефективна площ на формоване 1-3㎡). Оборудването може да бъде оборудвано със системи за автоматично подаване, автоматично деформиране и автоматично охлаждане, съкращаващи цикъла на формоване до 10-30 секунди на парче. В същото време размерът на оборудването е умерен, подходящ за оформлението на конвенционални производствени цехове.

Large-batch Production (Monthly Output >10000 броя): Large fully automatic production lines (effective forming area >3㎡), трябва да бъде избрано, което може да приеме оформление на няколко -станции (нагряване, формоване, охлаждане и изваждане от формата се извършват едновременно в различни станции), оборудвано с автоматично оборудване за подрязване на ръбове и ефективността на производството се увеличава с повече от 30%. Понастоящем, въпреки че размерът на оборудването е голям, единичната цена може да се амортизира чрез-мащабно производство, а дължината (обикновено 10-15 m) и ширината (5-8 m) на работилницата трябва да се планират предварително.

2.3 Условия на производствената площадка: Твърди ограничения

Инсталирането и работата на оборудването изискват достатъчно пространство на площадката. Преди избора на модел „дължината, ширината, височината“ и „носещият-капацитет“ на работилницата трябва да бъдат точно измерени, за да се избегне повреда при инсталиране на оборудването или опасности за безопасността при работа:

Изискване за пространство на самолета: Площта на пода на оборудването трябва да включва „размер на тялото на оборудването + работно пространство + пространство за съхранение на суровини и готов продукт“. Например средно{3}}оборудване с ефективна площ на формоване от 2 ㎡ има размер на тялото от около 3 m × 2 m, което изисква 1,5-2 m работно пространство на страна и 2-3 ㎡ място за съхранение на суровини и готови продукти. Общата подова площ е около 15-20㎡. Ако ширината на работилницата е само 3 м, трябва да се избере оборудване с тесен дизайн на тялото или трябва да се коригира посоката на разположение на оборудването.

Изискване за височина: Максималната височина на оборудването (включително повдигнатата височина на отоплителната рамка) трябва да бъде по-малка от нетната височина на работилницата, като обикновено се запазва 0,5-1 m излишък (за поддръжка на оборудването и вентилация). Например, ако максималната височина на оборудването е 3,5 m, чистата височина на работилницата трябва да бъде най-малко 4 m. Освен това, ако в работилницата има кран или таван, е необходимо да се гарантира, че разстоянието между горната част на оборудването и дъното на крана е по-голямо или равно на 1 m, за да се избегнат смущения.

Изискване за-носеща способност: Голямото оборудване за вакуумно формоване (особено тези с тежки формовъчни маси) може да тежи 5-10 тона, а натоварването на пода-на цеха трябва да бъде по-голямо или равно на 500 kg/㎡. Ако товароносимостта-на пода е недостатъчна, трябва да се положат стоманобетонни възглавници или предварително да се добавят носещи стоманени плочи, за да се предотврати слягането на оборудването, водещо до влошаване на точността.

2.4 Свойства на материала: Адаптиране към нагряването на оборудването и ефективността на вакуума

Различните термопластични материали имат различни "температури на нагряване, скорости на омекване и трудности при формоване". Необходимо е да изберете размера на оборудването и поддържащата система въз основа на свойствата на материала:

Материали с ниска точка на топене (като PVC, PET, точка на топене 120-200 градуса): Те са сравнително лесни за оформяне и могат да бъдат адаптирани към малко или средно{0}}оборудване, но трябва да се гарантира точността на контрол на температурата на отоплителната система (±5 градуса), за да се избегне влошаване от прегряване. Ако оформяте PVC листове с-голяма площ (като 1,5m×1m), трябва да се избере средно{6}}оборудване, за да се осигури равномерно нагряване.

Материали с висока точка на топене (като ABS, PP, точка на топене 200-280 градуса): Оборудването трябва да има по-висока мощност на нагряване (мощността на нагряване на средно{0}}оборудване обикновено е по-голяма или равна на 15kW, а тази на голямото оборудване е по-голяма или равна на 30kW), а вакуумната система трябва да има по-висока скорост на изпомпване (за да се избегне бързото охлаждане на материала). Ако се формоват дебелостенни PP пластмасови части (дебелина 8 mm), трябва да се избере голямо оборудване, оборудвано с-система за охлаждане на формата за подобряване на качеството на формоване.

Пластмасови части с дълбока-кухина или-сложна форма: Трябва да се избере оборудване за формиране на дълбоки кухини, чието съотношение на ефективната дълбочина на формоване към ширината може да достигне 1:1,5. Вакуумната система трябва да има поетапна функция за вакуумно изпомпване (първо ниска-вакуумна адсорбция, след това високо-вакуумно уплътняване), за да се избегнат мехурчета или бръчки по повърхността на пластмасовата част.

2.5 Бъдещи нужди от разработка: Запазване на място за надграждане

Изборът на модел на оборудване трябва да вземе предвид както „текущите нужди“, така и „бъдещото разширяване“, за да се избегне бракуване на оборудването поради надстройки на продукта в краткосрочен план:

Резервация на размера: Ако в бъдеще може да се разработят пластмасови части с по-големи-размери, ефективната площ на формоване на оборудването може да запази 20%-30% излишък. Например, ако текущият максимален размер на пластмасовата част е 1000 mm × 800 mm, може да бъде избрано оборудване с ефективна площ на формоване от 1200 mm × 1000 mm.

Надграждане на конфигурацията: Изберете оборудване, което поддържа автоматизирани надстройки, като например ръчно оборудване, което може да резервира интерфейси за автоматично подаване, а полу-автоматичното оборудване може да бъде надстроено до напълно автоматични производствени линии, като се избягва загубата на разходи, причинена от повторно-закупуване на оборудване в бъдеще.

3. Практически предложения за избор на оборудване за вакуумно формоване

3.1 Изяснете основните нужди и избягвайте сляп избор на модел

Преди избора на модел е необходимо да се сортират трите основни информации за „списък с продукти (включително максимална спецификация, дебелина, материал), производствена партида и параметри на обекта“, за да се формира списък на търсенето. Например: „Необходимо е да се оформят части от ABS пластмаса с максимален размер 1500 mm × 1000 mm, дебелина 5 mm, месечна производителност 5000 броя, нетна височина на работилницата 4,5 m и натоварване на пода-носеща способност 600 kg/㎡“. Въз основа на това гамата за избор на модел на „средно-напълно автоматично оборудване с-кухини с ефективна площ на формоване от 1,8㎡ и максимална дълбочина на формоване от 800 mm“ може да бъде първоначално заключена.

3.2 Дайте приоритет на оборудване със силна адаптивност

Ако произвеждате пластмасови части с множество спецификации, се препоръчва да изберете оборудване с "регулируема затягаща рамка". Размерът на рамката може да се регулира според размера на листа (като регулируем от 1000 mm × 800 mm до 1800 mm × 1200 mm), за да се подобри гъвкавостта на оборудването. В същото време изберете оборудване с регулируема мощност на нагряване и степен на вакуум, за да се адаптирате към нуждите на формоване на различни материали.

3.3 Отдайте значение на силата на производителя и след-продажбеното обслужване

Качеството на основните компоненти на оборудването за вакуумно формоване (като нагревателни тръби, вакуумни помпи, серво мотори) пряко влияе върху експлоатационния живот на оборудването. Препоръчително е да изберете производители с добра репутация и независими възможности за научноизследователска и развойна дейност за основните компоненти. В същото време трябва да се обърне внимание на след-продажбеното обслужване, като например дали производителят осигурява безплатна инсталация и пускане в експлоатация, обучение на оператори, безплатна поддръжка в рамките на 1 година и техническа поддръжка през целия живот, за да се избегне неуспешно отстраняване на повредите в оборудването навреме.

3.4 Провеждане на -инспекция на място и проверка на пробно изпълнение

По време на избора на модел е необходимо да се извършват -инспекции на място на производителя, за да се провери производственият процес на оборудването и процедурите за контрол на качеството. В същото време донесете свои собствени суровини и форми за тестови пускания, за да проверите точността на формоване на оборудването (като грешка в размера на пластмасовата част по-малка или равна на ±0,2 mm/m), ефективността на производството (дали цикълът на формоване отговаря на очакванията) и качеството на продукта (равнинност на повърхността, без мехурчета или бръчки), за да сте сигурни, че оборудването отговаря на действителните производствени нужди.

3.5 Изчерпателна оценка на-ефективността на разходите

Цената на оборудването не е колкото по-ниска, толкова по-добре. Необходимо е да се изчисли изчерпателно "разходите за закупуване на оборудване + експлоатационните разходи (консумация на енергия, консумативи) + разходите за поддръжка". Например малкото ръчно оборудване има ниска покупна цена, но ниска производствена ефективност, подходящо за дребно-серийно производство; голямото напълно автоматично оборудване има високи разходи за покупка, но ниски експлоатационни разходи и висока ефективност, подходящо за производство на големи-серии. Освен това трябва да се обърне внимание на индекса на консумация на енергия на оборудването (като например консумацията на енергия на средно-оборудване е по-малка или равна на 20kW на час), което може да спести много разходи за електроенергия при дългосрочна-използване.

4. Заключение

Изборът на модел на оборудване за вакуумно формоване е систематичен проект, който трябва да бъде цялостно преценен въз основа на нуждите на продукта, производствените условия, техническите характеристики и бъдещото развитие. Ядрото се крие в „точното съвпадение на размера на формовката, балансиране на производствената ефективност и разходите и избор на надеждни производители“. Само по този начин може да се избере най-подходящото оборудване за собствено производство, като се постигне двойно подобряване на качеството на продукта и ефективността на производството. С развитието на технологиите оборудването за вакуумно формоване се движи към посоката на "автоматизация, висока точност и пестене на енергия". При бъдещия избор на модел може да се обърне допълнително внимание на оборудване с интелигентни системи за управление (като PLC + сензорен екран, който може да реализира памет на параметри и автоматична оптимизация), за да се подобри нивото на интелигентност на производството.