Существуют различные типы инжекционно-литьевых машин, и инженеры-конструкторы могут выбрать тот, который наилучшим образом подходит для конкретного применения. Каждый из трех типов ТПА - гидравлический, электрический и гибридный - обладает уникальными преимуществами и недостатками. Чтобы сделать правильный выбор для вашего проекта, важно иметь полное представление о том, чем они отличаются и чем они могут быть полезны.
Гидравлические ТПА
Гидравлические машины для литья пластмасс под давлением (ТПА) появились в конце 1930-х годов и доминировали на рынке, пока в 80-х годах их не стали вытеснять полностью электрические машины. Однако и сейчас выбор гидравлических машин может быть преимущественным в зависимости от ваших конкретных потребностей, затрат на электроэнергию и личных предпочтений.
В таких машинах используются гидравлические цилиндры, под действием которых смыкаются две половины пресс-формы под высоким давлением. Гранулы пластмассы расплавляются, и жидкость впрыскивается в полость формы. После охлаждения и затвердевания пластика полуформы размыкаются, деталь извлекается, и процесс повторяется вновь.
Усилие смыкания должно быть достаточным для удержания пресс-формы закрытой во время процесса впрыска, чтобы предотвратить появление облоя. Для деталей с тонкими стенками и вытянутой формы требуется усилия смыкания в 3-4 тонны на квадратный дюйм полости, а для несильно вытянутых деталей с толстыми стенками - около 2 тонн на квадратный дюйм.
Современные гидравлические машины способны контролировать усилие смыкания более 8 000 тонн и могут использоваться для литья деталей весом более 22 килограммов. Выбор таких машин является предпочтительным для автомобильной промышленности, где требуется производство больших, тяжелых деталей, таких как бамперы.
Преимущества
Гидравлические системы являются предпочтительными для приведения в действие подвижных плит, выталкивателей и затворов клапанов, а также в литье толстостенных деталей, требующих длительного времени выдержки. Их преимуществами перед полностью электрическими системами являются:
- Большее усилие смыкания для крупных деталей
- Лучшая скорость впрыска
- Высокая износостойкость
- Лучшая система выталкивания
- Возможность использования газовых аккумуляторов
- Более низкая первоначальная закупочная цена
- Низкая стоимость и высокая доступность запасных частей, что приводит к снижению затрат на техническое обслуживание
- Более простое управление для сложных проектов
- Большой выбор на рынке вследствие популярности этого метода литья
Недостатки
Благодаря своей мощности гидравлические машины потребляют большое количество энергии даже при бездействии. Если электрическая машина потребляет около 2,55 кВт/ч в процессе литья под давлением, то гидравлические машины могут потреблять 5,12 кВт/ч. Они требуют более высоких температур для литья и большего времени для охлаждения. Вследствие риска утечки жидкости они не подходят для эксплуатации в помещениях, где требуется поддержание чистоты.
Гидравлические машины также более шумные и менее точные, чем полностью электрические машины. Однако по мере увеличения усилия смыкания и совершенствования систем управления точность гидравлических машин также повышается.
Электрические ТПА
Полностью электрические машины для литья под давлением были представлены в Японии в 1984 г. и, несмотря на относительно недавнее внедрение на рынок, сейчас они составляют более половины всех продаваемых машин.
Эти машины приводятся в действие высокоскоростными серводвигателями с цифровым управлением, а не гидравликой, что обеспечивает более быструю, повторяемую, точную и энергоэффективную работу. Электрические машины просты в эксплуатации, поэтому после достижения желаемого цикла он может быть воспроизведен многократно, что приводит к получению деталей более высокого качества. После того как цикл запрограммирован, цифровое управление позволяет машине работать практически без контроля оператора, что снижает трудозатраты и увеличивает прибыль.
Преимущества
Электрические машины для литья под давлением подходят для применения в чистых помещениях ввиду отсутствия риска загрязнения маслом. А благодаря высокой точности они идеальны для изготовления деталей малого и среднего размера и медицинских изделий, таких как чашки Петри и шприцы. К другим преимуществам относятся:
- Высокая точность и повторяемость при снижении количества брака
- Более чистый процесс, при котором никогда не происходит утечки жидкости
- Меньшее время простоя, свойственное гидравлическим машинам
- Экономия энергии от 30% до 70%
- Более тихая работа; снижение шума двигателя ниже 70 дБ
- Более высокая скорость впрыска до 800 мм/сек и более быстрое смыкание
- Более короткое время запуска и до 20% большее время цикла
- Более низкая себестоимость единицы продукции при меньшем количестве отходов материала
- Не требует расходных материалов, таких как масло, которое необходимо заменять или очищать
- Более низкие требования к мощности приводят к значительному снижению эксплуатационных расходов
Недостатки
Хотя работа электрических машин быстрее, чище и энергоэффективнее, они не могут обеспечить усилия смыкания, как гидравлические машины, а также имеют более высокую начальную стоимость. Они имеют шарнирно-рычажный механизм смыкания, приводимый в действие шарико-винтовыми парами, которые являются быстроизнашивающимися элементами, и их замена может стоить дорого и их трудно найти на рынке. И, несмотря на высокую точность, электрические машины могут быть менее устойчивыми по сравнению с гидравлическими прессами.
Гибридные ТПА
Гибридные машины для литья под давлением появились на рынке уже несколько десятилетий назад. Они сочетают в себе превосходное усилие смыкания гидравлических машин с точностью, повторяемостью, энергоэффективностью и низким уровнем шума электрических машин. Это позволяет повысить производительность при изготовлении как тонкостенных, так и толстостенных деталей. За последние несколько лет эти машины становятся все более популярными благодаря своей эффективности и простоте использования.
Почти 66% энергии в гидравлическом прессе расходуется работой шнека. Поэтому в гибридных машинах электрическая система вращения шнека может привести к значительной экономии. Гибридные машины обеспечивают усилие смыкания такое же, как гидравлические машины, при практически той же энергоэффективности, что и полностью электрические.
Преимущества
Литье пластмасс под давлением с использованием гибридных машин - это энергоэффективный и долговременный процесс, отсутствие высоких требований к которому приводит к более быстрой окупаемости инвестиций. Его преимуществами являются:
- Непрерывная регулировка, обеспечиваемая сервонасосом
- Разнообразие дизайна продукции
- Средняя начальная стоимость из всех трех вариантов (гидравлический, электрический, гибридный), но может обеспечить наибольшую экономию в долгосрочной перспективе
- Замкнутый цикл процесса с более быстрым временем отклика
- Более низкая температура требует меньшего охлаждения и обеспечивает более длительный срок службы масла и оборудования
- Более быстрое время окупаемости инвестиций благодаря всем этим преимуществам
Недостатки
Поскольку все гибридные машины отличаются друг от друга, может быть трудно подобрать правильный пресс для конкретного изделия, а также обеспечить замену машин для определенных целей. А при необходимости технического обслуживания гибридной машины, ответственный специалист должен обладать знаниями как гидравлических, так и электрических прессов.
