Как да се постигне баланс между „висока ефективност“ и „стабилност“ в матрица за PET предформи с 24 кухини

— Доклад относно проекта за масово производство на предформи за минерална вода с обем 1,5 л за определен бренд

Миналия месец доставихме 24-кавитетна форма за PET предформи на голяма компания за опаковане на напитки в източните провинции на Китай, като я съчетахме с нашата високоскоростна машина за инжекционно формоване. В момента се постига стабилно масово производство от повече от един милион предформи на ден. Този проект е типичен, а някои от възникналите и решени проблеми заслужават споделяне и обсъждане.

I. Основните потребности на клиента: не просто „многокавитетност“, а „всяка кавитет е идентична“

Потребностите на клиента бяха изключително ясни:

1. Екстремна ефективност: за задоволяване на огромния спрос за бутилирана вода с обем 1,5 л през пиковия сезон е абсолютно необходимо да се увеличи производственият капацитет на формата.

2. Абсолютна стабилност: При 24 кухини всяко отклонение (в тегло, размер или разлика в кристалинността) води до намаляване на добива при производството чрез надуване и чести аларми от онлайн-детекция, което е неприемливо за производствената линия.

3. Контролирани разходи: При изпълнение на първите два изисквания поддръжката трябва да е удобна, а срокът на експлоатация на формата – дълъг.

Просто казано, това, което те искаха, не беше просто 24 кухини, които „работят“, а 24 „идентични“ кухини, които „работят синхронно и стабилно“.

II. Нашето решение: Постигане на „баланс“ във всеки детайл

Пред лицето на класическите предизвикателства, свързани с големи разлики в дължината на потока и неравномерното топлинно разпределение, причинени от 24 кухини, ние с екипа за форми взехме няколко ключови проектирани решения:

1. Система за топъл канал: Изборът и подреждането са жизненоважни

• Прилагане на система „многоточкова клапанна игла + едновременно отваряне на горещите дюзи“. Това беше ключово решение. В сравнение с едноточковите клапанни игли тя осигурява едновременно запълване на всички кухини с разтопената маса при по-постоянно налягане и температура, което фундаментално намалява разликите, предизвикани от различните последователности на запълване.

• Слоево и зоново прецизно температурно регулиране. Плочата на горещия канализационен канал е разделена на независими зони за температурно регулиране, които осигуряват температурна компенсация за „по-слабите“ канали, разположени по-далеч от главния вход, гарантирайки постоянство на състоянието на разтопената маса във всеки връх на дюзата.

2. Система за охлаждане: „конформно охлаждане“ и ефективно разположение

• Охлаждането е основният елемент при формите за предварителни форми (препорми). Използвахме матричен сърцевинен елемент от материал с висока топлопроводимост и проектирахме вътрешен спирален турбулентен охладителен канал, за да се осигури бързо и равномерно охлаждане на всяка препорма. Неравномерното охлаждане води директно до разлики в свиването и кристализацията на препормите.

• Разположението на водните канали е многократно оптимизирано чрез анализ на течението в формата, за да се гарантира, че отклонението в ефективността на охлаждането при 24-те кухини се поддържа в рамките на 5%.

3. Структура и прецизност на формата: Гаранция за устойчивост и финна настройка

• Проектиране на големи плочи на формата с изключително висока устойчивост. Голямото инжекционно налягане, предизвикано от 24-те кухини, изисква плочите на формата да притежават изключително висока устойчивост към деформация, което е основа за дългосрочна стабилност.

• Ключови компоненти (като ядра и кухини на формата) са изработени от импортирана стомана с висока твърдост и всички са изработени с висока прецизност в работилница с контролирана температура, за да се осигури еднаквост на кухините.

• Предвиден е прост механизъм за финна настройка. По време на етапа на пробно формоване балансът на запълването може да се постигне чрез финна настройка на шайбите на отделните горещи канали, което е от решаващо значение за окончателната калибрация на многокухинни форми.

III. Сътрудничество с машини за инжекционно формоване: „Добрият кон има нужда от добра седло“ Независимо от това колко добре е проектирана формата, в крайна сметка тя трябва да работи на машината. Нашата високоскоростна машина за инжекционно формоване изигра решаваща роля:

• Изключително висока скорост на инжекция и бърза реакция: Осигурява бързо запълване на разтопения PET в оптимално състояние, избягвайки деградацията на материала и неравномерната производителност, причинени от прекомерно загряване поради срязване или преждевременно охлаждане.

• Стабилно затворено контурно управление: Прецизното управление на машината върху инжекционното налягане и налягането за удръжка е последната защитна линия срещу микроскопичните различия в формата, като гарантира, че параметрите на процеса за всяка форма се контролират строго в тесен, оптимален диапазон.

• Кратко време на цикъл: В комбинация с изключително ефективна охлаждаща форма, времето за отваряне и затваряне на формата, както и времето за изхвърляне, са оптимизирани до крайност, постигайки стабилно време на цикъл под 11 секунди и напълно използвайки ефективното предимство на 24-те кухини.

IV. Резултати от проекта и стойност за клиента След три седмици пробно формоване и оптимизация на параметрите проектът постигна целите си:

• Ефективност на производството: Времето за цикъл се стабилизира на 10,8 секунди, като теоретичната дневна производствена мощност надхвърля 1,1 милиона предварителни форми, напълно отговаряйки на изискванията на клиента.

• Съгласуваност на продукта: Случайно избрани предварителни форми от която и да е кухина имаха тегловна толерантност, стабилна в рамките на ±0,15 грама, а размерът на устата и кристалинността напълно отговаряха на стандартите.

• Стабилност на производството: Продължителната 72-часова производствена проверка показа липса на простои или колебания в качеството поради проблеми с формата, а добивът на линията за производство чрез надуване надхвърли 99,7%.

V. Уроци, които научихме, и размисли: Този проект отново потвърждава един принцип: конкуренцията при многокухинни форми не се крие в „количеството“, а в „еднородността“. Тя изисква системна интеграция на способностите – от избора на горещия каналик, през охлаждането и машинната точност, до процесите на инжекционно леене. Слабост в който и да е етап се усилва експоненциално от числото 24.

За нас успешното изпълнение не е крайната цел. Тази форма вече е интегрирана в нашата система за дистанционен мониторинг; нейната продължителна стабилна работа е истинското изражение на общата стойност, която споделяме с нашия клиент.