Pourquoi le tonnage de serrage ne peut pas dimensionner un disque de plastification sur une machine d’injection

Prenez la fiche technique d’un constructeur de machines typique et entourez un chiffre dessus: 450 tonnes. Maintenant, écris en dessous, "Quelle boîte de vitesses plastifiante utilise-t-on pour ça?" C’est la structure que cet article suit, et le tonnage est un symbole provisoire plutôt qu’un chiffre tiré d’un ordre particulier.

C’est une question raisonnable à poser. Ce n’est pas une question qui a une réponse, car les 450 tonnes décrivent la mauvaise moitié de la machine.

Le numéro qui est donné est un numéro du côté du moule

La force de serrage existe pour maintenir un moule fermé tandis que le plastique repousse. Le calcul derrière cela est une aire multiplicée par une pression: La surface projetée de la partie, y compris les coureurs, multiplié par la pression de cavité nécessaire au procédé, avec une marge selon la classification de la machine. La pression de cavité est choisie par la pièce, Pas la presse. Une pièce de marchandises épaisse pourrait atteindre les quelques centaines de barres. Une pièce d’emballage à paroi fine peut être plusieurs fois plus haute, car la fonte doit atteindre les extrémités d’un long chemin d’écoulement avant de geler.

Rien dans ce calcul ne touche la vitesse de vis, Couple de vis, Viscosité de la fusion, ou temps de récupération. Celles-ci appartiennent à un sous-système différent avec un ensemble d’entrées différent.

Sur la machine elle-même, les deux sont physiquement séparés. L’unité de pince est un bascule ou un cylindre hydraulique agissant sur une platine mobile. L’unité d’injection est un canon avec une vis à l’intérieur, un entraînement qui fait tourner la vis, et une disposition de poussée qui pousse la vis vers l’avant. Ils partagent un châssis et un système de contrôle. Ils ne partagent pas un chemin de charge.

Donc, quand une fiche technique indique 450 tonnes, Il vous a montré à quel point la machine peut presser fort. Il ne vous a rien dit sur la force avec laquelle il peut tourner une vis.

Un tonnage, Plusieurs vis, Plusieurs exigences de couple

Voici la partie qui casse immédiatement la chaîne d’inférence, et il est visible sur presque la page catalogue de tous les constructeurs de machines.

Une seule unité d’injection est généralement proposée avec deux à quatre diamètres de vis alternatifs, bien que le nombre exact varie selon le constructeur et la taille des unités. Le canon est le même. Le disque est souvent le même. Les vis ne le sont pas.

Le diamètre de la vis est un échange, et les termes de l’échange passent par la conception de la vis plutôt que par le diamètre seul. Dans un canon de longueur fixe, un diamètre plus petit produit un rapport longueur/diamètre plus élevé, et la pression d’injection que l’unité peut développer augmente car la même poussée agit sur une surface de vis plus petite. La capacité de tir diminue avec le volume balayé. Un diamètre plus grand inverse ces deux, Mais la façon dont ce changement s’applique au mélange et à la fusion est une question de géométrie propre à la vis, son taux de compression, et la conception du vol, pas à propos du nombre de rapport en lui-même. Deux vis avec le même L/D peuvent fonctionner très différemment dans le même canon. Ce qui tient sur toute la plage, c’est la direction du couple: un diamètre plus grand cisaille et transporte plus de fusion par révolution, Il nécessite donc plus de couple pour tourner à une vitesse donnée, et la différence est substantielle plutôt que marginale.

Imaginez deux machines quittant la même chaîne de montage, tous deux d’une capacité de 450 tonnes, l’une avec une vis de 45 mm et l’autre avec une vis de 60 mm. La pince est identique. L’exigence du moteur plastifiant n’est pas. Si vous avez dimensionné la boîte de vitesses à partir du tonnage, Vous devrez spécifier la même unité pour les deux, Et vous auriez tort pour au moins l’un d’eux.

C’est tout l’argument résumé en une seule image. Le tonnage de serrage est constant sur toutes les options de vis. Le couple plastifiant ne l’est pas. Une quantité qui ne change pas ne peut pas déterminer une quantité qui change.

Ce que la poussée plastifiante doit réellement offrir

Si le tonnage n’est pas l’entrée, Qu’est-ce que c’est? Quatre choses, et ils sont tous mesurables ou spécifiés sur la feuille de procédé plutôt que sur la plaque de la machine.

Plage de vitesses de vis. Cela est déterminé par le processus, puis vérifié ce que le lecteur peut contenir. Le temps de récupération est la contrainte dans la basse part: La vis doit plastifier le prochain tir avant que le moule ne s’ouvre à nouveau, Ainsi, la vitesse requise dépasse le temps de cycle et le poids du tir. Le haut de gamme est limité par la qualité de la fusion. Faire tourner la vis plus vite raccourcit la récupération mais dégrade le mélange et augmente la température de fusion, et sur les matériaux sensibles au cisaillement, cela peut causer des dommages qui apparaissent sous forme de traînées ou de lignes de soudure faibles plutôt que d’alarme.

Les deux extrémités ne sont pas symétriques dans la façon dont elles contraignent la spécification. Dans la plupart des emplois de commodités, c’est le minimum qui compte, Parce que la vis doit délivrer un tir dans un cycle fixé par d’autres considérations, et le couple à basse vitesse est là où la transmission est la plus susceptible d’être marginale. Le maximum est un plafond de procédé plutôt qu’une exigence de transmission, Dans le sens où personne ne mesure une boîte de vitesses pour la vitesse la plus rapide, la vis pourrait tourner si la fonte ne peut pas la tolérer. Ce que le drive doit faire, c’est retenir tout le groupe, et la largeur de la bande est ce qui détermine si le même réducteur peut servir deux moules différents.

Notez aussi que la vitesse de vis n’est pas un cadran libre. Sur une unité hydraulique, cela provient du rapport entre la sortie de la pompe et le déplacement du moteur; sur un appareil électrique, il provient de la vitesse du moteur via le rapport de réduction. Dans tous les cas, l’autonomie atteignable dépend de la transmission, Et le processus doit vivre à l’intérieur.

Le couple tout au long du cycle de récupération. C’est le chiffre qui dimensionne la boîte de vitesses, Et ce n’est pas un seul nombre. Le couple augmente lorsque la vis se remplit de granules non fondus, atteint son pic quelque part au milieu de la récupération, quand le lit solide est le plus long, et tombe à mesure que le reste fond. Une boîte de vitesses sélectionnée contre un couple moyen fonctionnera au-dessus de sa valeur nominale pendant une fraction significative de chaque cycle.

La contre-pression repose sur ce profil, Et la quantité qu’elle apporte est une propriété du cadre, Le matériau, et la machine plutôt qu’un incrément fixe. L’effet mécanique est simple: Une contre-pression plus élevée signifie que la vis doit travailler contre une résistance plus élevée à son extrémité, donc le couple augmente avec lui. L’ampleur de sa montée dépend de la viscosité de la fusion à cette température, La géométrie de la vis, et où, dans le coup de récupération, la comparaison est faite, C’est pourquoi le réglage appartient à la mesure plutôt qu’à un facteur de correction. Une unité qui était confortable sur un réglage de contre-pression ne l’est pas automatiquement sur un réglage plus élevé, et la seule façon de connaître la différence sur une machine particulière est de lire la charge du lecteur dans les deux réglages.

Matériau et géométrie de vis. Une résine d’ingénierie remplie de verre à 280 °C n’est pas la même charge qu’une résine de marchandises non remplie à 200 °C, même à la même vitesse de vis, et la différence se transmet à travers la viscosité, Par le cisaillement, le produit de remplissage ajoute, et à travers la portion du baril dans laquelle la fusion doit être complétée. Donc la même machine, Même vis, Même vitesse, peut exiger des couples différents d’un chantier à l’autre.

Pic versus régime stationnaire. Démarrage sur un canon froid, Une gorge affamée, Ou une brève restriction au niveau du bloc d’écran poussera le couple au-dessus de la bande normale. La survie du disque à ces événements dépend de la capacité maximale et de la protection existante entre la vis et la boîte de vitesses, Pas à propos de la note nominale.

La rotation et le déplacement vers l’avant sont deux charges différentes

Il y a une autre confusion qui mérite d’être clarifiée, Car c’est là que les spécifications de la boîte de vitesses plastifiantes se trompent souvent.

Pendant la convalescence, La vis tourne. Pendant l’injection, La vis se déplace axialement vers l’avant et ne tourne pas. Ce sont deux mouvements distincts avec deux trajectoires de charge distinctes.

La charge de rotation est le couple, transporté du transmission à travers l’étage de réduction jusqu’à la tige de vis. La charge axiale est la poussée. Dans l’arrangement conventionnel, où la poussée est prise par un roulement de poussée à l’intérieur de l’unité d’injection et réagit contre le canon et le châssis, elle ne passe pas par l’arbre de sortie de la boîte de vitesses, et il ne doit pas être traité comme une charge radiale ou axiale sur le réducteur. Le chemin de charge réel doit être confirmé à partir du dessin d’assemblage de cette machine, car certains dispositifs transportent effectivement un composant axial dans le réducteur ou dans les pièces qui y sont boulonnées.

Cela est important lorsque quelqu’un demande à un fournisseur de boîte de vitesses de "Gérez aussi la force d’injection." La force d’injection peut être très importante, Et il appartient à un autre endroit dans la machine. Le rôle d’un réducteur plastifiant est de fournir un couple défini à une plage de vitesses définie via une interface d’arbre définie. Mélanger les deux charges dans une seule spécification produit une unité surdimensionnée dans un sens et mal supportée dans l’autre: Le réducteur reçoit un roulement de poussée dont il n’a pas besoin et perd l’agencement de roulement dont il a besoin pour la charge radiale de ce qui le fait tourner, que ce soit une ceinture, une chaîne, ou un couplage direct.

Le mode défaillance mérite d’être nommé car il ne ressemble pas à une erreur de spécification. Sur le papier, l’appareil arrive avec le bon couple et le bon rapport, Il s’adapte à l’enveloppe de montage, Et rien dans l’ordre ne semble anormal. Le chiffre de couple est exact, Et ça reste juste. Ce qui ne va pas, c’est un roulement choisi pour une charge que la boîte de vitesses ne voit jamais. Cette séquence est un mécanisme, Ce n’est pas une histoire de dossier: c’est ce que la géométrie implique, et c’est la raison pour laquelle le montage et la disposition des roulements appartiennent au même sujet que le couple.

L’interface au niveau de la tige de vis est un sujet à part entière. Connexions cannelées, Connexions à clé, et les connexions à brides boulonnées imposent chacune des exigences différentes pour l’ajustement de l’arbre, Concentricité, et comment se positionner axialement. Une boîte de vitesses qui correspond au couple et au rapport peut toujours ne pas s’assembler car la géométrie de l’arbre de sortie ne correspond pas à la tige de vis comme la machine a été conçue.

Les chiffres qui déterminent réellement le couple

Le résultat pratique de tout cela est une courte liste d’informations. Un chiffre de tonnage n’y figure pas. Tout ce qui suit figure soit dans la documentation de la machine, soit peut être mesuré sur une machine en fonctionnement.

Sur cette rangée de couple, Une note sur la mesure. Les vis instrumentées apparaissent dans des recherches publiées, principalement provenant d’autres industries de procédé, et ne sont pas une pratique courante sur une unité plastifiante. Sur la plupart des machines du terrain, Ce que vous avez est indirect: Pression d’entraînement hydraulique sur une unité hydraulique, ou courant moteur sur un courant électrique. Les deux sont utilisables, Les deux nécessitent une conversion, et les deux doivent être considérés comme une estimation avec une hypothèse formulée plutôt que comme un couple mesuré.

Lorsque la série est spécifiée à partir d’une feuille blanche plutôt que remplacée, La gamme de produits que cette discussion aborde est la Boîte de vitesses GTI Series pour machines à moulage par injection. Ce que le lien ne fait pas, c’est remplacer la rangée au-dessus de la note: Le dimensionnement commence toujours par la géométrie des vis, Plage de vitesse, et cycle, et une unité choisie à partir d’un chiffre de tonnage est la même supposition qu’elle provienne d’une page de catalogue ou d’une citation.

Pourquoi la question du tonnage revient sans cesse

La version honnête de la réponse à cette première question est que le tonnage nous indique quelle unité de pince le moule nécessite, Et cela ne limite pas du tout la volonté de plastifier. Pour dimensionner le lecteur, il nous faut la vis, Le processus, et l’interface.

Cette réponse est souvent contestée, Et la raison mérite d’être comprise plutôt que de discuter. La fiche technique d’un constructeur de machines est organisée autour de la serre, Parce que la serre est ce sur quoi la machine est vendue: Le tonnage est le chiffre principal, La liste de moules est construite contre elle, et la citation est structurée par elle. L’unité d’injection apparaît en dessous sous la forme d’un jeu d’options de vis, et les données de procédé qui dimensionnent le disque se trouvent dans la feuille de procédé du mouleur, ce qui est un document que le constructeur de machines ne détient souvent pas.

Le tonnage arrive en premier car c’est le numéro sur le devant de la feuille, et la question "Quelle boîte de vitesses" il s’y attache par proximité plutôt que par logique. La solution n’est pas une meilleure réponse à la question du tonnage. C’est de la remplacer par une question à laquelle les données peuvent répondre: Envoyer les données de vis, La plage de vitesses, Le cycle, Le matériau, et les détails existants du moteur et du réducteur.

Deux unités peuvent toutes deux être évaluées pour le même couple nominal et ne pas être interchangeables ici. On peut maintenir ce couple sur une bande de vitesse plus large; On peut avoir une géométrie d’arbre qui s’adapte à l’accouplement existant sans modification; L’un peut avoir un agencement de roulement adapté aux charges radiales d’une transmission par courroie et l’autre à un moteur à couplage direct. Ces différences ne deviennent visibles qu’une fois que les vis et les données de procédé sont sur la table, ce qui est précisément le moment où le nombre de tonnage cesse d’être demandé.

Si c’est bien ce que vous avez, L’étape suivante utile est une conversation sur la poussée de plastification plutôt qu’une demande de numéro de catalogue. Ce qui rend cette conversation plus courte, c’est d’arriver avec le diamètre et la géométrie de la vis, La plage de vitesses, Le cycle et le poids du tir, Le grade du matériau et la température de fusion, et les détails existants du moteur et du réducteur, En plus, les plans d’interface existants pour la tige de vis. Avec ces éléments en main, la transmission peut être discutée contre la rangée du couple plutôt que contre le tonnage. Envoyez-les via la page de contact Et la première question peut concerner la géométrie de la vis et la plage de vitesses, qui sont les deux qui déterminent la série de couple.