Автоматизированная работа с дефектами литья

Стандартная комплектация электрического термопластавтомата JSW серии J-ADS содержит встроенное интерактивное руководство по работе с дефектами литья, которое расположено на ярлыке J-Assist на панели управления. Между тем этот виртуальный справочник будет полезен технологу или оператору любого ТПА.

Алгоритмизация устранения брака
Структура подачи материала в руководстве J-Assist выдержана в традиционной японской манере. В верхней части экрана дано описание дефекта, визуально подкрепленное фотографией. Слева, в нижней части, перечислены возможные причины появления дефекта. Например, пригар может образовываться вследствие одного из следующих процессов (рис. 1):
— выделение тепла за счет высокого сдвигового нагрева в области сопла и точки впрыска;
— захват и нахождение воздуха внутри гнезда;
— термодеструкция материала;
— отвод шнека без подачи материала;
— образование холодной пробки.

Если у оператора есть основания полагать, что наиболее вероятной причиной является термодеструкция, то он может выбрать одну из двух групп контрмер: понизить температуру цилиндра или изменить настройки пластикации (скорость вращения, противодавление).
Предположим, оператор решил понизить скорость вращения шнека. Ему следует нажать кнопку «Настройки загрузки» и на открывшейся странице изменить параметры. Если не получен нужный результат, следует нажать кнопку «Назад» и на странице, описывающей дефект, выбрать другую контрмеру.

Используя кнопку «Другие меры», оператор может ознакомиться с возможными контрмерами, если дефект возникает в результате факторов, которые не зависят от настроек ТПА. Например, если причиной образования пригара стало газообразование, то можно применить пять различных способов устранения проблемы. Зачастую виноваты неправильная конструкции пресс-формы, ошибки в проектировании изделия, недостаточное термостатирование процесса или необходимость очистки материального цилиндра.
В любом случае руководство J-Assist становится действенным автоматизированным инструментом выяснения причин возникновения брака и алгоритмизатором принимаемых контрмер.
Стоит особо отметить простоту и понятность подачи материала в справочнике J-Assist, над переводом и русификацией которого работали специалисты компании «Японские Литьевые Машины». Они прекрасно понимали, что такая качественная оценка, как «юзабилити», сегодня во многом определяет востребованность любого продукта.

Рисунок 1. Описание дефекта «Пригар» в руководстве J-Assist и возможные контрмеры

Точный перевод точного контроллера

Действенным инструментом в борьбе с браком на производстве по-прежнему остается эффективная система управления. Однако не любая.
В секторе литья под давлением контроллер ТПА давно стал достаточно сложным устройством, поэтому качество настройки технологических режимов определяется и квалификацией технологов и наладчиков, и их мотивированностью. Зачастую плохой перевод на русский язык — неверная терминология, сокращения, недостаточность знаний переводчика — лишь усугубляет ситуацию. Чаще всего поставщик оборудования заказывает перевод программы контроллера на русский язык у стороннего агентства, которое справляется с такой задачей весьма посредственно.

Компания «Японские Литьевые Машины», 13 лет работающая на российском рынке, всегда придерживалась убеждения, что перевод программы контроллера возможен только силами специалистов своей фирмы, буквально изнутри знающих японские ТПА JSW. Так был создан русифицированный инструментарий контроллера машин последней серии ADS. По мнению сотрудников компании и ее клиентов, это наилучший русскоязычный перевод системы управления среди всех термопластавтоматов.
Меню настройки режимов литья в контроллере Syscom 5000i ТПА серии ADS предельно лаконично: верхняя половина отведена для отображения информации, нижняя — для установки значений. Для удобства восприятия используются пиктограммы, и все настройки отражаются предельно понятно: например, зоны нагрева располагаются справа налево — так же, как в реальности, когда оператор стоит перед экраном. В верхней части экрана расположены несколько вкладок. Наиболее информативны и удобны для работы вкладки «Индикация», «Цикл» и «График».

Индикация процессов
На данной странице контроллера сгруппировано отображение многих параметров — теперь их не нужно искать по разным вкладкам. Оператору в наглядной форме представлены позиция плиты, шнека, толкателя, время каждой фазы цикла: давление, возникающее в материальном цилиндре. Анализируя только эти данные, сразу можно провести анализ цикла и заметить огрехи настройки.

Многие из таких ошибок можно увидеть на контроллере только электрической машины, например отскок шнека назад во время выдержки под давлением. Сбой, практически неуловимый системой управления гидравлического станка, на электрическом легко корректируется. Практика показывает, что техперсонал почти 90% российских компаний периодически настраивает излишне высокое давление впрыска по сравнению с давлением выдержки. В результате материал впрыскивается в форму с большим давлением, шнек доходит, предположим, до позиции 8,5 мм, а затем из-за резко снизившегося давления выдержки (подпора) материал, сжатый как пружина, толкает шнек обратно, до позиции 9,7 мм.

В контроллере JSW достаточно проверить на экране «Индикация» две соседние строчки «Позиция подушки» и «Окончание выдержки». Если они различаются, либо настроить режим по-другому (возможно, передвинув точку перехода с впрыска на выдержку), либо просто активировать «Эффект пружины», поставив галочку. ТПА не позволит шнеку двигаться назад от позиции подушки, и вся энергия сжатого материала распределится внутри полости пресс-формы по принципу наименьшего сопротивления. В гидравлических машинах нет даже инструмента обратной связи для работы с «пружинным эффектом» сжатого расплава.
Взглянув на несколько строчек («Пиковое давление впрыска», «Давление перехода на выдержку», «Скорость перехода на выдержку») на вкладке «Индикация», можно понять, верно ли задана точка перехода на режим выдержки. Так, если скорость перехода 5 мм или меньше, а давление близко к пиковому давлению впрыска, то почти наверняка точка выбрана ошибочно и материалу уже просто некуда впрыскиваться. Стоит отметить, что в этом случае в большинстве гидравлических машин контроллер лишь покажет пиковое давление впрыска.

График впрыска и выдержки
Точная обратная связь с электрической машиной позволит контроллеру отразить все пики и провалы давления. Большинство сотрудников российских предприятий редко пользуются графиками зачастую из-за их малой информативности, однако это мощный инструмент для понимания того, что происходит в процессе впрыска, особенно при литье деталей сложной геометрии.
Так, график позволяет оперативно выявить проблему, описанную выше, — неправильную точку перехода. Если скорость впрыска приблизилась к нулю задолго до точки перехода на выдержку, это сигнал о том, что фактически выполняется уже выдержка под давлением, а не впрыск.
ТПА JSW позволяет настроить 6 ступеней впрыска и 6 ступеней выдержки, при этом каждую ступень независимо от других можно ограничить по показателю давления впрыска, что возможно далеко не на всех термопластавтоматах. Такое ограничение — отсечку скорости давлением — можно сравнить с переходом на автоматическую коробку передач в автомобиле вместо ручного управления. График позволяет видеть, как внутри каждой ступени настройки влияют на реальные уровни давления, в результате становится понятно, насколько большое сопротивление создается на данном отрезке пути шнека. Это актуально, например, при производстве колпачков для бутылок с аэрозолями или водкой, когда материал проходит тонкие секции-перемычки. Также, чтобы не допустить образования облоя, достаточно установить режим быстрого впрыска для сокращения времени заполнения полости пресс-формы (известно, что чем меньше температурные перепады в изделии, тем меньше создается внутренних напряжений) и уменьшения торможения в последней зоне. Точная обратная связь, получаемая контроллером от электрического ТПА, обеспечивает построение графика, позволяющего посмотреть на процесс литья внутри и выстроить его максимально эффективно (рис. 2).

Рисунок 2. График процессов впрыска и выдержки на экране контроллера Syscom 5000i ТПА серии ADS