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        流量与压力

        日期:2011年12月23日 11:07
        流量与压力

        达明科技有限公司

        2003年6月

         

         

         
         
          压力油及熔融均为流体。明白流体流量与压力的关系对使用、调校及维修注塑机有着莫大的帮助。

        油泵
          油泵是个流量源,代表泵出的油流量(在恒定转速及排量下)是恒定的。
        油泵本身只产生流量,不产生压力。油的压力来自阻力,阻力阻止油的流动。一个极端的例子是堵住油泵的出口。此时阻力是“无限大”,压力因此也是“无限大”,结果便是油管爆裂。为了保护油管,所有的油泵出口均设计了溢流阀。此溢流阀设置的压力称为系统压力。当压力达到系统压力时,油便经溢流阀流回油箱,达到保护油管的目标。油路的压力因此亦不能超过系统压力。


        唧筒
          唧筒提供线性动作,克服线性阻力。阻力源于负载。负载包括(1)重力,(2)摩擦力及(3)质量加速力。

          如F = 阻力,A = 活塞面积,
          所需压力P = F/A
          注塑机的注塑,负载是熔融流过喷咀、流道及模腔的阻力。
          注塑机的动板移动,主要的负载是质量加速力,还夹杂了少量的摩擦力。
         

        油马达
          油马达提供旋转动作,克服旋转阻力(扭矩负载)。
          如T = 扭矩负载,
          所需压力P = T/D
          D是油马达的设计参数。油马达的排量越大,此参数越大。在相同的负载下,大排量油马达所需压力便越小。
          注塑机的塑化,克服粒状的塑料经螺杆的压缩段挤压的摩擦力,将机械能量变为热能,塑化塑料。
          注塑机的调模,起步的阻力较大是由于动态摩擦力比静态磨擦力高,及起步时的尾板加速。
         

        没有负载
          当唧筒没有负载时,如顶针唧杆未触及模具的顶针板时,便没有压力。不要在唧筒移动而油表指示零压力时而惊讶。
          没有阻力便没有压力。
         

        最大负载
          当唧筒走到尽头时,便有“无限”阻力。但由于溢流阀的保护作用,最大压力只限于系统压力。
          顶针或注射走到尽头时,压力便显示溢流阀的设置压力。
         

        比例压力阀
          比例压力阀其实是个用电磁铁控制的溢流阀。注塑机多个动作有不同的最高工作压力需要,由操作员输入,电脑输出,达到“可调”最高工作压力的目标。当然,“可调”最高压力都只能在系统压力之下。注塑机的系统压力是在140-175 kg/cm2之间。
         

        前缘速度恒定
          基于冷却及其他原因,要达到优质的产品表面,在注塑时要保持熔融前缘在模具内以恒速前进,才有优质的产品表面。
         

          管状产品,如纺纱筒子,其横切面从头到尾是相同的,故恒定的注射速度便产生恒定的前缘速度。可以用一段注射速度完成整个产品的注塑。
         

          PET瓶坯很接近管状,亦可用一段射速来完成。
        圆片状产品(如光碟片)的横切面不断增加,浇工在中心要达到前缘恒速便要有不断上升的注射速度,这可用多段射速来近似达到。


        流量主导
          注射时,经过注射唧筒及螺杆的作用,油流量驱动熔融填充模腔。
          为了保证前缘速度恒定,每段注射速度都要保持恒定,虽然阻力不一定恒定。只有闭环注射才能达到恒速的要求。
          当阻力大使注射速度慢了下来,闭环注塑的控制会增加压力来克服阻力,使注射速度回复设定值。同样,当阻力下降时,会降低压力来维持注射速度。
          塑化时,亦要求螺杆转速恒定。同样,只有闭环控制才能在阻力变化的情况下保持恒速。
        从观察开环控制的螺杆转速,发觉螺杆的阻力是很不平均的。刚开始塑化时的转速最快,但马上便慢下来。随着螺杆后退,转速又慢慢上升,与螺杆在料筒内的有效长度下降不无关系。
         

        注射压力
          电脑控制的多段注射,每段都可以设置注射压力参数。该参数是比例压力阀开启的压力,亦是该段的最高压力。从压力表读出的实际压力是等于或小于这个压力。
          当模腔未填满时,实际压力源于熔融的阻力。要增加注塑的重复性,不用控制注射压力,只用控制注射速度。
          当模腔填满时,实际压力来自将熔融压缩。当这段注射压力设置得太高时,模具便被推开,产生毛边。
         

        塑化压力
          电脑控制的多段塑化,每段都可以设置塑化压力参数。从压力表读出的实际压力是等于或小于这个压力。
          当扭矩负载超过油马达的最大扭矩时(塑化压力已达到系统压力),螺杆便转不动。只有增加料筒温度,改用小直径螺杆,或改用大排量(因此大扭矩)油马达才能解决问题。
         

        背压压力
          为了增加注塑的重复性,塑化时要控制塑化速度恒定,但不用控制塑化压力,而是控制背压压力恒定。
          背压压力是由一个溢流阀控制。
         

        压力主导
          与注塑及塑化不同,保压是压力主导的。保压时,螺杆基本不向前走,很少的油流量便足够使用。定量泵的油流量,绝大部份都经比例压力阀在保压压力下回油箱,造成能源浪费,还会使电马达过热,甚至烧毁。采用变量泵的话,只有少量油被泵出,但还是经比例压力阀流回油箱。此时变量泵便发挥节能的作用,还降低了电马达(及压力油)的发热。
         

        水泵/热油泵
          水塔水/冰水或模温机的热油都是由水泵/油泵驱动的。它们都是流量源,有溢流阀保护。细长的管道便有大的阻力。高的溢流阀压力设置使流体全部经管道流过。
         
        润滑油泵
          机铰的润滑油泵亦是流量源。由于功率不大,没有溢流阀保护。
         
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