Rủi ro về lực kẹp quá mức trong sản xuất chai nhựa

Trong thế giới sản xuất chai nhựa, cho dù thông qua khuôn ép phun hay khuôn thổi đùn, có một quan niệm sai lầm phổ biến rằng lực kẹp cao hơn tương đương với độ kín tốt hơn và sản phẩm chất lượng cao hơn. Tuy nhiên, lực kẹp không phải là một biến số "càng nhiều càng tốt". Mặc dù lực đủ là cần thiết để giữ cho khuôn đóng lại trước áp suất phun hoặc thổi, nhưng việc vượt quá trọng tải yêu cầu sẽ tạo ra một loạt các vấn đề về cơ học và chất lượng. Lực kẹp quá mức có thể làm gián đoạn đáng kể hiệu quả sản xuất, làm hỏng dụng cụ đắt tiền và làm suy giảm tính toàn vẹn cấu trúc của chai nhựa cuối cùng.

Vai trò quan trọng của việc thông hơi nấm mốc và bẫy khí

Một trong những tác động tức thời và bất lợi nhất của lực kẹp quá mức là nén các lỗ thông hơi của khuôn. Khuôn được thiết kế với các kênh cực nhỏ—lỗ thông hơi—tại đường chia khuôn để cho phép không khí và khí thoát ra khi nhựa nóng chảy lấp đầy khoang. Khi trọng tải kẹp được đặt quá cao, thép của các mặt khuôn thực sự bị nén, bịt kín các lỗ thông hơi này một cách hiệu quả.

"Hiệu ứng Diesel" và vết cháy

Khi các lỗ thông hơi bị đè bẹp bởi lực quá mạnh, không khí bên trong khoang sẽ không còn nơi nào để thoát ra ngoài. Khi nhựa tràn vào, nó nén không khí bị mắc kẹt này lại, làm tăng nhiệt độ nhanh chóng đến mức bốc cháy. Hiện tượng này, được gọi là Hiệu ứng Diesel, dẫn đến các vết cháy hoặc cháy than có thể nhìn thấy trên chai nhựa, thường ở gần phần cuối của chai nhựa. Điều này làm cho chai không được chấp nhận về mặt thẩm mỹ và cấu trúc yếu ở vị trí bỏng.

Cú đánh ngắn do áp lực ngược

Ngay cả khi khí bị mắc kẹt không bốc cháy, áp suất ngược do túi khí tạo ra có thể ngăn nhựa nóng chảy lấp đầy hoàn toàn khoang khuôn. Điều này dẫn đến "những cú đánh ngắn" hoặc chai không đầy đủ, đặc biệt là ở những khu vực phức tạp như phần hoàn thiện cổ hoặc phần đế. Người vận hành thường nhầm lẫn khi tăng áp suất phun để khắc phục điều này, điều này chỉ làm trầm trọng thêm áp lực lên khuôn, tạo ra một vòng luẩn quẩn của khuyết tật.

Hư hỏng cấu trúc của khuôn và máy

Khuôn chai nhựa là dụng cụ chính xác được sản xuất với dung sai chặt chẽ. Việc buộc chúng chịu tải trọng vượt xa yêu cầu tính toán sẽ dẫn đến biến dạng vật lý và tăng tốc độ mài mòn. Thiệt hại này thường không thể khắc phục được và đòi hỏi phải sửa chữa tốn kém hoặc thay thế toàn bộ.

• Đường chia tay Hobbing: Lực quá mạnh có thể làm cho kim loại tại đường phân khuôn bị chảy xệ hoặc biến dạng (bếp). Một khi đường phân chia bị nghiền nát, khuôn sẽ không còn bịt kín hoàn hảo ngay cả ở áp suất bình thường, dẫn đến hiện tượng chớp cháy vĩnh viễn trên chai.
• Thanh giằng mệt mỏi: Bản thân máy đúc bị ảnh hưởng. Việc kẹp quá mức gây căng thẳng không cần thiết lên các thanh giằng, liên kết chuyển đổi và trục lăn. Theo thời gian, điều này làm cho các thanh giằng bị giãn không đều, dẫn đến các tấm trục không còn song song nữa. Các trục lăn không song song gây ra hiện tượng mòn khuôn không đồng đều và độ dày thành chai không nhất quán.
• Lỗi thành phần thủy lực: Đối với máy thủy lực, việc duy trì áp suất tối đa liên tục sẽ làm chất lỏng thủy lực quá nóng và làm hỏng các vòng đệm và van nhanh hơn nhiều so với việc vận hành ở mức tối ưu.

Ý nghĩa về hiệu quả năng lượng và thời gian chu kỳ

Ngoài hư hỏng vật lý, lực kẹp quá mức còn làm giảm đáng kể hiệu quả hoạt động. Sản xuất hiện đại tập trung chủ yếu vào chi phí năng lượng trên mỗi đơn vị và việc vận hành máy ở công suất tối đa sẽ làm tăng chỉ số này một cách không cần thiết.

Việc tạo ra lực kẹp cao đòi hỏi năng lượng đáng kể. Nếu một khuôn chai cần 200 tấn để đóng kín, nhưng máy được đặt ở mức 350 tấn, thì năng lượng được sử dụng để tạo ra 150 tấn bổ sung đó hoàn toàn bị lãng phí. Hơn nữa, cơ chế hình thành và giải phóng áp suất quá mức này có thể làm tăng thời gian chu kỳ khô lên một phần giây. Trong sản xuất chai số lượng lớn, việc tăng thậm chí 0,5 giây mỗi chu kỳ có thể dẫn đến số lượng chai được sản xuất ít hơn mỗi ngày.

So sánh tác động lực tối ưu và lực quá mức

Để hiểu rõ hơn về sự cân bằng, bảng sau đây nêu ra những khác biệt trong vận hành giữa việc chạy ở lực kẹp được tối ưu hóa và lực kẹp quá mức.

Các bước mang tính xây dựng để tối ưu hóa

Mục tiêu của bất kỳ người quản lý sản xuất nào là tìm ra "liều hiệu quả tối thiểu" của lực kẹp. Đây là trọng tải thấp nhất cần thiết để sản xuất các bộ phận không có flash mà không ảnh hưởng đến khuôn.

Để đạt được điều này, hãy bắt đầu bằng cách tính diện tích dự kiến ​​của chai và nhân nó với hệ số trọng tải khuyến nghị của vật liệu. Khi máy đang chạy, hãy giảm lực kẹp theo từng mức nhỏ (ví dụ: 5-10 tấn) trong khi theo dõi đường chia tay xem có chớp nhoáng không. Khi đèn flash vừa bắt đầu xuất hiện, hãy tăng lực lên một chút (khoảng 10%) để thiết lập giới hạn an toàn. Cách tiếp cận này đảm bảo khuôn thở chính xác, lỗ thông hơi vẫn mở và máy móc hoạt động lâu hơn, cuối cùng đảm bảo dây chuyền sản xuất chai nhựa ổn định và có lợi nhuận cao hơn.