Organizacja procesów przetwarzania materiałów w przemyśle.

• Kryteria doboru wtryskarek do wielkości wypraski, krotność formy.

Obliczanie krotności formy ze względu na wielkość produkcji.

Pod określeniem wielkości produkcji należy rozumieć ilość wyrobów, która ma zostać wykonana w ściśle określonym czasie. Krotność formy, która zapewnia żądaną wydajność wynika z zależności:

$$n_{1} = \frac{N*t}{T_{n}*k*3600}$$

Gdzie:

N – wielkość produkcji (w sztukach),

t - złożony czas [s] = czas wtrysku + czas chłodzenia + czas otwarcia, uwolnienia wypraski i zamykania formy,

T_n – normalny czas produkcji (n),

k – współczynnik wykorzystania wtryskarki (0,7 – 0,9),

n₁ – krotność formy,

• czas docisku 10%

• czas wtrysku 5%

• czasy maszynowe 15%

• czas chłodzenia wypraski 70%

Struktura najważniejszych czasów technologicznych w procesie formowania wtryskowego

• czas wtrysku $t_{w} = \frac{S_{w}}{V_{w}}\ \lbrack s\rbrack$, gdzie V_w – prędkość wtrysku, S_w – droga wtrysku,

w praktyce t_w = 0,05s

• czas chłodzenia t_ch = a * s(1 + 2s)

• czas docisku t_d = (0, 3 ÷ 0, 4)t_ch

• Obliczanie krotności formy – n₂ ze względu na możliwości techniczne wtryskarki:

- ze względu na wielkość wtrysku – n’2

- ze względu na wydajność uplastyczniania –n’’2

- ze względu na siłę zamykania – n’’’2

Założenie: n1 ≤ n ≤ n^′2,  n^″,  n‴2.

Parametry wtrysku:

• średnica ślimaka

• gramatura wtrysku (cecha indywidualna zależna od gęstości materiału)

• wydajność wtrysku

Dane wejściowe:

• dobór materiału

• wielkość produkcji

• wybór wtryskarki

• masa wypraski

• określenie czasu cyklu wtryskiwania

Obliczanie krotności formy n’2 ze względu na wielkość cyklu

$$n^{'}2 = \frac{0,8*G}{A*g}$$

Gdzie:

G – największa masa wtrysku maszyny [g],

g – masa wypraski [g],

A – współczynnik uwzględniający masę wlewka.

Ciężar wypraski nie powinien przekraczać 80%... Przeliczone objętości na masę wtrysku.

Masa wtrysku [g] = Pojemność wtrysku [cm³] * współczynnik wydatku [g/cm³]

Współczynnik wydatku: ABS – 0,88; PP – 0,73; PA6 – 0,95;

Teoria: Maksymalny skok dozujący powinien wynosić od 2D do 4D gdzie D – średnica ślimaka.

HUT – Hold up Time- czas dopuszczanego …..

Optymalny zakres drogi dozowania (uplastyczniania)

- za długi czas przebywania tworzyw ….

-

-

-

Obliczanie krotności formy n’’2:

$$n^{''}2 = \frac{0,8*w*t*1000}{A*g*3600} = 0,22\frac{w*t}{A*g}$$

Gdzie:

w – wydajność uplastyczniania maszyny [kg/h],

t – przewidywany czas cyklu wtryskiwania [s],

A – współczynnik uwzględniający masę wlewka,

g – masa wypraski [g],

Przekrój przez strefę roztapiania ślimaka z barierami:

1. kanał fazy stałej

2. szczelina bariery

3. kanał roztopionego tworzywa

Zastosowanie ślimaków barierowych może zwiększyć wydajność plastyfikacji o 20 – 30%

Krotność formy ze względu na siłę zwarcia:

$$n^{'''}2 = \frac{0,8*P}{F*p_{f}}$$

Gdzie:

P – siła zamykania maszyny [N],

F – rzut pow. wypraski i wlewka [mm²],

p_f – przewidywane ciśnienie w formie [MPa] (tabela albo obliczone wartości),

0,8 – współczynnik skuteczności zamknięcia,

$$p_{f} = \left( \frac{1}{3} \div \frac{1}{2} \right)*p$$

p - max. ciśnienie wtrysku realizowane przez wtryskarkę

Zakres ciśnienia tworzywa w formie	Normalna grubość ścianki wypraski	Wypraska cienkościenna
20 - 25	PS, PE, PP	-
25 - 40	PA, ABS, POM, PMMA	PS, PE, PP
40 – 60	PC, PVC, PPO	PA, ABS, POM, PMMA
Ponad 60	-	PC, PVC, PPO

Wielkości znamionowe wtryskarek:

• Objętość wtrysku [cm³],

• Masa wtrysku [g],

• Wydajność uplastyczniania [kg/h],

• Ciśnienie wtrysku [kg/cm³],

• Siła zamykania wtryskarki [kG],

• Skok stołu [mm],

• Powierzchnia stołu [mm x mm],

• Dopuszczalna powierzchnia wtrysku [cm²] ??? jednostka ???

Uruchomienie procesu wtryskiwania – czynności wstępne:

Uruchomienie i zwolnienie serii produkcyjnej.

Nastawiacz (operator) - jest zobligowany do przygotowania maszyny, zamontowania i podłączenia formy na maszynie.

Brygadzista – odpowiedzialny za proces przygotowania materiału.

Narzędziowiec - wydanie sprawnej formy.

Dział logistyki przekazuje zalecenia produkcyjne na magazyn. Każde tworzywo wydawane na produkcję musi posiadać etykietę zawierającą ……

Nastawiacz w ramach rozruchu produkcji ustala parametry wtrysku i uzyskuje detal jakościowo zgodny z wymaganiami klient. Następnie dokonuje oceny organoleptycznej uzyskanej wypraski w stosunku do wzorca.

Po 15 min ustabilizowanej produkcji nastawiacz zgłasza do działu Kontroli Jakości potrzebę zwolnienia produkcji.

Jest zobowiązany do pisemnego potwierdzenia przygotowania maszyny, surowców, jakości detali na zamówienie (odpowiednia barwa tworzywa wychodzącego z dyszy wtryskowej, właściwe parametry wtryskarki, wypraski zgodne z wzorcem)

Wymiana formy wtryskowej

1. Zatrzymanie cyklu wtryskarki

2. Obniżyć temperaturę agregatu (ograniczyć przypalanie tworzywa do ślimaka)

   1. Odsunąć agregat wtryskarki od formy i wydozować pozostałe tworzywo (jeśli zmieniamy tworzywo na inny granulat), odsunąć od zasypu ślimaka lub zamknąć blokadę leja

   2. Jeśli jest konieczność – czyścić agregat polipropylenem ?

   3. …..

3. Wyłączyć regulator temperatury grzanych kanałów i dysz, wyłączyć kabel z konektora

4. Odłączyć przewody chłodzące (szybkozłącz ki), jeśli szybkozłącz ki bez blokady - leje się woda z węża, uwaga na wodę z kanałów w formie, najlepiej wyłączyć ję wcześniej lub wydmuchać

5. Założyć zabezpieczenie lub spinkę w podziale formy wtryskowej aby nie dopuścić do przypadkowego otarcia formy ( możliwość wypadku ciężkiego)

6. Założyć hak do wyciągarki, napiąć linę, odkręcić śruby mocujące łapy, zdjąć formę, przemieścić ( nie doprowadzać do kołysania formy) dołączyć kartkę z kolorem i ostatnią dobrą sztukę z produkcji

7. Odsunąć maksymalnie stół wtryskarki

8. Sprawdzić czy spina jest prawidłowo założona z podziale nowej formy wtryskowej, aby nie dopuścić do przypadkowego otarcia formy

9. Założyć hak i przetransportować formę w przestrzeń roboczą stołów wtryskarki (Uwaga na palce i dłonie, forma ma tendencję do obracania się, przytrzaskiwanie dłoni)

10. Ustalić wysokość zawieszenia formy tak, aby bez wymuszenia położenia dopasować pierścień centrujący formy z otworem ustalającym stołu nieruchomego (centrowanie formy względem osi cylindra)

11. Przymocować

12. ..

13. ..

14. Podłączenie chłodzenia . Sprawdzenie podłączeń termostatu ( w małych firmach czynności te wykonuje nastawiacz w dużych zbrojarze)

15. Programowanie pracy formy:

• Czynności wstępne

• Ogrzewanie

• Ruch stołów wtryskarki

• Zabezpieczenie formy

• Wypychanie wyprasek

• Dosunięcie dyszy

• Dozowanie

• Dekompresja

• Wtrysk

• Docisk

• Czas chłodzenia

• Czas przerwy

• Rozruch

• Optymalizacja procesu

• Droga otwarcia

• Prędkość otwarcia

• Prędkość zamknięcia

• Siła zwarcia

• Wyrzutnik

• Zabezpieczenie formy

Powinna być również dostarczona dokumentacja, która zawiera:

• Parametry formy

• Ostatni wtrysk

• Lista zaleceń i napraw

• ..

• …

Karta technologiczna

Kontrola jakości:

Jakość to stopień zgodności wyrobu z wzorcem lub określonymi wymaganiami.

Kontrola jakości są to działania mające na celu sprawdzenie lub testowanie charakterystyk produktu i porównaniu wyrobów w odniesieniu do zatwierdzonych wcześniej wzorców. Obok kosztów to właśnie jakość należy do najistotniejszych czynników mających znaczenie dla klienta. Od przedstawionego detalu wymagana jest bardzo dobra jakość powierzchni, gdyż klientowi bardzo zależy na dobrych właściwościach estetycznych przedmiotu

Każdy pracownik zobowiązany jest do przeprowadzenia samokontroli wytwarzanych elementów. Procedura samokontroli przebiega według ściśle określonego schematu. Pracownik sprawdza czy wszystkie elementy są uformowane, czy nie ma przebarwień, wtrąceń, przypaleń, czy powierzchnia detalu nie jest zarysowana. Proces samokontroli powinien być przeprowadzony w odpowiednich warunkach.

Uwago do pracy podajnika granulatów:

• sprawdzić stan filtra ochronnego dmuchawy

• przedmuchiwać filtr powietrzny

• okresowo sprawdzać czy działa sygnalizacja alarmowa stanu napełnienia

• sprawdzić szczelność węży ssących

• stosować w miarę możliwości podgrzewacze komory podajnika ciśnieniowego

• detale wadliwe zwracać do młyna

Dozownik (barwnika, przemiału):

• eliminuje operację ważenia i mieszania

• wprowadza do głównego strumienia granulatu komponent dodatkowy, barwnik

• działa okresowo, ciągle

• agregacja mieszana

Zastosowanie manipulatorów w technice wtryskiwania:

• odbiór detalu, odkładanie na transporter

• odbiór wlewka (picker)

• odcinanie wlewka

• oklejanie

• odkrawanie

• kierowanie do młyna

• układanie zapraski

Warianty ustawienia maszyny:

• równoległy

• liniowy

Przetwórstwo twarde PVC:

1. Rozładunek surowców z cysterny lub Big-bag

2. Silosy na surowce: PVC, CaCO3, TiO2

3. Stacje rozworkowania dodatków

4. Waga do ważenia dodatków

5. Waga do ważenia: PVC, CaCO3, TiO2 wraz z filtrem powietrza

6. Podajnik taśmowy do dodatków wstępnie odważonych w torbach

7. Mieszalnik gorący

8. Mieszalnik chłodzący

9. Zbiornik buforowy

10. Silosy do Dry-blend

11. Podajnik pneumatyczny i zasilanie linii wytaczarskich

12. Linie wytłaczarskie

Składniki:

• PVC – liczba k 63-67

• stabilizatory – 2-10% (związki cynoorganiczne, sole wapnia, magnezu, cynku, kadmu, związki ołowiu

• plastyfikatory - 5%

• napełniacze – od 5 do50%

• środki smarujące – od 1 do 3%

• wypełniacze

Mieszalnik gorący – pierwszy etap modyfikacji

• PVC, wypełniacz, barwnik, napełniacz, stabilizator, środek smarny, zmiękczacze

• porofor, recyklat, barwnik ii – z dozowania roboczego

Kryteria doboru maszyny:

• Wydajność wytłaczania [kg/h]

• …

• …

• …

Wytłaczanie twardego PVC - nie stosuje się ??? gazowania ???

Koszty jednostkowego wyrobu (wypraski):

KJW = koszty stałe + koszty zmienne

Koszty stałe:

• utrzymanie budynku

• podatek

• dzierżawa

• obsługa finansowa, kadrowa, księgowa

• działy utrzymania ruchu (administracja obiektu), narzędziownia

• transport wewnętrzny

• magazyny

• ochrona

Koszty zmienne:

• wtryskarka (zakup nowej lub wykorzystanie obecnej)

• urządzenia peryferyjne (młyn, podajnik, dozownik, suszarka)

• robocizna

• forma wtryskowa

• koszty materiałowe

• koszty energii zużywanej w procesie wytwarzania wypraski

• koszty przygotowania wody technologicznej

Amortyzacja kosztów wtryskarki i urządzeń peryferyjnych:

• koszty zakupu nowych urządzeń dopisuje się jako składowe amortyzacji przez 4 lata od daty zakupu (zł/1h pracy urządzeń)

• dodatkowe urządzenia (termostaty, chłodnice, transportery, podajniki ciśnieniowe, dozowniki, suszarki, manipulatory, separatory metali, separatory wlewka

K_AWiUP = cena wtryskarki i UP [zł/h] * $\frac{t_{c}}{3600n}$

t_c – czas cyklu wtryskiwania [s]

n – krotność formy wtryskowej [szt]

K_AWiUP – koszt amortyzacji wtryskarki i urządzeń peryferyjnych [zł/szt]

Robocizna:

K_R = wynagrodzenie pracownika [zł/h] * $\frac{t_{c}}{3600n}$ [zł/szt]

Koszty formy wtryskowej:

$$K_{w} = \frac{K_{G}n}{N}\ \lbrack zl\rbrack$$

K_G – koszt wykonania jednego gniazda formy

N – wielkość produkcji

n – liczba gniazd kształtujących

Składowe kosztów formy:

• koszt pracy projektanta (w tym także amortyzacja oprogramowania CAD/CAE)

• koszt napisania programów dla obrabiarek, amortyzacja oprogramowania dla CAM

• koszt normaliów (korpusy, zestawy płyt w typowych wymiarach)

• koszty frezowania, elektrodrążenia, wykańczania

• koszty poprawek

Koszty materiałowe:

$$K_{M} = A*D*1000 + \frac{\left( K + J \right)}{E}*1000\ \left\lbrack zl/1000szt \right\rbrack$$

A – cena tworzywa, barwnika, porofora [zł/kg]

D – masa wypraski wtryskowej [kg]

K - cena wlewka (koszt rozdrobnienia, suszenia, dozowania)

J – masa wlewka [kg]

E – liczba gniazd [szt]

50 – 80 % KJW

Koszty energii:

$$K_{E} = \ \frac{\left( P_{P} + P_{H} + P_{S} \right)*S_{\text{tp}}}{2}\ \lbrack\frac{\text{PLN}}{h}\rbrack$$

P_P – moc pompy olejowej [kW]

P_H – moc grzałek cylindra [kW]

P_S – moc urządzeń peryferyjnych [kW]

S_tp – taryfa prądowa [PLN/kWh]

Współczynnik 0,5 jest średnią wartością empiryczną. Jest niezbędny, ponieważ rzeczywisty pobór energii bardzo rzadko jest równy mocy zainstalowanej.

Minimalizacja kosztów materiałowych:

• materiał naturalny barwiony u wytwórcy

• możliwy udział regranulatu filtrowanego, porofora

• stosowanie wyrobów szarych, matowych, bez barwnika

• szeroki zakres temperatury przetwarzania materiałów

• unifikacja stosowanych surowców – centralny system podawania, dyslokacja, recyklat z odpadów produkcyjnych, rozruchu produkcji

Minimalizacja kosztów narzędzia:

• ograniczona liczba gniazd formujących

• wtrysk jednopunktowy, forma z jedną płaszczyzną podziału

• brak otworów przesuwnych

• wypychanie wypraski płytą wypychaczy

• rowek w formie przewężki punktowej lub typu tunelowego

Minimalizacja kosztów nakładu energii:

• stosowanie grubości ścian stopniowanych i krótkiej drogi płynięcia

• brak operacji suszenia

• stosowanie niskich temperatur form wtryskowych

• brak manipulatorów

• brak operacji dodatkowego suszenia

Minimalizacja kosztów montażu:

• stosowanie tworzyw o dużym napięciu powierzchniowym

• zapraski metalowe do formy zamiast klejenia el. metalowych

ZAGADNIENIA:

• dobór wtryskarki – kryteria

• przezbrojenie wtryskarki – najważniejsze kroki

• dokumentacja produkcyjna – wtryskiwanie

• wytłaczanie PVC (organizacja produkcji, korfekcja profili)

• koszt wypraski wtryskowej