ТПА – что это такое, принцип работы термопластавтомата

Термопластавтомат (ТПА) — это специализированное оборудование, предназначенное для переработки термопластичных материалов методом литья. В статье рассмотрим, что такое термопластавтомат и какие принципы лежат в основе его работы. Опишем основные этапы процесса, а также особенности управления и контроля качества.

Оборудование состоит из трех основных компонентов, каждый из которых раскрывает его функциональное назначение:

• Термо — относится к нагреву пластика до необходимой температуры. Этот этап нужен, чтобы вещество стало вязкотекучим и пригодным для формования;
• Пласт — этап пластикации, когда твердый полимер превращается в более податливое состояние. Это упрощает его обработку в любую форму, например, для молдов;
• Автомат — означает автоматизацию всех операций. Оборудование выполняет ключевые этапы без постоянного контроля оператора, что повышает эффективность и снижает затраты на рабочую силу.

В основном ТПА используется для работы с термопластами, которые наиболее востребованы в промышленности. Эти пластики легче поддаются переработке, имеют более низкую стоимость и обладают хорошими характеристиками для различных областей применения. Также они могут быть переработаны повторно, что значительно снижает себестоимость производства и делает его более экологичным.

Использование этого оборудования позволяет изготавливать изделия по индивидуальному заказу. Оно может быть настроено на разные параметры в зависимости от вида сырья и желаемого результата.

ТПА используются в производстве как малых, так и крупных серий продукции.

• Автомобильная промышленность — производство запчастей для автомобилей;
• Электроника — изготовление корпусов, панелей, кнопок, разъемов для бытовой техники и гаджетов;
• Медицинское оборудование — создание пластиковых элементов для медицинских устройств, упаковки для лекарств и многих других;
• Пищевая упаковка — контейнеры, бутылки и упаковки для продуктов.

Термопластавтомат состоит из узлов, выполняющих функции пластификации, впрыска и формования. Каждая часть отвечает за определённый этап цикла.

Представляет собой ключевую часть, отвечающую за подачу расплавленного материала в устройство. Состоит из цилиндра, шнека и сопла.

Шнек выполняет функцию транспортировки гранул вдоль цилиндра и их поэтапного разогрева до вязкого состояния. Профиль разделяется на зоны подачи, сжатия и дозирования. В первой зоне гранулы перемещаются к нагретым участкам цилиндра, во второй – уплотняются и переходят в расплав, в третьей – формируется однородная масса, готовая к впрыску.

Цилиндр служит направляющим каналом для шнека и одновременно нагревательной камерой. Встроенные термозоны поддерживают заданную температуру, предотвращая перегрев или локальное охлаждение. Поверхность внутренней гильзы устойчива к истиранию и коррозии.

Сопло обеспечивает герметичный контакт с литниковой втулкой пресс-формы и подачу расплава без утечек. Геометрия канала сопла рассчитана так, чтобы поддерживать стабильный поток и минимизировать застойные зоны.

Включает два элемента:

• Пресс-форма является сборной конструкцией, которая предназначена для формирования деталей из полимера. Состоит из двух частей: одной, фиксированной на станине, и другой, подвижной, которая размещена на платформе и движется поступательно. Во время цикла половины смыкаются, создавая полость для впрыска, затем размыкаются. Конфигурация определяется габаритами и геометрией элементов, а также производственным объемом. Для мелких компонентов применяются компактные конструкции, для крупногабаритных и сложных – многосекционные. Основное требование – точность сопряжений, обеспечивающая отсутствие брака. Рабочие поверхности изготавливаются из износостойких сталей.

• Механизмы закрытия – фиксируют половины формообразующего устройства, обеспечивая плотное прижатие и герметичное соединение. Конструкция удерживает форму, предотвращает выход расплава и сохраняет стабильность контура отливки.

Отвечает за управление движением отдельных компонентов ТПА станка, играя ключевую роль в синхронизации всех процессов производства. Точность работы привода критична для поддержания нужных параметров, таких как давление впрыска и сила зажима пресс-формы.

Его надежность и производительность напрямую определяют качество работы устройства, гарантируя стабильную работу при высоких нагрузках. Важной характеристикой является способность привода защищать систему от перегрузок и перегрева.

Обеспечивает постоянную корректировку параметров в реальном времени. Это минимизирует влияние человеческого фактора.

Необходимо для контроля температуры пластика во время его обработки. Гарантирует равномерное затвердевание, предотвращая деформацию или пористость.

Обеспечивают герметичность системы. Они предотвращают утечку жидкостей или газов, что важно для поддержания постоянного давления внутри машины. Надежные уплотнения минимизируют риск загрязнения рабочего процесса, а также помогают избежать потерь материала или энергии.

Важно понимать, как современный ТПА станок превращает сырье в готовую продукцию. Каждый этап зависит от слаженной работы множества компонентов устройства.

Механизм, отвечающий за удержание формы в закрытом положении. Он противостоит давлению, создаваемому горячим материалом при инжекции.

Одной из ключевых характеристик механизма смыкания является его усилие. Оно зависит от различных факторов, таких как размеры и масса изделия, а также особенности самого термопластавтомата.

Например, для горизонтальных, используемых для крупногабаритного литья, усилие может варьироваться от 650 до 3300 тонн, в зависимости от требуемой мощности для обработки больших и тяжелых изделий. А для высокоскоростных гибридных машин, предназначенных для производства мелких или детализированных запчастей — всего 380 тонн.

Узел впрыска — центральная часть термопластавтомата. Основная задача — подготовить и точно подать сырье в форму. Включает термическую обработку, снижающую вязкость гранул и способствующую их смешению. Важное значение имеет диаметр шнека: с увеличением повышается мощность инжекции, но уменьшается её интенсивность. При меньших размерах шнека усиливается напор, но инжекция теряет силу.

Осуществляется с помощью шнека, который, приводимый в движение гидравлическим или электрическим двигателем, подает пластик в форму.

Давление, обычно около 200 МПа, зависит от вязкости материала, толщины стенок изделия и сложности геометрии. Чем выше вязкость, тем больший параметр требуется для равномерного заполнения.

Для предотвращения возможных дефектов, таких как пустоты, зазоры или неполное заполнение, важно контролировать механическое напряжение.

На завершающем этапе инжекции, когда шнек отходит от сопла, начинается процесс формования. Полимер поступает в форму, где начинает уплотняться. Чтобы компенсировать объемную усадку при охлаждении, вещество продолжает поступать с замедленной скоростью.

Уменьшение объема изделия, например, для полипропилена (ПП) на 2%, учитывается при проектировании пресс-формы. Размеры продукции разрабатываются с учетом этого коэффициента.

После завершения отливки устройство размыкается, и деталь выталкивается. В некоторых конструкциях, таких как двухплитные термопластавтоматы, используются дополнительные механизмы, например плита съема, пневмосдув или система выкручивания.

Когда отливка извлечена, форма снова закрывается, и цикл повторяется. Важно точно настроить скорость подвижной плиты, чтобы закрытие и открытие происходило плавно, без ударов.

Можно добавить дополнительные этапы. К примеру, при применении робота для извлечения изделия важно наладить взаимодействие манипулятора с функционалом оснастки.

Длительность работы зависит от веса изделия, времени охлаждения и модели литниковой системы.

Термопластавтоматы работают в различных режимах, каждый из которых оптимален для конкретных типов производства:

• Стандартная технология литья под давлением — в этом режиме расплавленный пластик вводится в форму, полностью заполняя ее. Этот метод является наиболее распространенным;
• Технология с газовым впрыском — в процессе литья добавляется газ, что позволяет создать пустоты. Этот метод широко применяется для изготовления легких конструкций и уменьшения массы конечных продуктов, сохраняя при этом их прочностные характеристики;
• Режим с расширенным охлаждением — акцент делается на регулировку температуры. Это позволяет более точно контролировать процесс кристаллизации, что приводит к получению деталей с детализацией, низкими остаточными напряжениями и улучшенной механической прочностью.

Все параметры управления автоматизированы через сенсорный мини-компьютер, что дает возможность точно настраивать режимы.

• Для инжекционного литья рекомендуется использовать 50-75% от максимального объёма подачи, чтобы избежать перегрева и быстрого износа;
• При интрузии шнек подаёт материал поэтапно, сначала заполняя 70-80%, затем добавляется оставшаяся часть.

При выборе следует учитывать следующие параметры:

• Износостойкость. Детали сохраняют свойства при длительной эксплуатации без деформаций и повреждений;
• Термоустойчивость. Узлы функционируют при высоких температурах, не теряя герметичности соединений;
• Прочность. Элементы выдерживают нагрузки и сохраняют свои размеры;
• Совместимость с производственной деятельностью. Комплектующие соответствуют параметрам оборудования и требованиям выпускаемой продукции;
• Простота обслуживания. Конструкция деталей позволяет легко проводить замену и плановое техническое обслуживание без длительных остановок линии.

ТПА применяются для формования изделий с различной геометрией и размерами. Настройка и подбор комплектующих повышают производительность и снижают количество дефектов. Использование увеличивает выпуск качественной продукции и укрепляет позиции предприятия на рынке.

Специалисты помогут подобрать и купить подходящее литьевое оборудование. Звоните по телефону, указанному на сайте, или пишите на электронную почту для подробной консультации и получения качественного сервиса.

Какие преимущества использования ТПА?

ТПА позволяет обеспечить хорошую производительность при изготовлении деталей различного размера. Главное преимущество — легкость в обработке полимеров. Использование открывает широкие возможности для производства как мелких, так и крупных деталей с высокой экономической эффективностью.
Дополнительные плюсы:

• Сравнительно низкие затраты на технику позволяют быстрее выйти на рынок;
• Настройка и запуск занимают минимальное количество времени;
• Эффективность и снижение отходов повышают общую прибыльность производства.

Как продлить эксплуатацию?

Для долгосрочной работы необходимо регулярно обслуживать оборудование: чистить и проверять основные компоненты, следить за настройкой и своевременно заменять изношенные детали. Соблюдение рекомендованных условий эксплуатации и использование качественных материалов снижает вероятность поломок и продлевает срок службы машины.