En

Причины и следствия проблем при литье под давлением

Industry 4.0, цифровизация, «умные» программы-помощники, искусственный интеллект… Все эти громкие слова отражают современные тенденции в области переработки пластмасс, в частности методом литья под давлением — наиболее продвинутом в этом отношении среди других технологий. Но при всем при этом не следует забывать о более простых (казалось бы) и земных (в прямом и переносном смысле) вещах при организации литьевого производства, с которых оно начинается: вряд ли искусственный интеллект поможет технологическому процессу, который ведется на неровном полу в цехе. При этом следует учесть то, что исправление ошибок, допущенных на самых ранних стадиях жизненного цикла продукции, обходится очень дорого на стадии ее серийного производства.
О. А. Муравьёв, компания «ПромТехнологии»
Опубликовано в рубрике «Литье под давлением»
547 просмотров
Причины и следствия проблем при литье под давлением

Возможно, опытным специалистам, прошедшим «огонь, воду и медные трубы» на пути к налаженному и рентабельному литьевому производству, покажется тривиальным и чуть ли не ликбезом содержание данной статьи. Не спорим, хотя и в этом случае будет полезно лишний раз обратить внимание на болевые точки литья под давлением, от которых зависит успех бизнеса. Но вот стартапам наверняка пригодятся советы «бывалых», чтобы на набить шишек при организации собственного литьевого производства. Тогда на что следует при этом обратить внимание в первую очередь? Какие факторы будут важными? Ответим сразу — все из перечисленных ниже, хотя и с разной степенью важности. Так что порядок их рассмотрения не имеет значения для успеха дела — любые ошибки при организации производства, выборе перерабатываемого материала, подборе оборудования, обеспечении контроля качества продукции и обучении персонала будут иметь плачевные последствия, хотя (опять же) с разной степенью плачевности. Но начнем с самой ранней стадии жизненного цикла продукции — подготовки и организации производства.

Подготовка и организация производства

При подготовке и организации литьевого производства руководству предприятия следует обратить внимание на следующие факторы.

  1. Обеспечение соответствия друг другу оборудования, оснастки, перерабатываемого сырья и конечного изделия.
  2. Тип и состояние пола в месте размещения оборудования.
  3. Качество электропитания в цехе.
  4. Тип и качество используемого теплоносителя для охлаждения.
  5. Используемое гидравлическое масло и смазки.
  6. Состояние окружающей среды в цехе (температура, влажность, запыленность).
  7. Наличие вытяжной вентиляции.
  8. Применение робототехники для автоматизации процессов.
  9. Наличие надлежащих инструментов и расходных средств.
  10. Наличие системы обеспечения качества готовой литьевой продукции.
  11. Соблюдение регламентов технического обслуживания (ТО) оборудования.
  12. Наличие квалифицированного персонала для ТО и ремонта оборудования.

Несоблюдение требований к тому или иному фактору обычно приводит к печальным последствиям (табл. 1), некоторые из которых для наглядности приведены на рисунке.

Требования и рекомендацииПоследствия несоблюдения
Пол
1. Большая механическая прочность, стойкость к вибрациям и воздействию ГСМ.
2. Большой срок службы и ремонтопригодность.
3. Минимальная запыленность, легкость чистки и уборки
1. Проблемы с выставлением ТПА по уровню, который может быть непостоянным.
2. Проблемы в узле смыкания ТПА – с колоннами
и коленно-рычажным механизмом (КРМ).3. Брак из-за попадания пыли в перерабатываемый материал
Электропитание
1. Площадь сечения жил кабеля должна соответствовать характеристикам оборудования.
2. Входное напряжение не должно отличаться более чем на 10 % от номинального напряжения питания ТПА.
3. Отсутствие скачков напряжения в сети и его частых неожиданных выключений
1. Нагрев и даже оплавление питающих кабелей
из-за несоответствия их сечения мощности, потребляемой оборудованием, что может привести к пожару.
2. Возможный выход из строя электронных компонентов оборудования из-за скачков напряжения и несоответствия напряжению питания ТПА
Тип и качество используемого теплоносителя для охлаждения машины и пресс-формы
1. Использование дистиллированной воды или антифризов на гликолевой основе.
2. Установка фильтра в системе охлаждения
1. Отложения, загрязнения в каналах пресс-формы, маслоохладителе, контуре охлаждения зоны загрузки материального цилиндра, баке или теплообменнике чиллера. 2. Снижение эффективности охлаждения пресс-формыи гидравлического масла ТПА.
3. Увеличение времени цикла, снижение качества готовых изделий. 4. Нестабильность литьевого процесса
Гидравлическое масло и смазки
1. Использование надлежащего масла для гидросистемы ТПА.
2. Использование типов смазок, рекомендованных поставщиком. 3. Исключение использования отработанных масел и смазок
1. Нестабильная работа ТПА, износ его гидросистемы. 2. Преждевременный износ элементов узла впрыска, подшипников, а также КРМ ТПА с возможным выходом из строя системы его автоматического смазывания
Окружающая среда
1. Рекомендуемая температура для работы в цеху: 15–35 °C. 2. Влажность: не более 75 % без выпадения росы.
2. Не устанавливать оборудование в местах с повышенной влажностью и запыленностью.
3. Не устанавливать ТПА в местах с источниками сильного магнитного поля
1. Замерзание воды и выход из строя соответствующего оборудования.
2. Повреждение формообразующих деталей пресс-формы при образовании на них конденсата.
3. Проблемы с элементами КРМ, уплотнителями цилиндров, состоянием электрошкафов при запыленном цехе
Вытяжная вентиляция
Рекомендуется устанавливать вытяжную вентиляцию непосредственно над сопловой зоной ТПА для минимизации возможных летучих от перерабатываемых пластиков
и для отвода тепла


1. Повышенная температура в цехе литья, особенно в летнее время. 2. Попадание в атмосферу и вдыхание персоналом вредных веществ, образующихся при нагреве некоторых видов пластиков в материальном цилиндре
Робототехника
Наличие роботов для:
1. Извлечения габаритных изделий или изделий, которые могут
повреждаться при падении;
2. Извлечения литников;
3. Установки закладных элементов в пресс-форму
1. Увеличение времени цикла, повреждение габаритного изделия и нарушение правил техники безопасности при ручном съеме.
2. Увеличение времени обработки полученных изделий, например, при отделении литников вручную.
3. Увеличение времени цикла и вероятность ошибок в процессе ручной установки закладных элементов в пресс-форму.
4. Дополнительная физическая нагрузка на персонал
Надлежащие инструмент и расходные средства
1. Оснащение цеха литья и участков для ТО ТПА надлежащими инструментом и расходными средствами (шлангами, штуцерами, хомутами и пр.).
2. Наличие надлежащих расходных средств для ТО пресс-формы (смазок, спреев и т.д.)
1. Невозможность качественно проводить ТО и профилактические работы на ТПА и пресс-форме.
2. Опасность поломок оборудования и незапланированных простоев, а также нарушение правил техники безопасности
из-за некачественных расходных средств
Контроль качества готовой продукции
Наличие на производстве отдела, обеспечивающего надежный контроль качества готовой продукции1. Нестабильное качество выпускаемой продукции.
2. Большое количества брака.
3. Риск возврата готовой продукции от заказчика по причине брака

Оборудование, оснастка и полимерное сырье

В табл. 1 отсутствует упоминание о выборе оборудования — перерабатывающего и периферийного, оснастки и перерабатываемого сырья — основного полимера и добавок, хотя эти факторы стоят на первом месте в перечислении, приведенном в начале разд. 1. Сделано это намеренно по той причине, что для более подробного и глубокого изучения данного вопроса потребовалась бы не одна страница, а более 700, как, например, в монографии [1]. В данной же статье обратим внимание лишь на основные моменты, которые необходимо учитывать, чтобы обеспечить соответствие друг другу оборудования, оснастки, перерабатываемого сырья и конечного изделия:

  • характеристики производимой продукции (программа выпуска, геометрия изделия, назначение и условия эксплуатации);
  • характеристики полимерного сырья (ПТР, температурное окно переработки и допустимое время пребывания в материальном цилиндре ТПА);
  • характеристики ТПА, включая паспортные данные о его узлах смыкания и впрыска (номинальное усилие смыкания, объем и скорость впрыска, длина и диаметр шнека и т.д.);
  • характеристики пресс-формы (габаритные размеры, гнездность, тип системы термостатирования и пр.).

Последствия неправильного выбора того или другого устанешь перечислять — от брака при пусконаладке оборудования вплоть до покупки нового ТПА. Поэтому, кстати, приобретать и оборудование, и полимерное сырье — первичное или вторичное — следует лишь у проверенных поставщиков, иначе можно сильно «обжечься» [2]. В табл. 2 приведены лишь некоторые причины и следствия ошибок при выборе, например, полимерного сырья.

Еще два важных фактора заслуживают отдельного разговора — это соблюдение регламентов ТО оборудования и человеческий фактор, под которым понимается обязательное наличие обученного квалифицированного персонала.

Следует добавить, что у производителя обычно имеются два пути поиска указанного соответствия — от ТПА к изделию и пресс-форме, если у него уже имеется сложившийся парк оборудования, или от изделия и сырья к ТПА и пресс-форме, если планируется покупка нового ТПА, но в этом случае он должен быть по возможности универсальным, рассчитанным и на производство других изделий из номенклатуры продукции предприятия.

Некоторые последствия ошибок при организации литьевого производства
ПричинаСледствие
Некачественный первичный материалНестабильный литьевой процесс, плохая повторяемость цикла, износ шнековой пары, налипание материала на шнек
Некачественный вторичный материалТоже плюс опасность повреждения сопла и ГКС пресс-формы
из-за наличия во «вторичке» непроплавленного пластика или частиц металла
Некачественные добавкиНесоответствие качества готовых изделий требованиям заказчика
Таблица 2. Основные причины и следствия ошибок при выборе полимерного сырья

Соблюдение регламентов ТО оборудования

Ниже перечислены основные требования, касающиеся регламентов проведения ТО оборудования:

  • на производстве обязательно должны существовать и применяться нормы и стандарты по проведению различных видов ТО оборудования;
  • работники должны выполнять требования по надлежащему и своевременному ТО, регламенты которого должны быть им понятны;
    информация о проведенных осмотрах, ТО и поломках оборудования должна заноситься в соответствующие журналы.

Документация, размещаемая в «кармане» на ТПА, должна включать:

  • регламенты обслуживания ТПА (ежесменный, еженедельный, ежеквартальный, ежегодный);
  • инструкцию по технике безопасности при работе на ТПА;
  • журналы осмотра и обслуживания ТПА (ежесменный, еженедельный, ежеквартальный, ежегодный, журнал учета неисправностей).

При отсутствии на производстве норм и стандартов по обслуживанию оборудования у персонала нет четкого понимания, зачем, когда и как проводить ТО и профилактические работы! Последствия этого очевидны…

Квалифицированный персонал

И, наконец, о человеческом факторе. В этом плане можно посоветовать следующее.

  • не допускать к работе и ТО оборудования плохо подготовленный и обученный персонал;
  • внедрять разрядную систему для наладчиков и персонала по ТО, поскольку при отсутствии таковой у сотрудников зачастую нет стремления к развитию, карьерному росту и овладению новыми навыками.

Сотруднику без опыта работы на ТПА рекомендуется пройти курсы по обучению эксплуатации и ТО конкретного типа оборудования. Как показывает практика, для работы на ТПА лучше всего подходят кандидаты со средним и, тем более, высшим техническим образованием, со знаниями и навыками в области гидравлики, механики, электротехники, а также с аналитическим складом ума, ответственные и обучаемые. Но при этом важно не столько образование работника, сколько желание работать, развиваться, получать опыт в литье пластмасс и обслуживании оборудования. Обученный и опытный наладчик, получивший навыки во всех сферах работы с литьевым оборудованием, может минимизировать проблемы, возникающие в литьевом процессе (см. разд. 1–3).

При неквалифицированном персонале и отсутствии у него начальных, минимально необходимых знаний по настройке и ТО оборудования возникают следующие проблемы:

  • постоянные простои оборудования из-за невозможности устранения простых проблем;
  • невыполнение плана и брак в готовой продукции, грозящий ее возвратом от заказчика, рекламациями и, что самое неприятное, потерей имиджа ответственного производителя;
  • поломки оборудования;
  • нарушение техники безопасности;
  • дополнительные расходы;
  • сложности в восприятии советов от службы поддержки по наладке, настройке и диагностике возникших неисправностей.

В заключение следует добавить, что, как подсказывает опыт, для ТО более пяти ТПА требуется бригада специалистов по различным направлениям (гидравлика, пневматика, электротехника, механика, системы автоматизации). При меньшем количестве ТПА можно обойтись наладчиками в роли этих специалистов. Иначе возникает риск поломки ТПА из-за его несвоевременного или некачественного ТО или ремонта, следствием чего становятся простои в работе, которые возможны и из-за продолжительного поиска специалистов по устранению неполадок. Наконец, немаловажное значение для бизнеса и реализации возможностей персонала имеет способность руководства предприятия обеспечить подготовку и повышение квалификации кадров, а также, по возможности, их социальную поддержку.

Литература

1. Оссвальд Т. А., Тунг Л.-Ш., Грэманн П. Дж. Литье пластмасс под давлением / Пер. с англ. под ред. Э. Л. Калинчева. – СПб: Профессия, 2008. – 712 с.

2. «ПРОМТЕХНОЛОГИИ»: на одной волне с малым и средним бизнесом // Полимерные материалы. – 2023. – No 5. – С. 6 –7.

Causes and Consequences of Injection Molding Problems

O. A. Muravyov

Various problems of plastic injection molding and the possible consequences that can cause are discussed.

Поделиться материалом:

Другие статьи раздела

En