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全电注塑技术方兴未艾 |
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| http://cn.newmaker.com
9/11/2005 5:48:00 PM
中国塑料橡胶
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随着过去几年全电注塑机的需求持续上升，注塑机制造商相继推出了功能更全面的新全电式机型，价格亦大幅下调。全电注塑会否完全取代液压技术仍有待定论，但其市场份额却稳步上升。
发展历史
全电注塑机自1985年引进市场以来，迅速渗透整个注塑加工行业。全电注塑机的出现，最初是为了迎合那些不适合使用液压机，需要高度卫生或洁净的生产环境，如医药及电子行业等。这些行业需要体积较小的注塑机，而当时的伺服马达及驱动部件已足够应付小规格全电机的需要。进入90年代，用户开始认识到全电机的运行成本比传统液压机低廉，对其需求亦因此上升，促使以日本制造商为主的全电机供应商推出体积更大、功能更齐的机型。
2000年左右，全电机的锁模力已经达到700吨以上，而其最大的优势便是环保与节能。据报道，目前较先进的全电机可节电达70%，使用伺服马达注射控制精度更高，转速也更稳定，还可以多级调节。以投资回报作考量的话，投资一台全电机通常两年后实现回报。国外一些公用事业企业积极推动节能、环保，采用节能全电机可谓事在必行，再加上近几年技术人员已积累了设定和操作全电机的经验，以上种种因素为全电式注塑机市场营造了良好氛围。最主要的优势是全电机运作相对稳定，尤其适用于生产一些对注塑过程稳定性能要求极高的产品。
时至今日，塑机用户普遍认为全电式注塑机在节能、精度、卫生、静音、产能等方面具有优势。即使全电机的首次投资额较高，对成本效益来说，长远有利。
技术趋于成熟
在刚结束的“国际橡塑展”上，众多知名的注塑机制造商都展示了其最新的全电机系列，亚洲供应商便是其中重要的一支力量。
来自台湾地区的台中精机展示了其Vα系列全电式射出成型机，锁模力50吨-80吨。据公司行销服务部经理林瑞阳介绍，此Vα全电系列适合成型导光板、精密连接器、汽车零部件、电子等高精度产品。他指出，目前中国全电机技术已进入成熟阶段，而台中精机产品的优势在于相比欧美日产品价格更低。
来自香港地区的震雄集团于其展台上，展出了“捷霸ECO系列”全电式注塑机。据介绍，ECO系列毋须使用压力油，比同规格油压机节省35%-60%的耗电量；可同步进行熔胶、开锁模/顶针动作及按部件的生产要求改变最高射胶速度和最高压力比例，以加快周期。
TOYO推出了反应更灵敏的全电系列“Si-III”。此系列包括11款不同规格，锁模力33-750吨，计划不久将推出高达850吨的机型。此机配备了新型PLCS11“网络伺服”(network servo)控制系统，据称能加速控制向应达50%；从起步到最高射速只需32毫秒，减速则只需27亳秒；新设计比旧机型还能再节能达3%。“Si-III”反应极快，适合应用于高精度和薄壁的射出成型。除此以外，“Si-III”的温控系统比旧机型准确度提升20%-50%左右。
Sumitomo推出了其新型直接驱动（无皮带/齿轮）全电SED-HP系列（20-200吨）；其中以200吨机型(SE180D-HP)为例，射速达800mm/sec，同样适合高精度和薄壁制品的射出成型。
Toshiba的高精度全电注塑机系列有EC-5和EC-20P两大机型，锁模力分别为5吨及20吨。据介绍，其主要特色包括特殊设计的伺服马达和相关控制技术、比液压机节能达60%-80%、配备INJECTVISOR V21工序控制器。此外，Toshiba全电系列还包括EC40N至EC220N（小型机）及EC280N至EC550（大型机），锁模力40-550吨。
正确设定以达最佳表现
即使很多人已操作全电机一段时间，但仍有部分用户未能完全掌握全电机的设定，以致未能发挥设备的最大功效。例如，用户不能直接将油压机的设定值直接输到全电机中；此设定步骤绝不能掉以轻心，否则就会浪费全电机应有的效能。
在高速高压注射时，不要将全电机的轴限位器调整到其活动范围的极限，否则可能会对直线促动器(linear actuator)造成损坏。由于在生产过程和制成品中不易察觉这个问题，久而久之，直线促动器将受到一定程度损坏，如轴承和滚珠丝杠出现损耗，最终甚至拖垮整套装置。对此，解决方法是在使用全电机时，事先在注射轴与轨道终点间保留一定缓冲。那么是否指使用在“零”缓冲的模具不能于全电机上使用？当然不是。虽然液压机上屏幕显示的缓冲为零，但其实制造商已在螺杆顶端与螺筒尾端盖之间预留了一定缓冲空间。
另一个常见的错误是关于“保压”的设定。在一台具备先进变量泵系统的注塑机上，当其处于高压静止状态时，耗电量相对较少。由于液压机的注塑驱动轴系由强力马达所驱动，在保压过程中只是牛刀小试，若保压压力在15,000-20,000 psi之间维持30秒甚至更久都没问题。问题是，长时间维持高压力，对生产效益有益吗？恐怕没有。例如，若压力被转移到模腔内，将出现溢料问题；若射料杆进入静止状态，这些压力只不过使热流道、喷嘴或机筒中的物料出现增压现象。对全电机而言，此类由过度保压和保压时间引起的问题，由于全电机使用了伺服马达可得到解决。
伺服马达在功能上具备一个额定的连续运转扭矩，即伺服马达能以特定扭矩、无限定时间地保持静止状态而不会过热。虽然AC马达本身耗电，但除此以外其馀部分不使用任何电力。此外，AC何服马达具有较强的速度过载能力和转矩过载能力。目前大部分安装在注塑机上的AC马达能在2-2.5倍连续额定转矩的环境中短时运作1-3秒（视乎个别马达性能而定）。此特性对于机械运转十分重要，可用于克服全电机其馀部分运作过程中惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。对传递峰值射压、锁模力、开模力等都相当重要，体现出设备最高的成本效益。
因此，若要求更高的保压压力以应付更长时间，全电机的峰值射压应在保压压力2倍的范围内。要达到这个效果，在购买全电机时需改变螺筒的直径，但对其成本没有影响。全电机在正确设定保压功能后，理论上其表现比液压机更加稳定、重复性更高；最重要的是可达到更理想节能效果。
同步动作以实现节能
除需注意上述的设定要求外，用户还时常忽略了其同步运转功能。在小型全电机上，顶杆、模板动作并不经常同时进行，事实上只要掌握好顶杆和模板的并行动作便可减省周期时间。同样地，对于那些冷却时间比螺杆回复时间更短的模具，只要当模板开启时运行螺杆，同样可减省周期时间。另一个常被忽略的功能，是在模具两半接触后、合模保压中，将注塑轴发挥出最大效能，这个功能优点通常被称为“预注塑”(pre-injection)或“注射压缩”(injection-compression)。当模具两半接触合模时，开始注入塑料，合模持续加压，争取在这段时间尽量使注塑轴（通常300吨全电机为0.3秒、1,000吨机达1秒）迅速注模，因排气口仍没被压实；综合以上，周期时间还可降低约2%-3%，若以全年生产计算的话，可节省7000小时的工时！
未来趋势
现阶段仍然很难断定全电机会否取代液压机，但全电机的市场份额正不断扩大。早于20年前，金属加工厂商已采用全电技术而摒弃液压技术，塑料加工行业会否跟随其后仍有待定论。从塑机行业来看，国内外的制造商都正积极研发全电机技术。细心观察，不难发现采用全电注塑技术的厂商，在其各自的行业都较具竞争力；而全电注塑技术对医药、电子和光盘制造等行业亦作出了莫大贡献。从全球三大塑料展会——K展、NPE展和“国际橡塑展”观察所得，塑机用户的全电机选择已大大增加，预料2006年更是液压机与全电机争夺领地的一个重要年份。
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