Библиографическое описание:

Кузнецова Н. А., Коновалова А. Ю., Гундяева Ю. А., Шашков И. В. Контроль технологических параметров при производстве изделий термоформованием // Молодой ученый. — 2016. — №8. — С. 246-251.



В настоящее время достаточно широко применяется такой способ переработки полимерных материалов как термоформование. Термоформование — это процесс, который заключается в том, что формование изделий осуществляется не из расплава, а из заготовок полимерного материала (листа, пленки), нагретых до размягченного состояния.

Термоформование объединяет несколько технологических методов: вакуумное, пневматическое, механическое, а также и некоторые другие виды формования нагретых полимерных листовых или плёночных заготовок, при этом возможны их различные комбинации. Данный способ переработки имеет свои плюсы и минусы. К достоинствам можно отнести достаточную экономичность процесса в потреблении энергетических ресурсов, так как требуются более низкие температуры и усилия формования, а так же достаточно широкий ассортимент материалов пригоден для этого способа переработки. Недостатки же заключаются в том, что при термоформовании необходимы полимерная пленка или лист, получаемые на экструзионном линии, что добавляет к стоимости термоформования еще и затраты на получение экструдированного листа или пленки. К тому же при оформлении листа в изделия остается достаточно много отходов материала, которые в последствии можно переработать, но полученный таким способом материал имеет более низкие характеристики по сравнению с первичным сырьем.

Одним из важнейших факторов переработки полимерных материалов в изделия данным способом является контроль технологических параметров.

Основными технологическими параметрами, определяющими протекание процессов термоформования изделий из плоских полимерных заготовок и влияющими в конечном итоге на качество готовой продукции, являются:

 температура используемой заготовки,

 температура формующего инструмента,

 рабочий перепад давления при формовании,

 скорость формования,

 скорость охлаждения отформованной заготовки,

 геометрия формуемого изделия,

 свойства используемого полимерного сырья,

 свойства и термодинамические параметры рабочих сред

 и др. [1]

Среди широкого разнообразия измерительных параметров одним из основных является температура. Ее измерение необходимо во всех сложных технологических процессах, в том числе и при производстве изделий методом термоформования. Большое разнообразие датчиков температуры, работающих на различных физических принципах и изготовленных из различных материалов, позволяет измерять ее даже в самых труднодоступных местах — там, где другие параметры измерить невозможно.

Датчик температуры — это устройство, непосредственно принимающее, преобразующее измеряемую величину в сигнал для последующей передачи его на приборы или управляющее воздействие. Датчик предназначен для измерения температуры в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности

К датчикам температуры относят:

 термопары;

 интегральные датчики;

 биметаллические;

 диодные датчики;

 термисторы;

 пирометры;

 кремниевые;

 интегральные термостаты.

Качество температурного контроля часто обуславливает успех процесса производства. На современном этапе развития промышленности большое внимание уделяется и улучшению технологий и методов измерения температуры.

В качестве примера датчика для контроля температуры заготовки можно привести датчик температуры m&h IRP25.50-TP представленный на рис. 1

tttttttt.jpg

Рис.1. Датчик температуры m&h IRP25.50-TP

M&h IRP25.50-TP автоматически измеряет температуру заготовки как до, так и во время обработки Это позволяет контролировать производственные процессы и адаптацию параметров обработки в процессе производства. Таким образом параметры температуры могут быть надежно определены прежде чем заготовка выходит на следующий шаг обработки с необходимыми допусками. Таким образом обеспечивается стабильно высокое качество продукции. [2]

Еще одним немаловажным параметром при производстве изделий термоформованием является рабочий перепад давления при формовании. Для контролирования этого параметра используются датчики давления.

Датчики измерения перепада давления чаще всего применяются комплектно с первичными преобразователями расхода (сужающими илинапорными устройствами). Датчики перепада осуществляют преобразование измеренной разности давлений в непрерывный аналоговый выходной унифицированный сигнал тока, напряжения или индуктивности. Датчики разности давления с индуктивным выходом (типа ДМ, например, работающие совместно с вторичными приборами КСД) устарели и в настоящее время практически не применяются. Наибольшее распространение получили датчики с унифицированным токовым выходом (0–5, 0–20, 4–20 мА).

Пример датчика давления представлен на рис. 2.

zzzzzzzzzz.jpg

Рис. 2. Датчик перепада давления

Чувствительным элементом датчика перепада является упруго деформируемая измерительная мембрана с закрепленными на ней тензорезисторами. Измерительная мембрана изолирована от рабочей среды. Давление среды прикладывается к защитным мембранам, расположенным с обоих сторон от измерительной мембраны. Полости между защитными и измерительной мембранами заполнены специальной жидкостью. Под действием приложенных давлений защитные мембраны деформируются, деформируя измерительную мембрану — в след за ней деформируются тензорезисторы. При этом их сопротивление изменяется. Это изменение сопротивления воспринимается электроникой датчика перепада и соразмерно преобразуется в то или иное значение выходного аналогового сигнала. В отличие от обычного датчика давления, у которого измеряемое давление прикладывается только к одной стороне мембраны, к мембране датчика разности давления измеряемое давление среды прикладывается с обеих сторон. Поэтому корпус датчика перепада имеет два присоединительных штуцера: плюсовой и минусовой штуцеры.

Датчики измерения разности давления чаще всего рассчитаны на измерение сравнительно небольших значений давлений среды — предельные значения измеряемого давления от нескольких десятков миллиметров водяного столба (мм.вод.ст), до нескольких сотен кПа. С первичными преобразователями расхода, такими как диафрагмы, трубы Вентури, трубки Пито-Прандтля и др. датчики перепада соединяются посредством двух импульсных трубок. [3]

Можно сделать вывод о том, что контроль температуры и давления является неотъемлемой частью производства изделий методом термоформования, как и с технической стороны (контроль качества, температурных свойств материала и т.д.), так и со стороны безопасности и экологичности (контроль дефектов и аномалий, утечек, агрессивных сред). Стремительное развитие электроники и вычислительной техники обусловил большое разнообразие методов и датчиков для измерения различных технологических параметров.

В то же время контролю параметров присущи специфические трудности. Эти трудности связаны с выбором материала для чувствительного элемента, которые бы обеспечивали стабильность показаний и минимальное воздействие на объект измерений, с выбором материалов и т. д.

Литература:

1. Термоформованиеизделий из плоскихполимерных заготовок. [Электронный ресурс]. — URL: http://www.e-plastic.ru/specialistam/termoformovanie/termoformovanie (дата обращения: 26.03.2016).

2. Датчики температуры m&h IRP25.50-TP. [Электронный ресурс]. — URL: http://www.hexagonmetrology.eu/rus/--mh-IRP2550-TP_~~~_1747.htm (дата обращения: 26.03.2016).

3. Датчики перепада (разности) давления.. [Электронный ресурс]. — URL: http://knowkip.ucoz.ru/publ/teplotekhnicheskie_izmerenija/i/datchiki_perepada_raznosti_davlenij_ehlektrokontaktnye_datchiki_differencialnogo_davlenija/2–1-0–32 (дата обращения: 26.03.2016).

Основные термины (генерируются автоматически): датчика перепада, разности давления, перепада давления, технологических параметров, Датчики перепада, датчика давления, Датчик температуры, Датчик перепада давления, измерения перепада давления, датчика разности давления, Датчики разности давления, переработки полимерных материалов, изделий методом термоформования, измерения температуры, производстве изделий, производстве изделий термоформованием, элементом датчика перепада, электроникой датчика перепада, первичными преобразователями расхода, корпус датчика перепада.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle