Электрический ТПА

Когда говорят про электрический ТПА, многие сразу представляют себе что-то ультрасовременное, тихое и идеально точное. Но на практике, переходя с гидравлики, часто сталкиваешься с нюансами, о которых в рекламных каталогах умалчивают. Главный миф — что он ?проще?. Проще в обслуживании, да, масла нет. Но вот по части динамики отклика и, скажем так, ?силы удара? в момент инжекции, особенно для крупногабаритных изделий, вопросы остаются. Не все модели, что сейчас на рынке, одинаково хороши для толстостенных деталей из технических пластиков. Сам долго относился к ним скептически, пока не пришлось плотно работать на одной линии с машинами от европейских и азиатских производителей. Разница — как между автомобилем с вариатором и механикой. Плавно, точно, но иногда не хватает того самого ?пинка?, который дает проверенная гидравлическая система с надежным насосом высокого давления.

Сердце системы: чем крутится электроТПА

Если отбросить маркетинг, то ключевое отличие — привод. Здесь нет гидравлического контура в классическом понимании. Вместо него — серводвигатели, которые управляют движением шнека, зажимом плит. И вот здесь кроется первая точка принятия решения. Надежность и точность всей машины упирается в качество этих сервосистем и, что важно, в алгоритмы их управления. Видел, как на старых моделях сервопривод инжекции мог ?задуматься? на долю секунды при резком изменении сопротивления расплава, что для ответственных изделий — брак. Современные системы стали умнее, но цена вопроса соответствующая.

Кстати, о гидравлике. Полный отказ от нее — не всегда так. В некоторых гибридных схемах, особенно в узле зажима, все еще могут использоваться компактные гидравлические цилиндры. И для них критически важна стабильность работы. Если такой узел есть, то компоненты должны быть высшего класса. На одном из наших стендов для тестирования компонентов мы как раз используем высоконапорные шестеренные насосы внутреннего зацепления серии VG. Брали их, в том числе, из-за заявленных параметров: давление до 40 МПа при 4000 об/мин. Для имитации нагрузок в таких вспомогательных гидравлических контурах — то, что нужно. Рабочий объем от 3 до 320 мл/об позволяет подобрать модель под разные задачи стендирования.

Возвращаясь к чисто электрическим машинам. Их главный козырь — энергоэффективность. Мотор работает только тогда, когда нужно движение. В цеху, где двадцать машин, счет за электричество в конце месяца действительно отличается. Но эта экономия может ?съесться?, если столкнуться с дорогостоящим ремонтом сервопривода. Замена блока — это не замена шестеренки в насосе. Требует и специалистов, и времени простоя.

Пластикация и инжекция: где тонко, там и рвется

Узел пластикации и инжекции — это святое. В электрическом ТПА здесь царствует сервопривод с шариковинтовой парой. Точность дозирования — феноменальная. Можно выставлять параметры с микронной точностью, что для прецизионных изделий, например, в оптике или медицине, бесценно. Но есть и обратная сторона. ШВП очень чувствительны к перегрузкам и перекосу. Если оператор или автоматический загрузчик по ошибке подаст материал с посторонним включением (камень, металл), последствия могут быть катастрофическими. На гидравлике в такой ситуации чаще всего сработает предохранительный клапан, а здесь — заклинивание и дорогой ремонт.

Поэтому культура производства и подготовка материала для электрических машин должны быть на порядок выше. Приходится ставить дополнительные магниты-уловители, сита, иногда даже рентгеновские детекторы на линии подачи сырья. Это дополнительные затраты, которые не всегда закладывают в стоимость перехода на ?электричку?.

Еще один момент — скорость инжекции. Максимальные скорости у топовых электрических моделей сейчас впечатляют. Но нужно смотреть на график зависимости скорости от усилия. На высоких скоростях усилие может проседать. Для литья тонкостенных корпусов с длинными трассами течения расплава это критичный параметр. Всегда просил техпредов предоставить именно эти графики, а не только красивые цифры в спецификации.

Узел смыкания: сила и точность

Здесь возможны варианты: полностью электрический привод через сервомотор и ШВП или тот самый гибридный вариант с гидроцилиндрами. Полностью электрический хорош своей чистотой и тишиной. Динамика разгона и торможения плит высокая, что сокращает общее время цикла. Но максимальное усилие смыкания у таких машин часто ограничено. Для крупногабаритных пресс-форм, скажем, для бамперов, чаще все же используют гибрид или мощную гидравлику.

В гибридных системах, где за движение плит отвечает сервопривод, а за создание усилия — гидравлический цилиндр, ключевую роль играет стабильность и быстродействие гидравлической части. Малейшая пульсация давления, завоздушивание — и прощай, равномерность прижима по углам формы. Для таких систем нужны насосы с безупречными характеристиками. В нашем арсенале для сборки тестовых стендов и решений для модернизации есть, например, пластинчатые насосы/моторы серии V/VQ. Они интересны своей адаптивностью и относительно низким уровнем шума. А когда речь заходит о действительно инновационных решениях с высокими требованиями к управляемости, мы смотрим в сторону мировых инновационных ABT сервопластинчатых насосов. Это уже следующий уровень контроля, но и цена соответствующая.

На практике сталкивался с ситуацией, когда на гибридном ТПА от китайского производителя постоянно ?плавало? усилие смыкания. Местные инженеры долго искали причину в электронике, а оказалось — нестабильная работа пластинчатого насоса подачи на гидроцилиндр. Заменили на более надежный аналог — проблема ушла. Это к вопросу о важности каждого компонента.

С чем его едят: выбор оснастки и материалов

Переход на электрический ТПА — это часто необходимость пересмотра парка пресс-форм. Не все старые формы будут хорошо работать. Из-за высокой скорости и точности движения плит, требования к геометрии направляющих колонн, износостойкости втулок и общей жесткости формы возрастают. Форма, которая десятилетием работала на гидравлическом монстре, может начать ?звенеть? и быстрее изнашиваться на электрической машине.

С материалами тоже интересно. Электрические ТПА прекрасно показывают себя с техническими термопластами, где важна стабильность температурных параметров и точность дозирования. А вот с некоторыми реактопластами или материалами с высоким коэффициентом усадки могут быть сложности. Отсутствие инерции гидравлической системы, которая иногда ?дожимала? материал в форме, требует более тонкой настройки профилей давления и скорости.

Помню случай с литьем крупной детали из стеклонаполненного полиамида. На гидравлической машине добились приемлемого качества, но были проблемы с воспроизводимостью от цикла к циклу. Переставили форму на современный электрический ТПА. Потребовалась неделя перенастройки всех профилей, зато после этого разброс параметров ушел, а стабильность размеров выросла на 40%. Но это был именно современный аппарат с продвинутой системой адаптивного управления.

Обслуживание и ремонт: не так страшен черт?

Миф о ?нулевом обслуживании? электрического ТПА — опасен. Да, не нужно менять масло, фильтры, следить за течами в гидросистеме. Но появляются другие точки внимания. В первую очередь — сервомоторы и их системы охлаждения. Забитый пылью радиатор может привести к перегреву и срабатыванию защиты. Шариковинтовые пары требуют регулярной проверки люфтов и смазки специальными составами. Система датчиков обратной связи (энкодеры) — их чистота и калибровка.

Ремонтопригодность — отдельная тема. Крупные производители делают модульную конструкцию, где вышедший из строя сервоузел можно заменить целиком за несколько часов. Но стоимость такого модуля... У более бюджетных марок ремонт часто сводится к замене всего блока управления или привода, что сопоставимо по цене с капитальным ремонтом гидравлической машины.

Здесь, к слову, наша компания ООО Викс Интеллектуальное Оборудование (Нинбо) часто выступает как поставщик решений для поддержки и модернизации не только гидравлических, но и гибридных систем. Когда требуется обеспечить бесперебойную работу гидравлической части в узле зажима, мы подбираем надежные компоненты. На сайте vickshyd.ru можно увидеть, что в портфеле, помимо уже упомянутых, есть и высококлассные серии плунжерных насосов A4VSO/A10VSO. Это оборудование для задач, где нужна высочайшая стабильность давления и КПД. В контексте ТПА такие насосы могут быть востребованы в мощных гидравлических прессах или в системах централизованного энергоснабжения цеха.

Итоги без итогов: взгляд из цеха

Так стоит ли переходить на электрический ТПА? Однозначного ответа нет. Все упирается в номенклатуру изделий, требования к точности, бюджет на закупку и обслуживание, квалификацию персонала. Для серийного производства мелко- и среднегабаритных прецизионных деталей из термопластов — это, безусловно, шаг вперед. Экономия на энергии, чистота, точность, скорость.

Для тяжелого, крупногабаритного литья, для материалов со сложной реологией, для цехов, где нет возможности идеально подготовить материал, — пока лучше проверенная гидравлика или гибридные решения. Риск простои? дорогостоящеи? машины из-за мелочи выше.

Лично для меня электрический ТПА перестал быть ?диковинкой?. Это еще один инструмент в арсенале технолога. Со своими сильными и слабыми сторонами. Главное — понимать эти стороны до покупки, а не после. И всегда требовать от поставщика не красивых презентаций, а возможности тестового запуска своей, самой сложной, пресс-формы. Только так можно почувствовать машину. Все остальное — просто разговоры.