Պլաստիկ ներարկման ձուլման համառոտ պատմությունը. Նորարարություններ և կարևորագույն նվաճումներ

Պլաստիկ ներարկման ձուլումը սկսվել է 1800-ականների վերջին՝ որպես ճշգրիտ պլաստիկ մասեր արագ և արդյունավետ ստեղծելու միջոց: Այս գործընթացը ստեղծեց պլաստմասսայի արդյունաբերությունը և փոխեց, թե ինչպես էին պատրաստվում առօրյա իրերը, ինչպիսիք են խաղալիքները, տարաները և մեքենայի մասերը։

Այս բլոգում դուք կծանոթանաք պլաստիկ ներարկման ձուլման պատմությանը, որը կօգնի ձեզ հասկանալ, թե ինչպես է այն ձևավորում ձեզ շրջապատող աշխարհը և ինչու է այն այդքան լայնորեն օգտագործվում։

Առաջամարտիկներ և վաղ նորարարներ

Պլաստիկ ներարկման ձուլման արդյունաբերության վաղ շրջանի աշխատանքները ձևավորեցին պլաստիկ նյութերի ապագան: Հիմնական անհատները և արդյունաբերության փոփոխությունները հանգեցրին նոր մեքենաների, ավելի լավ նյութերի և արտադրանքի մեջ օգտագործման աճին:

Ջոնի և Իսայա Հայաթի գյուտը

Պլաստիկ ներարկման ձուլումը թվագրվում է այն ժամանակներին, երբ Ջոն Ուեսլի Հայաթ և նրա եղբայրը Իսայա Հայաթ հորինել են առաջին ձուլման մեքենան 1872 թվականին: Նրանց մեքենան օգտագործում էր մխոց՝ տաք ցելյուլոիդը սեղմել կաղապարի մեջՍա առաջին անգամն էր, որ պլաստիկե մասերը կարող էին արտադրվել մեծ քանակությամբ՝ ամեն օր։

Հայաթ եղբայրներին պատվիրում է բիլիարդի գնդակներ արտադրող մի ընկերություն, որը փնտրում է փղոսկրի այլընտրանք, քանի որ փղերի պոպուլյացիայի անկումը բարձրացնում էր փղոսկրից պատրաստված արտադրանքի գները: Չնայած նրանց ցելյուլոիդային բիլիարդի գնդակները կատարյալ իրավահաջորդ չէին, քանի որ ուժեղ հարվածի դեպքում դրանք հակված էին պայթելու բարձր ճռռոցով, դրանք դեռևս ցուցադրում էին սինթետիկ նյութերի ներուժը:

Եղբայրների առաջին մեքենան համեմատաբար պարզ էր։ Այն բաղկացած էր տաքացվող գլանից, մխոցից, որը հաճախ կառավարվում էր ձեռքի լծակով, և սեղմակից՝ երկմասանոց կաղապարը փակ պահելու համար։ Գործընթացը աշխատատար էր, իսկ տաքացումը՝ անհավասար, բայց դա հեղափոխական մեկնարկային կետ էր։ Այնուհետև նրանք անցնում են կոճակներ, սանրեր և այլ փոքր առարկաներ պատրաստելուն։ Հայաթսի մեքենան սահմանեց վաղ պլաստիկի արտադրության գործընթացի չափանիշը։

Առաջխաղացում Hyatt Brothers-ի կողմից

Գիտակցելով իրենց սկզբնական դիզայնի սահմանափակումները՝ Ջոն Ուեսլի Հայաթը շարունակեց նորարարություններ մտցնել։ Նա մշակեց և արտոնագրեց բազմախոռոչային բորբոս, որը թույլ տվեց միաժամանակ արտադրել մի քանի նույնական մասեր մեկ ցիկլի ընթացքում, կտրուկ բարելավելով արտադրողականությունը: Նա նաև փորձարկեց սառեցման տարբեր մեթոդներ՝ ցիկլի տևողությունը կրճատելու համար: Այս հեղափոխական բարելավումները կարևոր էին արտադրողներին ներարկման ձուլման առևտրային կենսունակության մեջ համոզելու համար:

Հայաթ եղբայրների ընկերությունը բարգավաճում էր՝ արտադրելով ոչ միայն բիլիարդի գնդակներ, այլև ցելյուլոիդային արտադրանքի լայն տեսականի՝ ատամնաբուժական ափսեներից և դաշնամուրի ստեղներից մինչև վերնաշապիկի օձիքներ և թևքեր, որոնք հայտնի էին իրենց դյուրավառությամբ, բայց չափազանց ժողովրդականություն էին վայելում։

Պլաստմասսայի արտադրության արդյունաբերության զարգացումը

1800-ականների վերջին և 1900-ականների սկզբին այլ գյուտարարներ և ընկերություններ սկսեցին օգտագործել և կատարելագործել Հայաթ եղբայրների մեքենան։ Արդյունաբերությունները տեսան պլաստիկ մասերի առավելությունները, ինչպիսիք են ցածր գինը և նոր ձևեր ստեղծելու հնարավորությունը։

Կարևորագույն պահը եկավ 1909 թվականին՝ գյուտի հետ մեկտեղ։ Բակելիտ կողմից Լեո ԲեքլենդՍա առաջին իսկական սինթետիկ պլաստիկն էր, որը չի պարունակում բնության մեջ հանդիպող մոլեկուլներ: Բակելիտը ջերմակայուն նյութ էր, ինչը նշանակում է, որ այն մշտապես կարծրանում էր տաքացնելիս, և այն ուներ գերազանց էլեկտրական անհաղորդականություն և ջերմակայունություն: Բեքլենդը նաև հորինեց հատուկ ներարկման ձուլման մեքենա՝ իր նոր նյութը մշակելու համար: Նրա «Բաքելիզատոր» մեքենայի արտոնագիրը և նյութն ինքնին բացեցին բոլորովին նոր շուկաներ, մասնավորապես արագ զարգացող էլեկտրական և ավտոմոբիլային արդյունաբերություններում՝ դիստրիբյուտորի կափարիչների, ռադիոյի պահարանների և հեռախոսի պատյանների նման բաղադրիչների համար:

1920-ական և 1930-ական թվականներին մշակվեցին նոր ջերմապլաստիկ նյութեր, ինչպիսիք են՝ պոլիստիրոլ և պոլիվինիլքլորիդ (PVC), որը կարող էր բազմիցս հալվել և վերաձևավորվել: Սա հնարավորություն տվեց վերամշակել պլաստիկի թափոնները անմիջապես գործարանում: Մոտավորապես նույն ժամանակահատվածում ի հայտ եկան պլաստիկի ներարկման համար նախատեսված ցելյուլոզայի ացետատի լուծելի ձևերը, ինչպիսիք են Սելիտ և Սելոն, մշակվել են Արթուր Այխենգրյուն համապատասխանաբար 1903 և 1939 թվականներին՝ առաջարկելով պլաստիկի ավելի քիչ դյուրավառ և ներարկմամբ ձուլվող փոշու ձև։

Այս ժամանակահատվածում BASF-ի գերմանացի քիմիկոսները նույնպես սկսեցին օգտագործել պտուտակային էքստրուդերներ նյութերի պլաստիկացման համար, մի հայեցակարգ, որը հետագայում կարևոր դեր խաղաց ներարկման ձուլման արտադրության գործընթացում: Մինչ մխոցային մեքենաները շարունակում էին գերիշխող դիրք զբաղեցնել, հող էր նախապատրաստվում խոշոր տեխնոլոգիական թռիչքի համար: Պատերազմական շրջանում էժան, մասսայաբար արտադրվող սպառողական ապրանքների պահանջարկը խթանեց ավելի մեծ, ավելի ավտոմատացված մխոցային մեքենաների կառուցումը, չնայած դրանք դեռևս դժվարանում էին վերահսկել ներարկման ջերմաստիճանը և հալված պլաստիկի խտությունը:

Տեխնոլոգիայի զարգացմանը զուգընթաց, մեքենաները կարողացան արտադրել ավելի մեծ մասեր՝ ավելի բարձր ճշգրտությամբ։ Սա թույլ տվեց սպառողներին գտնել պլաստմասե արտադրանք ավելի շատ վայրերում՝ մեքենաներից մինչև էլեկտրոնիկա։ Ներարկման ձուլման տարածումը պլաստմասե արտադրությունը և ներարկման ձուլման ծառայությունները շատ ավելի տարածված դարձրեց 1900-ականների կեսերին։

Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ընթացքում ընդլայնումը

Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ պլաստիկի ներարկման ձուլումը արագ դարձավ անհրաժեշտ գործընթաց։ Մենք կարող ենք նկատել պատերազմին աջակցող նյութերի և արտադրական մեթոդների մեծ առաջընթաց։

Նյութական նորարարություն զանգվածային արտադրության համար

Պատերազմական ջանքերը զգալիորեն մեծացրին հատուկ հատկություններով նոր նյութերի պահանջարկը։ Նեյլոն, որը հորինվել էր պատերազմից անմիջապես առաջ, արագորեն շեղվեց գուլպաների մեջ նախատեսված օգտագործումից՝ դառնալով կարևորագույն նյութ պարաշյուտներ, պարաններ և կրողներ. Ակրիլային ներկեր տրամադրեց ինքնաթիռների ծածկերի համար ապակու կոտրվածքներին դիմացկուն այլընտրանք. Պոլիէթիլեն, որը պատահաբար հայտնաբերվել է բրիտանացի քիմիկոսների կողմից 1930-ականներին, դարձել է անփոխարինելի ռադարային մալուխների համար մեկուսիչ նյութ, ինչը դաշնակից ուժերին զգալի տեխնոլոգիական առավելություն տվեց։

Ներարկման ձուլման գործընթացը կատարյալ էր այս կարևոր բաղադրիչներից հազարավոր զանգվածային արտադրության համար՝ պահանջվող հետևողականությամբ և արագությամբ: Այս ժամանակահատվածը հանգեցրեց պոլիմերային գիտության աննախադեպ արագացման և պլաստմասսայի արտադրության արագ ընդլայնման:

Ներարկմամբ ձուլված մասերի ճշգրտությունը կենսական նշանակություն ունեցավ բարդ ռազմական տեխնիկայի համար: Օրինակ՝ հրետանային արկերի մոտիկության ապահովիչները պահանջում էին փոքրիկ, կատարյալ ձևավորված պլաստիկե բաղադրիչներ՝ իրենց փխրուն էլեկտրոնային մեխանիզմները տեղավորելու համար: Ձուլման միջոցով ապահովված հետևողականությունը շատ ավելի բարձր էր, քան այլ արտադրական մեթոդները, ինչպիսիք են մեքենայացումը կամ սեղմման ձուլումը: Այս դարաշրջանը ամրապնդեց ռազմարդյունաբերական համալիրի և պլաստմասսայի արդյունաբերության միջև եղած հարաբերությունները՝ մի գործընկերություն, որը շարունակելու էր խթանել նորարարությունը առաջիկա տասնամյակների ընթացքում:

Դերը արտադրական արդյունաբերության մեջ

Պատերազմը նաև հանգեցրեց կաղապարների պատրաստման տեխնիկայի զգալի առաջընթացի: Նոր մասերի արագ արտադրության անհրաժեշտությունը պահանջեց ավելի արագ և ավելի դիմացկուն կաղապարների ստեղծում: Սա խթանեց ավելի լավ գործիքային պողպատների և ավելի ճշգրիտ մեքենայական մշակման գործընթացների օգտագործումը: Ավելին, պլաստիկ մասերի նկատմամբ մեծ պահանջարկի պատճառով «արտադրելիության համար նախագծում» հասկացությունը դարձավ կարևորագույն. ինժեներները պետք է նախագծեին մասեր, որոնք կարող էին արդյունավետորեն և հուսալիորեն արտադրվել ներարկման ձուլման մեքենաների վրա՝ հաշվի առնելով այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են պատի հաստությունը, կողերի նախագծումը և դարպասների տեղադրումը: Այս մտածելակերպը դարձավ արդյունաբերական ճարտարագիտության անբաժանելի մասը:

Բացի այդ, կար մի հստակ անցում մետաղից պլաստիկի քանի որ պողպատի պակասը մեծանում էր: Արտադրողները ապավինում են ձուլման գործընթացին՝ այնպիսի մասեր պատրաստելու համար, որոնք համապատասխանում են խիստ թույլատրելի շեղումներին և ունեն միատարր որակ: Սա կենսական նշանակություն ունի կապի սարքավորումների և բժշկական սարքերի նման իրերի համար:

Պատերազմի ավարտին պլաստիկի արտադրության համար ստեղծված հսկայական արդյունաբերական հզորությունը վերաուղղվեց սպառողական ապրանքներին: Արտադրողները, որոնք կատարելագործել էին զինվորականների համար ամուր, հուսալի պլաստիկ մասեր պատրաստելու արվեստը, այժմ կիրառեցին այդ փորձը՝ տնային օգտագործման համար մատչելի ապրանքներ ստեղծելու համար: Սա հանգեցրեց... 1950-ականների և 60-ականների «պլաստիկ դարաշրջանը», որտեղ ներարկման եղանակով ձուլված պլաստիկե իրերը՝ սկսած Tupperware-ի տարաներից ու խաղալիքներից մինչև կենցաղային տեխնիկա և կահույք, դարձան ժամանակակից կյանքի խորհրդանիշներ։

Պլաստիկ ներարկման ձուլման ժամանակակից պատմությունը

Ներարկման ձուլման մեքենաները ժամանակի ընթացքում շատ են փոխվել: Վաղ մոդելներն օգտագործում էին պարզ դիզայն, բայց ավելի ուշ մեքենաները բերեցին նոր տեխնոլոգիաներ, որոնք արտադրությունը դարձրին ավելի արագ և արդյունավետ:

Մխոցայինից մինչև էքստրուզիոն պտուտակային ներարկման մեքենաներ

Առաջին ներարկման ձուլման մեքենաները, որոնք հորինվել են 1800-ականների վերջին, օգտագործում էին մխոցային համակարգ: Պլաստմասե գնդիկները տաքացվում էին մինչև փափկելը, ապա մխոցային համակարգը հալված պլաստիկը մղում էր ձուլվածքի մեջ: Այս մեքենաները պարզ էին, բայց որոշ խնդիրներ ունեին:

Մխոցի հետ կապված հիմնական խնդիրն այն էր, որ հալույթը միատարր դարձնելու անկարողությունըԳլանի տաքացված պատերին ամենամոտ գտնվող պլաստիկը հաճախ գերտաքանում և քայքայվում էր ներարկման գործընթացի ընթացքում, մինչդեռ կենտրոնում գտնվող նյութը կարող էր լիովին չհալվել: Սա հանգեցրեց տեսանելի տարածման հետքերի, թույլ կառուցվածքային ամբողջականության և գույնի տատանումների ունեցող մասերի: Այս խնդիրը մասամբ լուծելու համար որոշ մեքենաներ գլանի մեջ ներառեցին «տորպեդ» կամ «տարածիչ», որն օգնում էր պլաստիկի հոսքը ուղղորդել տաքացված պատերի դեմ, բայց դա անկատար լուծում էր: Մխոցային մեքենայի սահմանափակումները հիմնական խոչընդոտն էին ավելի բարձր որակի և ավելի բարդ մասեր ստանալու համար:

Մեծ առաջընթաց եղավ պտուտակային ներարկման ձուլման մեքենայի ներմուծմամբ։ Գյուտը փոխադարձ պտուտակ լայնորեն վերագրվում է ամերիկացի գյուտարարներին Հ.Գ. Դե Մատիա և Ջեյմս Ուոթսոն Հենդրի, որը 1940-ական և 50-ական թվականներին կառուցեց առաջին նախատիպերը: Հենդրիի աշխատանքը հատկապես ազդեցիկ էր: Նրա դիզայնը թույլ էր տալիս պտուտակին կատարել երկու գործառույթ. նախ, այն պտտվում էր՝ խողովակի առջևի մասում գտնվող պլաստիկ խեժը սնուցելու, հալեցնելու և համասեռացնելու համար (գործընթաց, որը կոչվում է պլաստիկացում): Այնուհետև ամբողջ պտուտակը շարժվում էր առաջ՝ ինչպես մխոց, որպեսզի պատրաստված հալույթը ներարկեր կաղապարի խոռոչ: Այս փոխադարձ գործողությունը խաղի կանոնները փոխող էր: Այն ապահովում էր շատ ավելի կայուն և միատարր հալույթ, որն ուղղակիորեն հանգեցնում էր մասի ավելի բարձր որակի և ավելի քիչ թերությունների:

Պտուտակային ներարկման ձուլման մեքենաները հնարավորություն տվեցին ստեղծել ավելի բարդ պլաստիկ բաղադրիչներ ավելի մեծ ճշգրտություն և ավելի քիչ թափոններ։ Կարող եք նաև օգտագործել պլաստիկի ավելի լայն տեսականի։

Ջեյմս Ուոթսոն Հենդրիի ժառանգությունը

Ջեյմս Ուոթսոն Հենդրին չսահմանափակվեց միայն փոխադարձ պտուտակով, ընդհակառակը, նա պահպանեց իր թափը և, ի վերջո, դարձավ պլաստմասսայի ձուլման արդյունաբերության առաջատար դեմքերից մեկը։ 1970-ականներին նա շարունակեց մշակել առաջինը։ գազի օժանդակությամբ ներարկման ձուլման գործընթաց, որը թույլ տվեց ստեղծել բարդ, խոռոչ մասեր՝ նվազագույն կծկումով և ծռվածությամբ: Մինչև 2014 թվականը, երբ նա մահացավ 94 տարեկան հասակում, նա ուներ ավելի քան 80 արտոնագիր պլաստմասսայի մշակման տեխնոլոգիաների ոլորտում:

Այս նորարարությունը ընդգծեց, թե ինչպես է մեքենաների էվոլյուցիան հնարավորություն տալիս ստեղծել բոլորովին նոր արտադրանքի դիզայններ: Ավելին, 20-րդ դարի երկրորդ կեսին փակ ցիկլով կառավարման համակարգերի ներդրումը գործընթացին բերեց աննախադեպ ճշգրտություն: Սենսորները այժմ կարող էին իրական ժամանակում վերահսկել ճնշումը և ջերմաստիճանը՝ կատարելով միկրոկարգավորումներ մեքենայի հիդրավլիկայում և ջեռուցիչներում՝ արտադրության ողջ ընթացքում կատարյալ հետևողականություն պահպանելու համար:

Մեկ այլ կարևոր փոփոխություն էր զարգացումը լիովին էլեկտրական ներարկման ձուլման մեքենաներՄինչդեռ ավանդական մեքենաներն օգտագործում էին հիդրավլիկական հզորություն, որը հզոր էր, բայց հակված էր արտահոսքերի, էներգիայի անարդյունավետության և յուղի ջերմաստիճանի տատանումների, ամբողջությամբ էլեկտրական մեքենաներն օգտագործում էին սերվոշարժիչներ՝ յուրաքանչյուր շարժումը կառավարելու համար: Այս էլեկտրական մեքենաները, որոնք առևտրային առումով կենսունակ դարձան 1980-ական և 90-ական թվականներին, առաջարկում էին ավելի մեծ ճշգրտություն, ավելի անաղմուկ աշխատանք, ավելի մաքուր արտադրական միջավայր (առանց հիդրավլիկ յուղի) և զգալի էներգախնայողություն՝ հաճախ օգտագործելով մինչև 60% պակաս էներգիա: Սա դրանք իդեալական էր դարձնում բարձր ճշգրտության արդյունաբերությունների համար, ինչպիսին է բժշկական սարքավորումների արտադրությունը:

Պլաստիկ ներարկման ձուլման ապագան

Այսօր ներարկման ձուլման մեքենաների սահմանը կայանում է ինտեգրման մեջ Արդյունաբերություն 4.0 սկզբունքներԺամանակակից մեքենաները հագեցած են բարդ մոնիթորինգի համակարգերով, որոնք հավաքում են հսկայական քանակությամբ տվյալներ յուրաքանչյուր կրակոցի վերաբերյալ: Այս տվյալները կարող են օգտագործվել կանխատեսողական սպասարկման, որակի ապահովման և արտադրության արդյունավետության օպտիմալացման համար: Ապագան մատնանշում է լիովին միացված «խելացի գործարաններ», որտեղ ներարկման ձուլման մեքենաները ինքնուրույն կարգավորում են իրենց պարամետրերը՝ փոխհատուցելու նյութական տատանումները կամ շրջակա միջավայրի փոփոխությունները, ապահովելով կատարյալ մասի որակ՝ նվազագույն մարդկային միջամտությամբ:

Հաճախակի տրվող հարցեր

Կարո՞ղ եք նկարագրել պլաստիկի ներարկման ձուլման տարբեր տեխնիկաները։

Դուք կգտնեք մի քանի հիմնական տեսակները ներարկման ձուլման եղանակը։ Ավանդական ներարկման ձուլումը ամենատարածված մեթոդն է և օգտագործում է մեկ խոռոչի ձուլվածք՝ նույնական մասեր ստանալու համար։

Ձուլման գործընթացում վերաձևավորման միջոցով համատեղվում են երկու կամ ավելի նյութեր: Այս մեթոդը օգտակար է փափուկ բռնակներով կամ բազմաշերտ արտադրանք ստեղծելու համար:

Ներդիրային ձուլվածքը մետաղ կամ այլ բաղադրիչներ է ավելացնում ձուլվածքի մեջ, նախքան դրանց շուրջը պլաստիկ ներարկելը: Այս գործընթացը տարածված է էլեկտրոնային մասերի և պտուտակավոր ներդիրների պատրաստման համար:

Միկրոներարկման ձուլումը ստեղծում է շատ փոքր, ճշգրիտ բաղադրիչներ, հաճախ էլեկտրոնիկայի կամ բժշկական սարքերի համար: Կառուցվածքային փրփուրային ձուլումը օգտագործում է փչող նյութ՝ ամուր կեղևով և փրփուրային միջուկով մասեր ստեղծելու համար:

Որո՞նք են ժամանակակից ներարկման ձուլման արդյունաբերությունը ձևավորած որոշ հիմնական նորամուծությունները։

Համակարգչային օժանդակ նախագծումը (CAD) և համակարգչային օժանդակ արտադրությունը (CAM) հնարավորություն են տվել կաղապարների պատրաստում ավելի ճշգրիտ։ Այժմ դուք կարող եք կաղապարներ ստեղծել ավելի արագ և ավելի քիչ սխալներով։

Տաք հոսքագծերի համակարգերը շատ գործարաններում փոխարինել են սառը հոսքագծերին։ Այս փոփոխությունը նվազեցնում է թափոնները՝ պլաստիկը հալված պահելով և պատրաստ պահելով հաջորդ մասի համար։

Էլեկտրական ներարկման ձուլման մեքենաները փոխարինել են որոշ ավանդական հիդրավլիկ մեքենաներին։ Այս էլեկտրական մեքենաները սպառում են ավելի քիչ էներգիա և ապահովում են ձուլման գործընթացի ավելի մեծ վերահսկողություն։

Բարելավված սենսորները և գործընթացի մոնիթորինգի տեխնոլոգիան թույլ են տալիս ավելի մանրակրկիտ վերահսկել ճնշումը և ջերմաստիճանը։ Սա նպաստում է որակի բարձրացմանը և նվազեցնում է թերությունների մակարդակը։