ملاحظات کنترلی برای سیستم راهگاه گرم یا Hot Runner
یک سیستم راهگاه گرم با کیفیت ،به منظور تولید قطعات با کیفیت بالا و پیوسته در قالب‌سازی تزریقی ضروری می باشد. یکی از مهمترین جنبه های کارایی یک سیستم راهگاه گرم یا هات رانر یکنواختی دمای سیستم می باشد. دما می بایست در بخش های مختلف سیستم یکنواخت باشد و با زمان تغییر نکند. حتی یک تغییر دمای کوچک در دما تاثیری منفی در کیفیت و پیوستگی آن خواهد گذاشت.
تولیدکنندگان سیستم های راهگاه گرم به اهمیت بالای دما واقف می باشند ، بنابراین اهداف طراحی جهت رسیدن به این موضوع نایل شده است .هر چند، یک سیستم راهگاه گرمی که به خوب طراحی شده است بدون وجود قطعه‌ای مهم و مسلط به سیستم به نام کنترلر دما نمی توانند به خوبی عمل کنند. بدون توجه به اینکه سیستم راهگاه گرم چگونه طراحی شده است، یکنواختی دمای آن در نبود یک کنترلر مناسب با مشکل مواجه خواهد شد، هر چند این کنترلر مشکلی را گزارش نکند.
کنترل مناسب دمای سیستم راهگاه گرم فرآیندی دینامیکی می باشد. در طی فرآیند تزریق، برش حرارتی در بخش های مختلف سیستم ایجاد می شود. چگونگی پاسخ کنترلر به تغییرات ناگهانی دمایی ایجاد شده مشخص می کند که آیا سیستم می تواند قبل از عملیات تزریق (shot) بعدی به دمای طبیعی خود برگردد. خطا در به انجام رسیدن این مرحله، سبب از بین رفتن پیوستگی شات ها خواهد شد. هر چند فاکتورهای زیادی وجود دارد که مشخص کننده چگونگی عملکرد کنترل دما می باشد، بحرانی ترین و مهمترین فاکتور ها عبارت از الگوریتم کنترلی، زمان پاسخ، هماهنگی، نوع کنترل ولتاژ خروجی و دقت ترموکوپل می باشند.
تمام کنترلرهای حرارتی از الگوریتمی به منظور مشخص کردن میزان توان ارسالی به گرم کن‌ها استفاده می کنند، که عموما بر اساس اختلاف بین دمای اندازه گیری شده و دمای تعریف شده برای آن انجام می شود. اکثر کنترلرها از الگوریتم PID به منظور تنظیم توان خروجی برای حفظ نقطه تنظیم استفاده می‌کند و بعضی‌ها نیز از کنترلر پیشرفته PIDD استفاده می کنند، که به سیستم امکان می دهد بعد از ایجاد یک اغتشاش دمایی سیستم بسیار سریعتر به دمای تعادل برسد.
زمان پاسخ یک کنترلر با مشخص کردن تعداد دفعاتی که کنترلر دما را با نقطه تنظیم شده مقایسه کرده و تنظیم توان را انجام می دهد، معلوم می شود. هر چقدر زمان پاسخ سریعتر باشد، قابلیت کنترلر در تنظیم دما بیشتر است و اغتشاش کمی در دما ایجاد خواهد شد.
بخش‌های مختلف سیستم راهگاه گرم نیز مشخصه های حرارتی متفاوتی دارند. برای مثال مانیفولد بلوک، دارای جرم زیادی است و به نظر می رسد برش حرارتی کمی از خود نشان می دهد. اما گوشه های نازل دارای جرم کمی هستند و بیشتر در معرض چاه های حرارتی قرار می گیرد و تنش حرارتی بیشتری متحمل می شود. کنترلرهای مختلف نیز می بایست با توجه به مقطعی که کار کنترل را انجام می دهند مشخصه های مختلفی داشته باشند. ایجاد هماهنگی بین نواحی مختلف کنترلی به منظور تنظیم ثوابت کنترلرها اهمیت بسیاری دارند. کنترلرها دارای ثوابت از پیش تعیین شده ای می باشند که می توان در صورت لزوم به صورت دستی آنها را تغییر داد. کنترلرهای دیگر می توانند خود را با اولین روشن شدن تنظیم کنند؛ و کنترلرهایی نیز هستند که به صورت پیوسته خود را تنظیم می کنند تا کار کنترل را بعد از اینکه سیستم به دمای تعادل رسید و در معرض تغییرات ایجاد شده به واسطه فرآیند قالب‌سازی قرار گرفت، به خوبی انجام دهد.
در حالت کلی دو نوع خروجی ولتاژ برای کنترلرها وجود دارد. تعداد زیادی از کنترلرها از نوع روشن/خاموش برای انجام کنترل استفاده می کنند و به طور مدام ولتاژ کل را خاموش و روشن می کنند، و کار کنترل را با تنظیم زمانی که می بایست ولتاژ اعمال شود انجام می دهند. این موضوع می تواند سبب ایجاد نوسانات دمایی و کاهش عمر گرم کن‌ها شود. گروه دیگری از کنترلرها با تغییر زاویه فاز کار کنترل را انجام می دهند، به صورت پیوسته به گرم کن‌ها ولتاژ می فرستند، اما مقدار ولتاژ خروجی را به مقدار دلخواه نزدیک می کنند.
آخرین قطعه ای که مورد بررسی قرار می گیرد دقت ترموکوپل است، که نشان می دهد چه مقدار افزایش دما می تواند توسط سیستم اندازه گیری شود. بعضی از کنترلرها می تواند دمای ۱ درجه فارنهایت را اندازه بگیرند در حالی که بعضی دیگر می توانند به دماهایی در حد یک دهم درجه نیز حساسیت نشان دهند.
به دلیل اینکه کنترلر نقش مهمی را در کارایی سیستم های راهگاه گرم ارائه می کند، بنابراین انتخاب نوع مناسب با توجه به کاربری مورد انتظار از اهمیت بالایی برخوردار است.
منبع: Mold Making Technology
ترجمه: ایران ملد
