Controle do processo de produção de garrafas leves

Garrafas leves têm paredes finas, e a moldagem em alta velocidade requer alta qualidade de fusão do líquido de vidro. Pequenas flutuações na uniformidade e temperatura do líquido de vidro afetarão a moldagem. Portanto, sob a premissa de que o material do lote está totalmente derretido, a estabilidade dos indicadores do processo de operação do forno é crucial. O carregamento e a descarga do forno de fusão mantêm um equilíbrio dinâmico, e a camada de carregamento deve ser fina para garantir que a flutuação do nível do líquido de vidro seja controlada dentro de uma faixa muito pequena.
Para garantir indicadores de processo de produção de alta precisão, promover fornos a óleo, melhorar os tipos de forno e usar fornos de alta temperatura e seção ampla. Uma série de medidas é implementada para o forno, incluindo isolamento total, borbulhamento do fundo da piscina, derretimento elétrico, soleira do forno e controle de parâmetros térmicos por microcomputador.

Para garantir que o líquido de vidro derretido e clarificado seja resfriado uniformemente até a temperatura de formação de gotas, países estrangeiros adotaram um longo canal de alimentação com um comprimento de 6 a 9 m, uma largura de 0,4 a 0,9 m e uma profundidade de 0,15 a 0,25 m desde a década de 1960, e o dividiram estritamente em uma seção de resfriamento e uma seção de homogeneização, e um queimador de mistura proporcional (gás natural ou gás de lavagem) ou um sistema de aquecimento elétrico auxiliar é usado apenas para controle de temperatura, sem ser afetado pela flutuação de temperatura do forno de fusão. Devido ao alto valor calorífico do óleo pesado, vários grupos de queimadores não podem ser configurados para aquecer uniformemente o líquido de vidro. Portanto, é inadequado usar óleo pesado como combustível de aquecimento para a calha de alimentação, e ele só é usado como um substituto quando necessário. Devido à curta vida útil do elemento de aquecimento da haste de carbono de silício, por esse motivo, um grande número de hastes de molibdênio (placas) foram usadas como eletrodos no exterior, que são diretamente imersas no líquido de vidro do canal de alimentação, contando com o "efeito Joule" da condutividade iônica do vidro em alta temperatura para aquecimento. Para evitar a oxidação da extremidade exposta do eletrodo de molibdênio, um mandril resfriado a água ou um mandril resfriado a ar é usado. Usando o método de aquecimento direto do eletrodo de molibdênio, a flutuação de temperatura da calha de alimentação pode ser controlada dentro da faixa permitida. Se os eletrodos de molibdênio forem usados ​​corretamente, sua vida útil pode chegar a mais de 8 anos. Com a melhoria contínua do nível de controle eletrônico, o controle de temperatura de gotejamento das calhas de alimentação modernas pode atingir + (0,5 ~ 1) grau. Além disso, o controle de zoneamento e a tecnologia de resfriamento longitudinal são usados ​​para resfriar e homogeneizar o líquido de vidro, de modo que a flutuação de temperatura do líquido de vidro na saída do canal de alimentação esteja dentro da faixa de + 0,5 graus, o que cria condições para fornecer gotas de vidro de alta qualidade para máquinas de fabricação de garrafas de alta velocidade, reduzindo defeitos de processo no processo de moldagem e fabricando garrafas leves de alta qualidade.
Para reduzir a faixa de flutuação do peso do gotejamento, o nível do líquido de vidro na calha de alimentação é controlado com precisão e sua faixa de erro é de 0.2-0.5mm
O processo de fabricação de produtos de vidro a partir de líquido de vidro pode ser dividido em duas etapas: moldagem e finalização. A operação de moldagem é geralmente controlada por três valores de temperatura característicos: temperatura de amolecimento, temperatura de recozimento e ponto de deformação. Para produtos diferentes, parâmetros de processo razoáveis ​​devem ser determinados por meio de experimentos. Além disso, sistemas avançados de fabricação, alimentação e aquecimento de garrafas e o uso de processos avançados de moldagem são a garantia fundamental para obter espessura de parede uniforme e atingir leveza.
O mais recente projeto de forno de recozimento de temperatura constante com ar condicionado é uma das chaves para resolver o problema de recozimento de garrafas leves. Como a espessura média da parede de garrafas leves é 2 mm menor do que a de garrafas padrão, a taxa de aquecimento de garrafas de vidro e a taxa de dissipação de calor de garrafas de vidro quentes são mais rápidas, o que requer o uso de taxa de condução de calor acelerada para atender a esse requisito, ou seja, o uso de temperatura de ar condicionado fechado para fazer o fluxo de ar se mover rapidamente da superfície de vidro da garrafa. O forno de recozimento é dividido em 10 áreas. As áreas 1 a 4 são zonas de aquecimento (ar condicionado). Normalmente, o aquecimento não é necessariamente necessário na 4ª área, e a quantidade de aquecimento na 3ª área também é muito pequena. Cada área tem 1,8 m de comprimento. Um ventilador de ar condicionado é usado nas áreas 1ª a 2ª, respectivamente, enquanto nas áreas 3ª a 5ª, especialmente na 6ª área, devem ser usados ​​ventiladores de ar condicionados duplos, e as áreas 7ª a 10ª ainda usam ventiladores de ar condicionados simples. Termopares são usados ​​para medir a temperatura e controlar a temperatura em cada área do forno de recozimento. Na zona de resfriamento rápido, um soprador também é usado para soprar ar frio para ajuste. A prática provou que quando a temperatura de garrafas leves está abaixo de 400o graus, a taxa de resfriamento das garrafas é de 20C/min, e nenhum dano é causado às garrafas leves. O forno de recozimento é uma estrutura totalmente metálica, sem alvenaria refratária, aquecida por eletricidade ou gás natural, e os materiais isolantes mais recentes são usados ​​para garantir um bom desempenho de isolamento térmico. Portanto, o peso do forno de recozimento é muito mais leve do que o de um forno de recozimento geral.

A principal característica das garrafas leves são paredes finas e uniformes. A chave para sua moldagem é obter uma pré-forma de tamanho grande e formato razoável e garantir que ela seja totalmente e razoavelmente reaquecida. Para resolver esse problema, ele está relacionado a qual método básico de moldagem é usado.
Até agora, os métodos básicos de moldagem para garrafas e latas diárias não são nada mais do que sucção-sopro, sopro-sopro e sopro-pressão. Seus princípios e efeitos são diferentes. No entanto, o mesmo método de moldagem adota diferentes sistemas de trabalho e os efeitos não são consistentes. A situação de moldagem está intimamente relacionada ao método de moldagem, que é particularmente proeminente na moldagem de garrafas leves.

Exceto pela cavidade central, a pré-forma é basicamente um bloco sólido de material. Seu tamanho é bem pequeno comparado ao produto acabado. Este método de moldagem requer que a pré-forma tenha uma temperatura muito alta ao entrar no molde de moldagem, o vidro tenha boa fluidez e se arraste muito e se redistribui para obter o produto acabado. No entanto, se a parede da garrafa for fina, a temperatura do vidro no molde de moldagem também será baixa, e é impossível se arrastar muito, e a distribuição não será uniforme, e uma garrafa leve qualificada não poderá ser soprada para fora.

A principal medida para reduzir o peso da garrafa no método de sopro-sopro é o design do formato interno da pré-forma, o que significa que o tamanho da pré-forma é ampliado e o formato é razoável, e o aumento no tamanho deve ser o aumento no volume da bolha de ar de sopro reverso para reduzir o peso do material. A prática de produção provou que quando o volume da bolha de ar de sopro reverso atinge 20% ~ 30% do volume do material de vidro, a velocidade de produção pode ser aumentada. Isso ocorre porque a remoção de calor do molde da pré-forma é aumentada e a carga de calor do molde de moldagem é reduzida. No entanto, como o aumento no volume da bolha de ar de sopro reverso no método de sopro-sopro é baseado na premissa de aumentar a dissipação de calor do molde primário, a temperatura do molde primário em branco torna-se mais baixa, a capacidade de reaquecimento diminui e o tempo de trabalho do molde primário é prolongado, o tempo de reaquecimento da garrafa primária também é encurtado, de modo que a espessura da parede do produto acabado é fina, mas irregular. Além disso, quando a bolha de ar de sopro de retorno atinge um certo volume no método de sopro-sopro, um anel de distorção da espessura da parede geralmente aparece na cintura da garrafa acabada, ou seja, um "aro de gás" (ou "cintura de duas seções") aparece no corpo da garrafa. Embora a aspiração possa ser usada em vez de cabeças de garrafa de sopro a gás para reduzir o "aro de gás", o efeito é muito limitado, o que limita o método de sopro-sopro para obter espessura de parede uniforme.

A principal característica do método de prensagem-sopro é que a boca da garrafa e a pré-forma são pressionadas para fora ao mesmo tempo pelo punção. Se este método for usado para pressionar a pré-forma de boca pequena, o tamanho pode ser maior, a faixa de fluência é pequena quando o vidro é redistribuído após entrar no molde de formação, e nenhum "aro de sopro de ar" será produzido, e a uniformidade da espessura da parede do produto acabado pode ser garantida. No método de prensagem-sopro da máquina de fileira comum, o punção suporta o material de baixo para cima e carimba a pré-forma passo a passo. Este método é muito eficaz na produção de garrafas de boca grande. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de resfriamento e tecnologia de processamento mecânico, a máquina de fileira pode pressionar a pré-forma de boca pequena. A temperatura da pré-forma de boca pequena prensada é maior do que a do método de sopro-sopro, e a temperatura da parede é mais uniforme, o tamanho é maior e o formato é mais razoável. Ao entrar no molde de formação para sopro, o vidro tem boa fluidez e uma pequena faixa de fluência. A uniformidade da espessura da parede do produto final obtido é melhor, e a garrafa pode ser feita mais leve. Portanto, comparado com o método blow-blow, o método press-blow tem superioridade inquestionável na produção de garrafas leves.
No entanto, quando a máquina de fabricação de garrafas do tipo linha produz garrafas de boca pequena pelo método de pressão-sopro, devido ao princípio estrutural da própria máquina do tipo linha, alguns defeitos sérios aparecem, o que dificulta o desenvolvimento posterior de garrafas leves. As principais manifestações são as seguintes.
1 A reprodutibilidade do ciclo operacional é baixa.
O processo de aceleração do mecanismo carece de controle preciso.
O amortecedor do ponto final (ou almofada de ar) é inadequado, o comprimento e o tempo do curso do pistão são inadequados e a faixa de ajuste é muito estreita. 4 A coordenação e o design entre os vários componentes do mecanismo são muito complicados, e é necessário pessoal experiente para fazer ajustes precisos.

Hermann Haye é um dos pioneiros da fabricação de garrafas de vidro europeias. Em meados dos anos {0}}, ele usou pela primeira vez o método blow-blow (BB) para testar a redução de peso de garrafas e potes. Os resultados do teste mostraram que, ao usar o método blow-blow para formar, o peso da garrafa só pode ser reduzido dentro de uma faixa limitada, mas o produto não pode atingir o nível de garrafas leves. O principal motivo é que a diferença no tempo de contato entre o metal e o vidro no local da bolha no estágio de formação leva à distribuição desigual do vidro na bolha e na parede do produto final.
A solução para o problema acima é usar o método NNPB. O processo de moldagem NNPB é: alimentar a gota no molde inicial → pressionar a bolha → virar a bolha para o molde de moldagem → reaquecer → aspirar o molde de moldagem → moldagem auxiliar → sopro final → prender a garrafa à mesa de resfriamento.
Do processo, pode-se ver que não há problema de tempo de contato de bolha diferente no método NNPB, o processo é simplificado, e a bolha prensada tem uma espessura de parede mais uniforme. Além disso, o método NNPB tem um tempo de reaquecimento mais suficiente do que o método BB, o que ajuda a equalizar a temperatura do vidro na parede da garrafa após o sopro final.

Como pode ser visto na Tabela 2-39, a essência do método NNPB é fazer com que o vidro seja distribuído uniformemente e tenha tempo de reaquecimento suficiente, de modo a exercer totalmente o potencial de resistência do material, de modo a atingir o objetivo de reduzir o peso da garrafa e manter a resistência.
As principais características do método de sopro de pressão de boca pequena são: a uniformidade de temperatura das gotas de vidro é boa, o controle automático do dispositivo de peso das gotas é introduzido, o grau de prensagem é melhorado, o tempo de processo é alocado de acordo com os requisitos do processo da garrafa leve, a lubrificação do molde é melhorada, o microdano nas superfícies interna e externa da garrafa é reduzido e o sistema de resfriamento axial do molde é adotado para formar um produto uniforme de parede fina. O processo de moldagem por sopro de pressão de garrafa de boca pequena é mostrado na Figura 2-38.
Processo de moldagem: Primeiro, as gotas caem na matriz de moldagem e caem no topo do punção de metal que sobe para a posição de recebimento do material. A cabeça de corte se move para a posição especificada do molde inicial e sela a boca superior do molde inicial. Então, o punção se move para cima para perfurar o formato do blank inicial. Então, a cabeça de corte se afasta e vira o blank inicial para dentro da matriz de moldagem.
A matriz de moldagem é fechada, as mandíbulas são abertas e o blank inicial é colocado na matriz de moldagem para reaquecimento e alongamento. Em seguida, a cabeça de sopro se move para a posição correta acima do molde de formação, formando a vácuo o blank no molde de formação, e o sopro positivo é realizado ao mesmo tempo, usando ar comprimido para resfriamento interno para formar a garrafa. Finalmente, a garrafa formada é fixada com o molde de formação. Para atingir com sucesso a operação de sopro de pressão de boca pequena, em primeiro lugar, o hardware relevante deve estar disponível e, além disso, as seguintes condições básicas de operação devem ser atendidas.

(1) Boca da garrafa Ao usar uma operação de pressão-sopro de boca pequena, o diâmetro interno da boca da garrafa produzida pode ser tão pequeno quanto 18 mm. Dependendo da altura abaixo da boca da garrafa e do diâmetro do corpo da garrafa, um tamanho menor do furo interno da boca da garrafa pode ser produzido.

(2) A altura abaixo da boca da garrafa depende do design do blank. A altura máxima do blank do limite de curso do mecanismo de punção está entre 160 e 170 mm. A altura máxima da garrafa abaixo da boca da garrafa está relacionada à extensão do blank, que por sua vez está relacionada ao design, qualidade e volume da garrafa. Garrafas com altura abaixo da boca da garrafa de até 280 mm foram produzidas, mas esse limite pode ser excedido dependendo do design e peso da garrafa. A Tabela 2-40 lista a relação entre massa e volume da garrafa.

As dimensões limite de diâmetro acima são para moldes que usam a formação a vácuo. Se a formação a vácuo não for usada ou a largura do tanque de vácuo for reduzida, garrafas que excedem as dimensões acima podem ser produzidas.
(2) Os seguintes fatores devem ser considerados no processo:
1. Altos padrões de uniformidade química e térmica do líquido vítreo devem ser mantidos.
2. A menor temperatura possível de amolecimento do vidro, ou seja, a menor temperatura de trabalho.
3. O vidro deve ter boa estabilidade química e física em toda a faixa de temperatura em que a garrafa for utilizada.
A seguinte relação entre viscosidade e temperatura pode ser mencionada.

A produção de garrafas leves por sopro de pressão de garrafas de boca pequena tem altos requisitos de tecnologia e equipamento. Além dos requisitos rigorosos para a preparação, transporte e armazenamento de matérias-primas e materiais de lote e a fusão de fornos mencionados acima, a máquina de fabricação de garrafas deve ter os mecanismos e dispositivos necessários para reduzir o desgaste mecânico e manter um bom estado operacional; há altos requisitos para o material e processamento de componentes-chave, como punções e tubos de resfriamento. Devido aos seus pequenos diâmetros, os punções devem ser feitos de aço de alta qualidade para o projeto do mecanismo e para atender aos requisitos do dispositivo de molde; o processamento geral é para eliminar o desgaste do metal tanto quanto possível; os punções devem ser polidos com precisão ao longo de seu eixo longitudinal; as dimensões de conexão dos punções e juntas de punção devem ser mantidas dentro da faixa de tolerância. Além disso, o projeto do molde inicial e o formato da garrafa devem atender aos requisitos do processo de sopro de pressão de garrafas de boca pequena.
Com base no processo de sopro de pressão de boca pequena, nos últimos anos, a Haiye Company desenvolveu sucessivamente o método HAP e vários tipos de máquinas para fabricação de garrafas, incluindo H1-2, H6-12 e H1-9. A espessura da parede das garrafas e latas que produz pode ser reduzida para 1 mm, tornando-a uma máquina ideal para a produção de garrafas leves. O método de sopro de pressão Haiye é usado para produzir garrafas leves de boca pequena. Devido à distribuição uniforme da espessura, a taxa máxima de redução de peso pode chegar a 33%. O padrão de resistência de garrafas leves é significativamente melhorado em comparação com o padrão de garrafas pesadas. A Figura 2-39 mostra a estrutura da máquina para fabricação de garrafas H1-2 Haiye.

As características técnicas da máquina de fabricação de garrafas Haiye são as seguintes.
1 A mesa rotativa é usada para fazer as gotas caírem diretamente no molde primário.
2 Tanto as garrafas de boca pequena quanto as de boca grande são formadas pelo método de pressão-sopro.
3 Possui forte adaptabilidade e pode produzir garrafas e latas pesadas, leves e ultraleves.
4 Usando um molde primário e dois moldes de formação, a produção de cavidade única é alta, inigualável por qualquer outra máquina de fabricação de garrafas.
5 O molde primário tem tempo de reaquecimento suficiente durante o processo de transferência e pode ser ajustado.
6 O molde primário não precisa ser virado quando transferido do molde primário para o molde de formação.
7 O tempo de contato entre o vidro e o molde de formação e o tempo de contato com o molde primário estão em uma proporção adequada.
8 A garrafa é presa pelo molde de boca durante todo o processo de moldagem.
9 Resfrie todos os moldes uniformemente