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玻璃瓶壁厚测量在轻量瓶制造中的作用

许多年来,轻量化一直是在玻璃容器工业中的关键课题。许多行业专家从各种角度发表了大量与之相关的论文。其讨论的内容包括成型技术的提高,提高工艺效率的先进制造技术,提高玻璃瓶设计质量的分析技术等等。本文针对的是时常被忽视的部分,即已成型容器的壁厚及分布监测。要保证容器轻量化的成功,这也是非常重要的。

尽管这个过程有时会很困难,但减重给容器制造商所带来的益处是确确实实的。如减少每个容器消耗的能源和原材料,增加产能和降低成本运输等等。所有这些所带来的是总收益的增加。

然而,通过减轻容器重量来增加收益并不是一件很容易的事。不能盲目地减轻容器重量。很多轻量化项目失败的原因是在投入生产之前没有做准备或准备不足。要保证轻量化项目的成功,一定要遵循正确的步骤和方法

首先也是最重要的,要进行设计分析。这样做的好处是:

1)对瓶子进行模拟并分析临界应力点

2)修改瓶子外形使内压力,垂直压力和撞击等各种载荷造成的应力最小化

3)设定玻璃瓶的垂直厚度分布模式,确定关键测量位置并设置产品的剔除和控制极限

4)在制造新模具和投入生产之前可以对新设计进行反复实验

l第二,制造新模具或对原有模具进行修改以完全实现新的瓶子设计

在生产过程中,模具能控制瓶子的外表面并保证瓶子的外形一致。但对瓶子的内表面则没有办法进行控制。过去,在生产很重的瓶子时,壁厚是不需要关注的。但是,随着瓶子重量的减少,优化玻璃材料分布就变得很关键。因此,监测玻璃容器的材料分布,设定容器理想厚度基准线并对关键点进行厚度控制就变得十分重要。

l第三,在生产过程中,必须对容器壁厚进行监测。这是因为对生产工艺的要求更苛刻了。要通过测量壁厚分布信息来保证生产维持在设定的工艺控制极限范围内

1.瓶底根部---这个区域对于容器的压力性能是很关键的。由于这个区域的内压应力集中,在发生碰撞时容易损坏,所以在这个区域必须保持足够的壁厚。在这个部位,玻璃材料起着限制带的作用,能减少由于内压应力造成的膨胀效力。

2.瓶身驻波区---这个区域从瓶子的夹持和碰撞角度来看是很重要的。这一点在用吹吹法成型的瓶子上最明显,因为驻波是一个显著的特征,并且没有办法避免它。我们希望这个区域的玻璃最薄但是厚度必需达到某一个最低要求以维持足够抗撞击的强度。

3.接触点–这些也是影响瓶子夹持和碰撞性能的关键区域。除非有足够的壁厚承受碰撞载荷,否则碰撞产生的应力会使容器损坏。

厚度测量和监测仪器

要在生产中对壁厚分布进行管理控制就必须对壁厚进行测量。在开发出在线壁厚测量系统前,这个既费时又费力的玻璃瓶取样和壁厚测量工作由人工完成。这种情况限制了轻量化的发展。在AGR的在线壁厚测量系统(OLT)面世后,进行100%在线壁厚测量和对瓶子壁厚分布进行主动管理成为可能。这样就能在维持瓶子设计性能的前提下进一步减少多余的材料以有效减轻瓶子的重量。

AGR公司的测量仪器

AGR公司的OLT对实施轻量化项目和日常的壁厚监控而言是一个必不可少的工具。OLT用于检测圆形容器,尤其适用于那些标准的带有直壁和少量的装饰的瓶子如啤酒瓶、葡萄酒瓶、果汁瓶。这种技术也适用于吹压法成型的瓶子以及其它类型的瓶子。

AGR的OLT和NROLT可以安装在各种类型的链板输送带上。因此安装位置可以任意选择。OLT和NROLT独立运行,不依赖任何其它系统。和其它壁厚测量系统相比,OLT和NROLT设置简单,可提供持续和独立的玻璃瓶壁厚监测。除了在线检测外,该系统还能被用于离线筛选。

和其它反射型或激光测厚系统相比,AGR的OLT和NROLT所使用的电容技术更具优势。它不会受侧壁轮廓和平行度,玻璃颜色及透明度或结石气泡等其它玻璃缺陷影响,因此测量更精确,重复性更高。OLT使用独立的传感器条,每一个传感器条覆盖的范围大于1厘米,对玻璃瓶侧壁进行360度完全测量。NROLT的传感器条是特殊设计的,用于测量非圆型瓶子平板面和拐角处壁厚。因此OLT和NROLT的测量范围更大,能确保从产线上剔除有壁厚问题的容器。系统最多可设置4个传感器条以对关键部位进行厚度测量。OLT的测量稳定可靠,因为是直接测量因此无需对测量进行再处理和补偿,因而不会产生误剔除。对于圆型容器,传感器条可以完全帖合难于测量的部位如侧壁轮廓变化处,瓶肩,瓶脚跟及其它曲面部位。该技术能保证在这些关键部位的厚度测量精度。

瓶子的轻量化到底能做到什么程度?这取决于瓶子的设计,对瓶子形状进行控制及对玻璃瓶关键部位材料厚度进行检测的能力。
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