Как может работать производственная линия площадью 1–5 л?

A Линия по производству квадратных банок 1-5 л представляет собой полностью интегрированную последовательность металлообрабатывающих станков, которая превращает плоскую жесть или стальной лист в готовые, запечатанные квадратные банки, готовые к наполнению. Линия перемещает материал по фиксированному технологическому порядку: подготовка и продольная резка листов, вырубка и округление, контактная сварка для формирования корпуса банки, внутреннее и внешнее покрытие и отверждение, квадратное расширение и тиснение для придания банке окончательной формы, отбортовка и фальцевание для прикрепления нижнего и верхнего концов, проверка на герметичность и, наконец, штабелирование для отправки. Поскольку этот процесс является непрерывным и автоматизированным, хорошо сконфигурированная линия может производить продукцию со скоростью до 60-80 банок в минуту для квадратных банок небольшого формата, требующих всего лишь одного или двух операторов для управления всей линией (источники: can-equipment.com;tincanmakingmachine.net). Линия по производству квадратных банок 1-5 л работает на том же фундаментальном принципе, пропуская необработанный металлический лист через все этапы формовки, сварки, нанесения покрытия и сшивания в едином непрерывном потоке. В разделах ниже каждый этап подробно описан, включая используемое оборудование, важные параметры процесса и проверки качества, позволяющие поддерживать результат в пределах спецификации.

Почему квадратная форма требует другого процесса, чем круглая банка

Круглые банки можно сформировать путем сгибания листового металла в цилиндр и сварки шва, а затем сваривания концов непосредственно на трубке. Круглая геометрия самоукрепляется под внутренним давлением и может обрабатываться закаточной головкой с постоянным радиусом на протяжении всей операции закрытия. Квадратный или прямоугольный корпус банки имеет плоские стенки, острые углы и некруглый торцевой профиль, что означает, что корпус банки должен пройти дополнительные этапы формования после сварки, в которых круглая банка не нуждается. В частности, цилиндрическую сварную трубу необходимо расширить до квадратного сечения с помощью формовочного инструмента, который одновременно выталкивает стенки наружу на плоских гранях и создает определенный радиус угла. Этот квадратный этап расширения - это то, что придает корпусу банки окончательную форму, а также здесь в боковые стенки вдавливаются тисненые ребра или узоры панелей для придания жесткости, поскольку плоские металлические панели без армирования будут изгибаться или прогибаться внутрь при нормальных погрузочно-разгрузочных нагрузках. Операция стыковки на концах также должна быть настроена для четырехстороннего периметра, а не для круга, что требует другой геометрии фальцовочной головки и, как правило, двухстанционного устройства фальцевания для равномерного закрытия всех четырех сторон торцевой панели.

Этап первый: подготовка листов и вырубка

Производственный процесс начинается с исходного материала, которым обычно является жесть (сталь с электролитическим лужением) или сталь, не содержащая олова, поставляемая в рулонах или предварительно нарезанных листах. Для квадратной банки объемом 1–5 л толщина листа обычно находится в диапазоне от 0,20 до 0,32 мм для корпуса банки, причем торцевые крышки иногда изготавливаются из немного более толстого материала в зависимости от требуемой прочности при штабелировании (источник: grcanmachine.com; спецификации производства прямоугольных банок). Первой машиной в линии является устройство подачи листов и продольно-резательная машина, которая разматывает материал, если он поставляется в рулонах, и разрезает его на точную ширину заготовки, необходимую для заданной высоты корпуса банки. Точный контроль ширины заготовки на этом этапе имеет решающее значение, поскольку любое изменение влияет на перекрытие сварного шва и, в конечном итоге, на окончательные размеры банки.

После резки заготовки разрезаются на нужную длину листа и подаются на станцию ​​округления. Машина для округления изгибает плоскую заготовку в форме цилиндрической трубки, которая позиционирует два противоположных края заготовки для последующего этапа контактной шовной сварки. Точность геометрии закругления влияет на то, насколько равномерно перекрывается сварной шов, поэтому эта станция обычно работает с направляющими роликами, отрегулированными в соответствии с конкретными размерами заготовки изготавливаемой банки.

Этап второй: контактная шовная сварка

Контактная шовная сварка — это процесс, при котором цилиндрический корпус банки закрывается путем сплавления перекрывающихся краев заготовки вместе с использованием электрического резистивного нагрева под давлением. Два вращающихся медных электродных колеса прижимаются к перекрывающимся краям заготовки, в то время как высокочастотный переменный ток проходит через зону контакта, генерируя локализованное тепло, которое плавит и сплавляет металл без необходимости использования присадочного материала. Сварной шов формируется как непрерывный шов, а не как серия точечных сварных швов, что придает корпусу банки герметичный продольный шов, подходящий для жидких продуктов, включая пищевые масла, смазочные материалы и химические составы. Для банок объемом 1–5 л перекрытие сварных швов обычно составляет от 0,4 до 0,6 мм, а скорость сварки точно соответствует скорости последующей формовочной станции, чтобы избежать создания буфера или зазора в непрерывном потоке. На современных линиях используются ультразвуковые датчики для подтверждения правильного положения шва до того, как сварной корпус попадет на станцию ​​расширения (источник: can-equipment.com).

Внутреннее и внешнее покрытие швов

Сразу после сварки внутреннюю поверхность сварного шва покрывают защитным порошком или лаком, чтобы предотвратить коррозию или загрязнение содержимого оголенного металла в зоне сварки. Этот этап известен как этап защиты внутреннего шва, за ним следует печь отверждения, которая сушит и связывает покрытие, прежде чем корпус банки перейдет на этап формирования квадрата. На этом этапе внешняя поверхность может быть покрыта дополнительным покрытием или лаком в зависимости от спецификации продукта и состояния поверхности поступающей белой жести.

Этап третий: расширение и тиснение квадрата

Машина для расширения квадратных банок является определяющим шагом, который отличает линию по производству квадратных банок от линии по производству круглых банок. Сварной цилиндрический корпус подается в развальцовочную машину, которая содержит набор внутренних формовочных инструментов, иногда называемых оправкой или разжимной матрицей, которые выталкивают наружу в четырех направлениях одновременно, чтобы преобразовать круглое поперечное сечение в квадратный или прямоугольный профиль с определенными угловыми радиусами. Для небольших банок емкостью 1–5 л операцию расширения необходимо точно контролировать, поскольку тонкостенный материал такого масштаба более подвержен растрескиванию или сморщиванию по углам, если скорость расширения или геометрия инструмента не выровнены. Устройства расширения с двумя станциями используются на высокоскоростных линиях для улучшения как однородности формовки, так и производительности, при этом две станции чередуют загрузку заготовки и цикл расширения, чтобы удвоить эффективную производительность (источник: can-equipment.com).

На той же станции или сразу после нее в ходе операции тиснения усиливающие ребра вдавливаются в четыре боковые стенки, а иногда и в угловые края корпуса банки. Эти рельефные ребра выполняют структурную функцию: они предотвращают выпучивание плоских панелей квадратного корпуса наружу, когда банка заполняется жидкостью или подвергается тепловому расширению, а также повышают устойчивость стенок к вмятинам при транспортировке и погрузочно-разгрузочных работах. Глубина и расстояние между ребрами указаны в конструкции банки и устанавливаются в штампы для тиснения во время смены линии.

Этап четвертый: отбортовка и торцевая стыковка

После того, как корпус банки будет расширен и оттиснен, оба открытых конца необходимо отфланцовать наружу, чтобы подготовиться к сшиванию. Машина для отбортовки изгибает верхний и нижний край корпуса квадратной банки наружу на точную ширину фланца, создавая поверхность, которая будет сцепляться с завальцованным краем крышки банки во время закатывания. На современных линиях используются интегрированные устройства отбортовки и закатки для выполнения отбортовки и сварки одного и того же конца на одной станции, что сокращает количество операций по обработке и помогает предотвратить деформацию, которая может возникнуть, если тонкостенный корпус квадратной банки перемещается между слишком большим количеством станций без поддержки (источник: can-equipment.com).

Нижний шов

Сначала зашивается нижняя крышка. Предварительно сформированные нижние торцевые панели подаются из магазина для укладки крышек в закаточную головку, которая скручивает фланец корпуса банки и крышку вместе в ходе операции двойного сшивания, образуя механически блокируемую герметичную крышку. Для квадратных банок закаточная головка должна следовать квадратному периметру торцевой панели, а не вращаться вокруг фиксированного кругового радиуса, что требует, чтобы закаточные ролики пересекали четыре стороны и плавно преодолевали угловые переходы, не поднимаясь и не теряя контактного давления.

Токарная обработка и верхний шов

После запечатывания нижнего шва банка переворачивается с помощью механизма поворота банки так, чтобы открытый верхний конец был направлен вниз для выполнения операции сшивания верхнего шва. Верхняя крышка, которая обычно включает в себя разливной носик, точки крепления ручки или другие элементы, специфичные для конструкции контейнера, подается из отдельного магазина крышек и пришивается к корпусу банки таким же образом, как и нижняя часть. В некоторых конфигурациях верхняя фальцовка банки завершается в исходном положении с использованием системы подачи вращающейся крышки, которая устанавливает крышки на высокой скорости, не требуя физического переворачивания (источник: can-equipment.com).

Этап пятый: Испытание на утечки и контроль качества

Каждая готовая банка перед выходом из линии проходит через станцию проверки герметичности. Испытание на утечку воздуха под давлением является стандартным методом для металлических банок емкостью 1–5 л, при котором в каждой банке создается давление до заданного уровня, обычно в диапазоне от 20 до 100 кПа, в зависимости от требований конечного использования, а затем в течение определенного времени отслеживается любое падение давления, которое может указывать на разрушение шва или точечное отверстие. Банки, не прошедшие проверку, автоматически отбраковываются с конвейера еще до того, как они достигнут стадии штабелирования или упаковки. Автоматическая система обнаружения неисправностей на современной линии может также выявить механические причины постоянных утечек, такие как изношенный закаточный ролик или несоосность отбортовочного инструмента, что позволяет принять корректирующие меры до того, как это повлияет на партию банок (источник:tincanmakingmachine.net).

Проверка размеров и поверхностей

• Высота банки и размер диагонали проверяются по утвержденному чертежу, чтобы убедиться, что расширяющаяся матрица не сместилась во время производственного цикла.
• Высота шва и герметичность шва измеряются на банках с образцами, снятых с линии через определенные промежутки времени, поскольку размеры шва являются основным индикатором состояния закаточной машины.
• Непрерывность сварного шва можно проверить визуальным осмотром или оптическим датчиком на сварочной станции, при этом любой дефект зазора или перекрытия вызывает сигнал отклонения на выходе.
• Внутреннее покрытие покрытия проверяется на банках для образцов в зоне защиты шва, поскольку в металлических банках с жидкостью наиболее частым источником коррозии или загрязнения продукта является оголенный металл в зоне сварки.

Ключевые машины на линии по производству квадратных банок емкостью 1–5 л

В таблице ниже перечислены основные машины, используемые на стандартной линии по производству квадратных банок емкостью 1–5 л, их функции и типичные технические характеристики, основанные на опубликованных технических данных машины.

Источники: grcanmachine.com; can-equipment.com; tincanmakingmachine.net; опубликованные данные технических характеристик машины.

Скорость производства и выходная мощность

Линейный выход для квадратных банок объемом 1–5 л зависит от конфигурации. Полуавтоматические линии, построенные на основе отдельных развальцовочных, отбортовочных и закаточных машин, обычно достигают производительности от 15 до 25 банок в минуту. Полностью автоматические линии, объединяющие двухстанционное расширение с поточной отбортовкой, сваркой и испытанием на герметичность, могут достигать максимальной скорости 60-80 банок в минуту , со средней рабочей скоростью около 60 банок в минуту при нормальных производственных условиях (источник: can-equipment.com; характеристики линии по производству банок Jorson Square). Для небольших прямоугольных банок емкостью 1–5 л в опубликованных спецификациях нескольких поставщиков оборудования указана типичная скорость линии от 25 до 60 банок в минуту в зависимости от размера банок и от того, работает ли линия в режиме одной или двух станций. При производительности 60 банок в минуту в двухсменный производственный день одна линия теоретически может производить более 57 000 банок в день, хотя фактическое использование зависит от времени переналадки, графиков технического обслуживания и непрерывности поставок материалов.

Источники: can-equipment.com; grcanmachine.com; tincanmakingmachine.net.

Спецификации листового металла и материалов

Механические свойства и обработка поверхности исходного листового материала напрямую влияют на то, насколько хорошо формируется корпус банки на каждой станции и как готовая банка работает в эксплуатации. Основными переменными материала для производства квадратных банок емкостью 1–5 л являются толщина листа, прочность на разрыв, масса оловянного покрытия и лаковая система.

• Толщина листа для корпусов банок емкостью 1–5 л обычно составляет от 0,20 до 0,32 мм , с более тонкими калибрами, используемыми для банок меньшей емкости, где жесткость тисненых ребер компенсирует более тонкую стенку.
• Белая жесть для пищевых продуктов и пищевого масла обычно имеет оловянное покрытие весом 2,8 г на квадратный метр на каждой поверхности, в то время как банки для содержимого химикатов или красок могут иметь различную обработку поверхности в зависимости от химической совместимости.
• Твердость стальной основы, обычно выражаемая обозначением отпуска T52 или T57 для обычных применений в банках, определяет, насколько легко лист формируется вокруг углов расширяющейся матрицы без растрескивания.
• Системы внутреннего лакирования выбираются в зависимости от наполняемого продукта, при этом эпоксидно-фенольные системы обычно используются для пищевых масел, а специальные покрытия используются для химических продуктов для предотвращения реакции между содержимым и металлом.

Применение квадратных банок объемом 1–5 л

Диапазон размеров 1–5 л охватывает широкий спектр применений в пищевой, химической, личной гигиене и промышленности. Квадратные или прямоугольные банки этого формата имеют значительное преимущество по объему и занимаемой площади по сравнению с круглыми банками эквивалентной вместимости, поскольку они упаковываются на поддоне без зазора, который оставляют круглые банки между рядами.

Пищевые продукты и пищевые масла

Пищевое растительное масло в квадратных жестяных банках емкостью 1 и 5 литров является одним из наиболее широко производимых форматов с использованием этого типа линий во всем мире. Герметичный шов и внутреннее лаковое покрытие защищают масло от контакта с металлом и воздействия света во время хранения, а квадратный формат позволяет потребителям легко разливать и обращаться с ним. Оливковое масло, пальмовое масло, растительное масло и специальные кулинарные масла обычно упаковываются в квадратные жестяные банки емкостью 1–5 л.

Смазочные материалы и моторные масла

Автомобильные и промышленные смазочные материалы, включая моторное масло, трансмиссионное масло и гидравлическую жидкость, часто упаковываются в квадратные жестяные банки емкостью 1–4 л для розничной продажи. Прочность сварного металлического корпуса и стойкость к проникновению растворителей через металлические стенки делают жестяные банки предпочтительнее пластиковых контейнеров для многих составов высокоэффективных смазочных материалов, где срок годности и химическая целостность имеют решающее значение.

Краски, лаки и химическая продукция

Декоративные и промышленные краски, лаки для дерева, клеи и химические составы, такие как растворители и чистящие составы, обычно поставляются в квадратных металлических банках емкостью 1–5 л. Металлический корпус противостоит проникновению паров растворителя и обеспечивает защиту от несанкционированного вскрытия благодаря фальцевой крышке, что важно для подконтрольной продукции на рынках, где требуется целостность цепочки поставок.

Другие приложения

• Жидкости для зажигалок и жидкости для разжигания огня, где по соображениям безопасности металлическая упаковка предпочтительнее пластиковой.
• Агрохимическая продукция, включая пестициды и концентраты удобрений, для которых нормативные требования часто предусматривают металлическую упаковку.
• Специальные пищевые продукты, включая сиропы, мед и кондитерские начинки, для которых необходимы барьерные свойства и увеличенный срок хранения.

Системы автоматизации и управления на современных линиях

Современные линии по производству квадратных банок используют системы управления на базе ПЛК, которые координируют работу каждой станции на линии, отслеживая в режиме реального времени параметры, включая сварочный ток, положение расширяющейся матрицы, давление закаточных роликов и результаты испытаний на герметичность. В ПЛК встроена логика обнаружения неисправностей, которая может идентифицировать конкретную станцию ​​как источник дефектов и генерировать предупреждение до того, как будет произведен большой объем банок, не соответствующих техническим характеристикам. Автоматические системы отбраковки банок на станции проверки герметичности снимают несоответствующие банки с конвейера, не останавливая линию, сохраняя пропускную способность и гарантируя, что только проверенные банки дойдут до стадии штабелирования.

Ультразвуковые датчики на машине для сварки швов подтверждают правильность расположения сварного шва на каждой банке, прежде чем она поступит на станцию ​​развальцовки, поскольку неправильное расположение шва в развальцовочной головке может привести к расколу корпуса по радиусу угла под действием расширяющей силы. Системы технического зрения все чаще добавляются в линию для проверки декоративных поверхностей и профилей швов без замедления линии (источник:tincanmakingmachine.net). Сочетание этих систем означает, что полностью автоматизированный Линия по производству квадратных банок 1-5 л может поддерживать низкий процент брака и стабильную производительность при расширенных производственных циклах с минимальным вмешательством оператора.

Переключение линий и гибкость размеров

Линия по производству квадратных банок емкостью 1–5 л не привязана к одному размеру банок. Разжимная матрица, инструменты для отбортовки, закаточные головки и магазин крышек могут быть заменены для соответствия различным размерам банок в пределах конструктивного диапазона линии. Время переналадки зависит от количества комплектов инструментов, которые необходимо заменить, а также от того, используются ли на линии быстросъемные крепления для инструментов или болтовые крепления. Для производственных сред, в которых на одной линии используется несколько SKU, конструкция инструментов для быстрой замены является важным критерием спецификации, поскольку каждая смена означает потерю производственного времени. Хорошо спроектированные линии для диапазона 1–5 л обычно можно переключить на стандартные размеры в течение одного-двух часов, хотя фактическое время зависит от конкретных задействованных машин и навыков бригады по переналадке. Цепи привода на некоторых машинах для развальцовки квадратов регулируются для работы с банками разных размеров по диагонали без полной замены штампа, что уменьшает объем переналадки из-за изменений размеров в пределах данного семейства банок (источник: grcanmachine.com).