عندما لا تُغذى مواد شريط الكسر الحراري بشكل صحيح في النظام، يلاحظ المشغلون بسرعة أن هناك مشكلة. يبدأ معدل الإخراج بالتقلب بشكل غير متوقع، كما يصبح حمل المحرك غير مستقر أيضًا. وعند النظر داخل الق hopper، يمكنهم رؤية أجزاء المسمار البارزة بسبب عدم سحب كمية كافية من المادة. ثم تظهر تلك المسامية السطحية الدالة على الأشكال المستخرجة — والتي تشير بوضوح إلى احتجاز الهواء أثناء التصنيع نتيجة مناطق التغذية الناقصة. وعادةً ما تعني كل هذه المشكلات انخفاض الكفاءة الإنتاجية بنسبة تتراوح بين 12 و18 بالمئة في معظم خطوط تصنيع الكسر الحراري. وتتراكم هذه الخسائر بسرعة في أي عملية تشغيل على أرض المصنع.
يلعب شكل المواد البوليمرية دورًا كبيرًا في مدى موثوقية تدفقها عبر معدات المعالجة. على سبيل المثال، فإن حبيبات البولي إيثيلين تيرفثالات (PET) المعاد تدويرها ذات الشكل الزاوي تميل إلى التكتل أكثر بثلاث مرات تقريبًا مقارنة بالحبيبات الأولية الناعمة، وهو ما أكدته الأبحاث الرئولوجية على مر الزمن. وعند التعامل مع مواد عالية الاحتكاك مثل كلوريد البوليفينيل المطلي بالزجاج، يصبح من الضروري تمامًا ضبط الكثافة الظاهرية بدقة بين 0.45 و0.55 جرام لكل سنتيمتر مكعب للحفاظ على تدفق الجاذبية المناسب نحو منطقة قناة المسمار. يلجأ معظم المصنّعين الذين يواجهون مشاكل التكتل حاليًا إلى تصميمات الق hopper المخروطية لأنها تساعد في تفكيك تشابك الجسيمات وتحسّن بشكل عام من حركة المادة عبر النظام. ومع ذلك، تظل هناك دائمًا مقايضات تتعلق بالمتطلبات الإنتاجية المحددة وخصائص المادة.
تمتص البوليمرات المحبة للرطوبة الرطوبة المحيطة خلال ثماني ساعات من التعرض، مشكلة جيوب بخار تُعطل عملية البثق. يُظهر النايلون 6/6 عند محتوى رطوبة بنسبة 0.03% تبايناً في اللزوجة أعلى بنسبة 27% مقارنةً بالمادة المجففة بشكل صحيح (<0.01%). غالباً ما تتطلب هذه عدم الاتساق إعادة تصميم المسمار باستخدام شراشف أعمق في منطقة التغذية لاستيعاب التغيرات المفاجئة في اللزوجة أثناء المعالجة.
يُعد التآكل الداخلي لفتحات التغذية سببًا رئيسيًا، ومع ذلك يتم تجاهله غالبًا، في حدوث مشكلات التغذية، خاصة عند التعامل مع البلاستيك المقوى بالزجاج. وعندما يحدث التآكل، فإنه يُشكّل فراغات غير منتظمة تخلّ بحركة المواد خلال الفتحة وتُضعف نقل قوى الانضغاط. أظهرت دراسة نُشرت العام الماضي أن فتحات التغذية التي تُظهر علامات تآكل تقلل كفاءة استهلاك البوليمر بنحو 35٪ أثناء عمليات الكسر الحراري. يُوصي معظم الخبراء بإجراء فحوصات ليزرية كل ستة أشهر للكشف عن أي تغيرات في الشكل تزيد عن نصف مليمتر. ويصبح هذا الأمر أكثر أهمية عند التعامل مع مواد مركبة تحتوي على معادن.
لا تعمل أشكال البرغي القياسية التي نراها عادةً بشكل جيد عند التعامل مع المواد السميكة جدًا والتي تحتوي على أكثر من 60٪ من السيراميك. وعندما تنخفض نسب الضغط إلى أقل من حوالي 2.5 إلى 1، لا يحدث قدر كافٍ من قوة القص أثناء المعالجة، مما يؤدي إلى إفساد عملية الانصهار والتوازن الجيد للتشحيم. تشير بعض الدراسات الحديثة إلى أن التحول إلى تصميمات برغي حاجز يمكن أن يقلل من مشكلات التغذية بنسبة تقارب 40 في المئة مقارنةً بالأنظمة الأحادية المعتادة. وإذا كان الشخص يعمل تحديدًا مع فواصل حرارية قائمة على السيليكون، فإن جعل أعماق الشفرات تتناقص تدريجيًا بين حوالي 15 وربما 20 مليمترًا يساعد فعليًا في تثبيت كتلة المادة الصلبة بشكل أفضل. وقد لوحظ هذا التحسن بنسبة حوالي 28 في المئة وفقًا لبعض أعمال المحاكاة التي أُجريت في عام 2020 بشأن كيفية تدفق هذه المواد.
عندما تتجاوز الفروق في درجات الحرارة المحورية 15 درجة مئوية لكل متر في منطقة التغذية، فإنها تميل إلى تشكيل أفلام انصهار مبكرة تؤثر بشكل كبير على نقل المواد الصلبة عبر النظام. وجدت بعض الأبحاث التي أجريت عام 2004 أن هذه التدرجات الحرارية كانت مرتبطة بتغيرات تصل إلى حوالي 15 بالمئة في معدلات التدفق بالنسبة لأشرطة البولي أميد الحرارية تلك. في الوقت الحاضر، تعالج معظم معدات البثق الحديثة هذه المشكلة من خلال دمج أنظمة تسخين مقسمة خاضعة للتحكم بنظام PID. وهذا يساعد في الحفاظ على ثبات درجة الحرارة ضمن هامش ± درجتين مئويتين، وهو أمر ضروري تمامًا إذا أردنا الحفاظ على البنية البلورية سليمة في مواد الحواجز الحرارية عالية الجودة المستخدمة في التطبيقات الهندسية.
نسبة L/D المثلى هي 28-30:1يضمن بناء تدريجيًا للضغط دون حدوث جسرية في المادة. تزيد أقسام البرميل المخرشة من معاملات الاحتكاك بنسبة 40–60٪ للمواد ذات الكثافة الظاهرية المنخفضة. وقد أظهرت مسامير التغذية ذات الملعب المتغير زيادة في الإنتاج بنسبة 25٪ عند معالجة حبيبات التدوير غير المنتظمة، بما يتماشى مع الأبحاث الحبيبية حول كفاءة النقل.
يمنع الشكل الهندسي الموحد للمواد الخام حدوث الجسرية والتغذية العشوائية:
بالنسبة للمواد الماصة للرطوبة، تمتص المناخل الجزيئية الموجودة في وسادات الق hopper الرطوبة المحيطة أثناء التغذية، مما يقلل من اضطرابات التدفق.
الحفاظ على تدرج حراري بين 50–60°م عبر أول ثلاث مناطق من البرميل لمنع الانصهار المبكر مع دعم نقل المواد الصلبة بكفاءة. تُظهر التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء أن الانحرافات ±5°م عن هذا النطاق يمكن أن تسبب تقلبات في معدل التغذية تصل إلى 20%.
تحسين عدد دورات المسمار في الدقيقة (عادةً بين 30–60) مع التحكم في الضغط باستخدام نظام التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID) يحقق حالة انسياب مستقرة خلال 8–12 دقيقة. تشير البيانات المستمدة من 127 خط إنتاج شرائح الفاصل الحراري إلى استقرار في الإخراج بنسبة 98% عندما يبقى الضغط العكسي ضمن النطاق 8–12 ميجا باسكال.
تقليل زمن بقاء المادة في منطقة التغذية إلى أقل من 45 ثانية يمنع الانصهار الجزئي الذي يؤدي إلى تقلبات في التدفق. البراميل ذات الفتحات مع نسب L/D المُحسّنة (28:1 إلى 30:1) تقليل وقت الإقامة بنسبة 35٪ مقارنة بالتصاميم القياسية.
خلايا الحمل (بدقة ±0.5٪) المقترنة بأجهزة استشعار العزم تمكن من التعديلات الديناميكية لتعويض تغيرات الكثافة الظاهرية بما يصل إلى 15٪. تُظهر التجارب أن هذه الأنظمة تقلل من توقفات التغذية بنسبة 60٪ في إنتاج شرائط الفصل الحراري.
كانت إحدى المصانع الأوروبية تواجه مشكلات مستمرة في خط الإنتاج لديها، حيث كانت تنتهي ثلث المواد تقريبًا كنفايات بسبب عمليات تغذية غير متسقة. وبعد إجراء بعض التشخيصات، اكتشف المهندسون أن هناك سببين رئيسيين وراء هذه الفوضى. أولاً، كانت درجة حرارة الورشة تتجاوز بشكل منتظم 27 درجة مئوية، ما تسبب في التصاق الحبيبات ببعضها أثناء المعالجة. وثانيًا، كان لا يزال هناك قدر معقول من الرطوبة متبقٍّ في تلك الحبيبات البوليمرية المعاد تدويرها، حوالي 0.12 بالمئة من الوزن، على الرغم مما كان ينبغي أن تكون عليه إجراءات التجفيف السليمة. وعندما قاموا باختبار الأمور بشكل أعمق باستخدام أجهزة استشعار تحت الحمراء إلى جانب تقنيات مقاومة العزم، لاحظوا حدوث أمر مقلق في وقت أبكر بكثير مما كان متوقعًا. فقد بدأت التدهور الحراري بالظهور قبل نحو 18 بالمئة في هذه الدفعات المشكلة مقارنةً بالظروف المثالية وفقًا للبحث المنشور في مجلة European Polymer Journal عام 2023.
أعاد الفريق تصميم منطقة التغذية مع:
أظهرت التجارب بعد التعديل تدفقًا ثابتًا للبوليمر خلال جميع الورديات، مع انخفاض معامل التباين (CV%) لتفريغ البائعة من 14.3 إلى 3.8
تأتي أحدث تصميمات المغذيات الآن مزودة بخلايا تحميل بالإضافة إلى مستشعرات اهتزاز تُتابع كمية المادة الموجودة بالداخل، وتحدد في الوقت نفسه المشكلات الناتجة عن التكتل في مواد مثل مسحوق PVC المعدل بالسليكا. وعندما تلاحظ هذه الأنظمة الذكية وجود خلل ما، فإنها تقوم فورًا بتعديل سرعة التحريك وتفعيل آليات تصحيح تدفق المادة قبل حدوث أي انسداد فعلي. ووفقًا لاختبارات ميدانية أجريت على نحو 18 نظامًا مختلفًا، كان على المشغلين التدخل يدويًا بنحو نصف التكرار السابق في خطوط شرائط الفواصل الحرارية الصعبة مقارنةً بالطرازات القديمة. ويؤيد هذا الاستنتاج تقرير حديث نُشر في مجلة Plastics Technology عام 2024، والذي أظهر تحسنًا ملحوظًا في الكفاءة التشغيلية عند استخدام هذه الأنظمة المتقدمة للرصد.
تُحلِّل أدوات التعلُّم الآلي الذكية كيفية تغير العزم بمرور الوقت وتُفَحِّص أنماط تيار المحرك لاكتشاف علامات وجود مسامير تالفة أو أسطوانات تالفة قبل وقت طويل من تحوّلها إلى مشكلة. وفقًا لبحث نُشر في مجلة Industrial AI العام الماضي، شهدت إحدى الشركات في هذا القطاع انخفاضًا بنحو 40٪ في الأعطال المفاجئة بعد تنفيذ أنظمة الذكاء الاصطناعي التي تربط بين الزيادات المفاجئة في درجات حرارة فتحة التغذية واحتمالية انسداد المواد. ما يجعل هذه الأنظمة التنبؤية ذات قيمة حقيقية هو قدرتها على تعديل الإعدادات تلقائيًا أو حجز الصيانة عندما لا تكون خطوط الإنتاج قيد التشغيل، مما يحافظ على سير العمليات بسلاسة دون تلك الانقطاعات المكلفة التي تخلّ بالجداول التصنيعية.
أخبار ساخنة
تتخصص بوليويل في شرائط العزل الحراري PA66 ، وتقدم حبيبات بولياميد ، وشركات التطويق ، والقوالب ، وآلات التلف ، وخدمات تخصيص شاملة من نقطة واحدة.
مدينة جينفينغ، مدينة تشانغجياганغ، مدينة سوزهو، مقاطعة جيانغسو، الصين
حقوق النشر © 2024 شركة سوزهو بوليويل للبلاستيك الهندسي المحدودة سياسة الخصوصية
EN
