Որո՞նք են էքստրուդերային մեքենաների հաճախ հանդիպող խափանումները ջերմային կտրում ունեցող շերտի արտադրության ժամանակ և ինչպե՞ս վերացնել դրանք:

Դարակի արգելակումը և նյութի հոսքի խնդիրները էքստրուդերային մեքենաներում

Գլխի արգելակման և անհամաչափ էքստրուդերային հոսքի ախտանիշներ

Օպերատորները հոսքի անկանոնությունները հաճախ հայտնաբերում են վիզուալ սխալների միջոցով, ինչպիսիք են ալիքաձև մակերեսները կամ ջերմային ընդհատիչ շերտերում օդային պարկերը: Ճնշման ցատկերը (հիմնական ցուցանիշից 15-20 %-ով բարձր) և անկանոն շարժիչի բեռի ցուցումները սովորաբար նախորդում են մահճակի ամբողջական արգելափակումներին: Ալյումինե պրոֆիլների էքստրուդիրովածքի դեպքում այս խնդիրները 2024 թ. էքստրուդիրովածքի արդյունաբերական համադրերի համաձայն արտադրության արդյունավետությունը նվազեցնում են 25-40 %:

Հիմնական պատճառներ՝ մահճակի կուտակում, աղտոտվածություն և ճնշման անհավասարակշռություն

Ըստ 2023 թվականի «Պլաստմասսայի ինժեներական ընկերության» զեկույցի, էքստրուդեր սարքերում հոսքի բոլոր խնդիրների մոտ երկու երրորդը իրականում պայմանավորված է նյութի վատթարացման հետ: Նույնիսկ մոտ 50 միկրոն չափսերով փոքր աղտոտությունները կարող են խանգարել հալման վարքագծին, իսկ երբ ձևափողի նստվածքները գերազանցում են 0.3 միլիմետրը, սկսում են խցանել նյութի սովորական հոսքի ուղիները: Դրանցում ճնշումը հավասարակշռությունից դուրս գալու մի քանի հիմնական պատճառներ կան: Նախ և առաջ՝ տաքացուցիչ շղթաները հաճախ մակերեսի վրա համաչափ չեն աշխատում, երբեմն տատանվելով ±5 աստիճան Ցելսիուսով: Հետո կան մաշված պտուտակների խնդիրները, որոնք կրճատում են սեղմման հարաբերակցությունը 12%-ից 18% սահմաններում: Եվ իհարկե, պետք է չմոռանալ այն անձնական օտար մասնիկների մասին, որոնք ներթափանցում են վերամշակված ալյումինե հումքի մեջ մշակման ընթացքում:

Ուսումնասիրություն. Ալյումինե ջերմային կտրում ունեցող շերտային գծերում քրոնիկ հոսքի խնդիրների լուծում

Արտադրողը տարեկան դադարի ժամանակը 60% -ով կրճատեց՝ գծային լազերային մասնիկային հայտնաբերիչներ և XRF սպեկտրոմետրներ ներդնելուց հետո: Իրական ժամանակում աղտոտվածության զգուշացումները, զուգակցված ավտոմատացված փողակների մաքրման ցիկլերի հետ, պահում էին հոսքի հաստատունությունը ±1.5% թույլատրելի սահմաններում՝ կարևոր EN 14024 ջերմային արդյունավետության ստանդարտներին համապատասխանելու համար:

Տենդենց՝ Կանխատեսող սպասարկում և ավտոմատացված հոսքի կայունացման համակարգեր

Առաջատար գործարանները կանխում են հոսքի հետ կապված դադարների 83%-ը՝ օգտագործելով 12+ գործընթացային փոփոխականների վրա վերապատրաստված մեքենայական ուսուցման մոդելներ: Մեքենայական ուսուցման մոդելները պտտման մոմենտի տատանումները համադրելով 8-10 ժամ առաջ կանխատեսվող արգելափակումների հետ, այս համակարգերը ավելացնում են էքստրուդերի աշխատանքային ժամերը տարեկան 1200-ից ավելի ժամով (2023 թ. Կանխատեսող սպասարկման զեկույց):

Էլեկտրական և շարժիչի արդյունավետության խափանումներ էքստրուդերային համակարգերում

Անկայուն հիմնական հոսանք և բարձր միացման հոսանք՝ պատճառներ և հետևանքներ

Երբ սնուցման աղբյուրը կայուն չէ, էքստրուդերները հաճախ են ձախողվում: Ըստ 2022 թվականի Միջազգային էքստրուզիայի ինստիտուտի տվյալների, շարժիչների գրեթե կեսը (մոտ 47%) խնդիրները առաջանում են շարժիչների աշխատանքի ընթացքում առաջացող լարման մեծ ցատկերի պատճառով: Ինչ է սովորաբար այն, ինչը սխալ է լինում։ Նախ կան լարման տատանումներ, որոնք գերազանցում են սարքավորումների համար նախատեսված +/-10% սահմանափակումը: Այնուհետև տեսնում ենք բեռի հանկարծակի փոփոխություններ, երբ տարբեր նյութեր են մշակվում համակարգի միջով: Եվ մի մոռացեք հին ածխային սեղմակների մասին, որոնք ժամանակի ընթացքում մաշվում են և ստեղծում են վատ կապեր շարժիչի կազմում: Այս բարձր միացման հոսանքները, որոնք կարող են գերազանցել նորմալ շահագործման մակարդակի 150%-ը, իրականում մեծ հարված են հասցնում մեկուսացման նյութերին: Այս պայմանների տակ շահագործվող շարժիչները մոտ երեք անգամ ավելի հավանական է, որ ունենան պտույտների անսարքություններ, քան այն շարժիչները, որոնք ճիշտ են կառավարվում միացման պահին:

Գլխավոր շարժիչի անսարքություն՝ ավելցուկային տաքացում, անսովոր ձայն և միացման խնդիրներ

Երբ սարքավորման մակերեսները չափից շատ տաքանում են, 90 աստիճան Ցելսիուսից բարձր ջերմաստիճաններում երկար ժամանակ գտնվելը հանգեցնում է մեկուսացման համակարգերի խնդիրների դեպքերի մոտ երկու երրորդում: Իսկ 85 աստիճան անցնելուց հետո ուղղորդիչների յուղման խնդիրները մեծանում են մոտ 80%: Օգտակար գործողության ցուցանիշը նվազում է կես տոկոսով յուրաքանչյուր աստիճանի համար, որն անցնում է նորմալ շահագործման սահմանները: Նաև պետք է ուշադիր լսել անսովոր ձայները: Բարձր տոնի սուսուփայտ ձայները հաճախ նշանակում են ինդուկցիոն շարժիչներում օդային միջակայքերի խնդիրներ կամ միացման համակարգի հարմարումների խնդիրներ, որոնք բաղադրիչների վրա ավելորդ մեխանիկական լարվածություն են ստեղծում:

Ուսումնասիրության դեպք. Կրկնակի պտուտակային էքստրուդերի շարժիչների համակարգերում հզորության ցատկերի ախտորոշում

Ջերմային ընդհատիչի շերտի արտադրողը կրճատել է պլանավորված դադարը 78%-ով՝ հիմնական պատճառները հայտնաբերելուց հետո. 4,8% փուլային անհավասարակշռություն (խորհուրդ է տրվում <2%), հարմոնիկ դեֆորմացիա հին VFD-ներից (THD=19% իդեալական <5%-ի դիմաց) և կոնդենսատորային բանկերի անսարքություններ, որոնք հանգեցնում էին ռեակտիվ հզորության պակասի: Որակյալ սնուցման վերլուծիչների ներդրումը ցույց տվեց, որ ակտիվության անբավարար գործակցի պատճառով էներգիայի 31% կորուստ է եղել:

Մեխանիկական մաշվածություն՝ պտուտակ, փողաման և հակամաշային համակարգի անսարքություններ

Պտուտակի և փողամանի մաշվածություն՝ օտար մասնիկների և սուր նյութեր պարունակող կերակրի պատճառով

Ապակու լցանյութով պոլիմերների կամ հանքային հիմքով ջերմային ընդհատիչների մշակումը արագացնում է մաշվածությունը՝ սուր աղտոտող նյութերի պատճառով: 2023 թվականի արդյունաբերական վերլուծությունը ցույց տվեց, որ դաշտային պտուտակների վաղաժամկետ փոխարինման 38%-ը պայմանավորված է կերակրի աղտոտվածությամբ, որը գերազանցում է 50 միկրոնը: Կալցիումի կարբոնատի նման կոշտ ավելցուկները (Մոհսի կոշտություն 3) առաջացնում են փողամանի գծային մաշում, իսկ մետաղական մասնիկները՝ պտուտակի անհավասարաչափ մաշում:

Մաշվածության մեխանիզմների սկզբունքները և նյութի կոշտության դերը

Եռակի կորուստի ռեժիմները ազդում են էքստրուդերային համակարգերի վրա՝ կպչուն (պոլիմեր-մետաղ կպչունություն), սահող (լցանյութի կողմից առաջացված) և կոռոզիոն (PVC մշակման հետևանքով): Մատերիալի կոշտությունը կտրուկ ազդում է կայունության վրա՝ նիտրիդացված պողպատե գիլիկները (60–70 HRC) դիմադրում են սահող կորուստին երեք անգամ ավելի երկար, քան ստանդարտ քրոմային համաձուլվածքները: Վուղնգստենային կարբիդային ծածկույթները (90+ HRC) ցուցադրել են 40% ցածր կորուստի տեմպ ABS էքստրուդերային փորձարկումների ընթացքում:

Ուսումնասիրություն. Տողային ֆիլտրացիայի և համաձուլվածքների բարելավման միջոցով կորուստը 60% իջեցնելը

Ջերմային կտրում արտադրող ընկերությունը վերացրեց քրոնիկ գիլիկների փոխարինումը՝ տեղադրելով 100 մկմ չափսերով մագնիսական ֆիլտրեր և անցնելով բիմետաղային պտուտակների: 220 հազար դոլարի ներդրումը նյութի աղտոտվածությունը իջեցրեց 85%-ով և միջին վնասվածքների միջև ընկած ժամանակը երկարացրեց 8,000-ից մինչև 20,000 արտադրական ժամ: Գործողություններից հետո կատարված 3D պրոֆիլաչափությունը ցույց տվեց 12 ամսում ավելի քան 63% պակաս ակոսի խորության կորուստ:

Լավագույն պրակտիկաներ. Ստուգման графикներ և կենտրոնական հողանցման համակարգեր

Լազերային հավասարումների եռամսյա ստուգումները և ամսական պտուտակի տրամագծի չափումները համատեղող ակտիվ ծրագրերը կանխում են փոխադրող վնասվածքները։ Ավտոմատ համակարգեր օգտագործող սարքավորումները 70%-ով քիչ խափանումներ են հաղորդում ձեռքով մեթոդներից կախված սարքավորումների համեմատ լուբրիկացիայի հետ կապված խափանումների վերաբերյալ։ Արդյունաբերական ստանդարտները խորհուրդ են տալիս փոխարինել պտուտակները, երբ թռիչքի մաշվածությունը գերազանցում է սկզբնական չափերի 4%-ը՝ պլաստիֆիկացիան պահպանելու համազանգվածությունը։

Ջերմաստիճանի կարգավորում և տաքացման համակարգի խափանումներ

Վերատաքացում և ջերմաստիճանի անկայունություն, որոնք խանգարում են պլաստիֆիկացիային

Երբ էքստրուդերի խողովակների ջերմաստիճանները շեղվում են ±8°C սահմաններից, սա համաձայն Polymer Processing Journal-ի վերջերս հրապարակված հետազոտության, ջերմային ընդհատիչի արտադրության ժամանակ առաջացնում է թափոնների մոտ մեկ երրորդը: Խնդիրն այն է, որ այս ջերմաստիճանային տատանումները խանգարում են նյութերի խառնման ընթացքին՝ թողնելով թույլ հատվածներ պոլիամիդային շերտերում: Գործարանի օպերատորները սովորաբար երկու հիմնական խնդրահանգույցներ են նկատում. առաջինը, անցման կետերում հաճախ տեղի է ունենում ավելցուկային տաքացում, քանի որ տաքացուցիչ շղթաները ժամանակի ընթացքում մաշվում են կամ PID կարգավորումները ճիշտ չեն կարգավորված: Երկրորդը, սնուցման հատվածներում հաճախ առկա են ցուրտ հատվածներ, որտեղ PVC միացությունները պարզապես չեն հալվում, ինչը բերում է արտադրանքի որակի անհամապատասխանության շրջանների ընթացքում:

PID կառավարիչների և գոտիներով տաքացման դերը ճշգրիտ կառավարման մեջ

Ռեժիմային PID ալգորիթմները պահպանում են ±1.5°C ճշգրտություն մինչև 12 տաքացման գոտիներում: 2022 թվականի դաշտային հետազոտությունը հաստատեց, որ գոտիներով ջերմային կառավարումը նվազեցնում է էներգիայի անվանդ ծախսը 18%խուսափելով նայլոնի վատթարացումից։ Փակ հաշվապահական կառավարումը ավտոմատ ճշգրտում է շրջակա միջավայրի փոփոխությունների համար՝ անհրաժեշտ պայման ՏՊՈՒ խառնուրդների նման զգայուն նյութերի մշակման ժամանակ:

Դեպքի ուսումնասիրություն. PVC-ի հիմնված ջերմային շերտի էքստրուդիրովանդակի տաքացուցիչների վերականգնում

Եվրոպական արտադրողը նվազեցրեց տաքացուցիչների կապակցությամբ դադարը 72%միկայի ժապավենները կերամիկական հիբրիդային տաքացուցիչներով փոխարինելուց հետո։ 240 հազար դոլարի վերականգնումը ներառում էր կանխատեսողական ջերմային մոդելավորում՝ տեղադրումը օպտիմալացնելու համար, որը վերացրեց ցուրտ անկյունները 650 մմ սրվակներում։ Վերականգնումից հետո տվյալները ցույց տվեցին ձեռքով կատարվող ճշգրտումների 41 %-ի նվազում 8-ժամյա աշխատանքի ընթացքում:

Շահառություն. երկակի սենսորներ և հարմարվող տաքացման շղթաներ հուսալիության համար

Առաջատար համակարգերը օգտագործում են RTD սենսորների եռակի կրկնօրինակում՝ սխալ ցուցումները ֆիլտրելու համար։ Փուլային հավասարակշռված սիլիցիումի կարբիդի տաքացուցիչները, զուգակցված իրական ժամանակում հոսանքի սպառման հսկումի հետ, նույնականացնում են ձախողվող տարրերը՝ մինչև ջերմաստիճանի շեղումները տեղի ունենան։ Երբ զուգակցվում է 10-կետանի կալիբրացման ստանդարտների հետ, այս վերականգնումները տաքացուցիչների ծառայողական կյանքը երկարաձգում են 3-5 տարով անընդհատ գործարկման դեպքում:

Խմորասեղանի համաչափության և գործընթացի կայունության օպտիմալացում

Խմորասեղանի անհամաչափության ազդեցությունը էքստրուդիրովանդակման արագության և արտադրանքի որակի վրա

Անհամաչափ խմորասեղանը նպաստում է չափահամապատասխանության 27%-ին ջերմային կամուրջների շերտերում (2023 թ. էքստրուդիրովանդակման արդյունաբերության վերլուծություն): Փոփոխական պտուտակի բեռնվածությունը ստեղծում է անկայուն հալման ճնշում, ինչը հանգեցնում է ±15% հաստության շեղումների, մակերեսային թերությունների՝ պահանջելով 18%-ով ավելի շատ հետընթաց մշակում, և ընդհատվող շարժիչի գերբեռնվածությունների, որոնք առաջացնում են անպլանավոր կանգեր:

Գագաթնակետային լուծումներ՝ Գրավիմետրիկ սնուցիչներ և փակ կոնտուրի ավտոմատացում

Արտադրողները նյութի թափոնները կրճատեցին 62%միկրոպրոցեսորով կառավարվող գրավիմետրիկ սնուցիչներ կիրառելուց հետո: Այս համակարգերը փոխհատուցում են խմորի խտության փոփոխությունները (±0.5% ճշգրտությամբ), անմիջապես ինտեգրվում են էքստրուդերի PLC-ների հետ ենթավայրկյան արձագանքման համար և ինքնակալիբրվում լազերային նյութի հետևումով՝ ապահովելով ճշգրիտ չափաբաժիններ նույնիսկ փոփոխական խմորային շրջանակների դեպքում:

Սառեցման թերություններ և դրանց անուղղակի ազդեցությունը արտադրողականության կայունության վրա

Սխալ պայմաններով սառեցված շերտերը՝ մակերևույթի ջերմաստիճանը 65°C-ից բարձր և ներքին միջուկի ջերմաստիճանը 95°C-ից բարձր, ստեղծում են մնացորդային լարվածություններ, որոնք հետաձգված ճկում են առաջացնում: 2024 թվականի դեպքի ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ հովացման այդ տակներում ջերմաստիճանի յուրաքանչյուր 1°C-ով ավելացումը ավելացնում է էքստրուդիրով մեկ տոննայի համար մշակման ժամանակը 22 րոպեով, ինչը ստեղծում է կուրուկներ, որոնք վնասում են ընդհանուր սարքավորումների արդյունավետությունը (OEE):