Жылулық бөгет тақтасы өндіру үшін экструзиялық матрицалардың негізгі параметрлері қандай?

Матрица дизайнының негізгі принциптері: геометрия, ағыс және материалдың қасиеттері

Тиімді экструзия шабулы дизайн жылулық бөгет таспаларының құрылымдық беріктігін және оларды өндірудің тиімділігін анықтайды. Саланың зерттеулері 2024 жылғы Polymer Processing Review бойынша полимер негізіндегі жылулық кедергілердегі өндірістік ақаулардың 92%-ы оптималды емес матрица геометриясынан туындайтынын көрсетеді.

Жылулық бөгет таспалары үшін матрица тесігінің өлшемі мен көлденең қимасының геометриясы

Дәл өңделген матрица тесіктері материалдың сығылуын – әдетте полимер композиттерде 2–4% – компенсациялайды және өлшемдік дәлдікті ±0,1 мм шегінде сақтайды. Қуыс камералы жылулық бөгеттер үшін баспалдақты мандель конструкциялары ағын тоқтауын болдырмау арқылы қабырғаның біркелкі қалыңдығын қамтамасыз етіп, изоляциялық өнімділікті сақтайды.

Ағын каналы (раннер) дизайны және оның материалдың таралуына әсері

Қазіргі заманның экструзиялық матрицалары профиль ені бойынша материал жылдамдығының өзгеруін 15% аспайтындай етіп тұтқырлық геометриясын оңтайландыру үшін сұйықтық динамикасының есептеуін (CFD) қолданады. 2023 жылғы Экструзиялық технологиялар бенчмарки бойынша, дәстүрлі түзу тұтқырлармен салыстырғанда, спираль түрдегі ағын бөлгіштер қысымның төмендеуін 22% құрайды, бұл энергияны пайдалану тиімділігі мен балқыманың біркелкілігін жақсартады.

Экструзиялық матрицалардағы тіреу ұзындығы мен материал ағынының біркелкілігі

Кеңейтілген тіреу ұзындығы (шыны талшықтарымен күшейтілген полимерлер үшін 6–12 мм) ағынды стабилизациялауды жақсартып, қалыңдықтың өзгеруін 0,25 мм/м-ден аспайтындай етеді. Дегенмен, тым ұзақ болуы кері қысымды арттырады; MIT-тің зерттеулері үздіксіз жұмыс істеу кезінде оптималдыдан тыс әрбір қосымша миллиметр шығындарды 3,7% азайтатынын көрсетеді.

Матрица арқылы полимерлер мен композиттердің ағуы кезіндегі реологиялық ескертулер

Толтырылған полимерлерде матрица қабырғаларына жақын жоғары кернеулі аймақтар 10⁴ Па·с-тан астам тұтқырлық градиенттерін туғызады. ±1,5°C-қа дейінгі температураны сақтайтын матрица жиектері балқыманың тұтқырлығын тұрақтандырады және соңғы жылулық бөгет таспаларының 75–85 Shore D қаттылығын қамтамасыз ету үшін маңызды.

Жылулық режим: Экструзия матрицаларында температураның біркелкі болуын қамтамасыз ету

Үздіксіз жұмыс істеу кезіндегі температураны реттеу және жылулық тұрақтылық

Материалдың біркелкі ағуын қамтамасыз ету және қуыстардың пайда болуын болдырмау үшін матрицаның температурасын тұрақты ұстау өте маңызды. Қазіргі жүйелер терможұптары бар аймақтық қыздыруды қолданады, бұл температураны бүкіл матрица бетінде шамамен 1,5 градус Цельсийге дейінгі дәлдікпен ұстап тұруға мүмкіндік береді. Бұл температураның артуы немесе төмендеуі кезінде пайда болатын тұтқырлық өзгерістерін азайтуға көмектеседі, ал олардың әсерінен көбінесе ақаулар пайда болады. APTech компаниясының 2023 жылғы зерттеуіне сәйкес, температураның тербелістері жылулық мәселелермен байланысты ақаулардың оннан жетісін құрайды. Сонымен қатар, жүйеге енгізілген суыту каналдары артық жылудың жиналуына қарсы күреседі, сондықтан материалды минутына 12 метрден астам жылдамдықпен өткізген кезде де машиналар дұрыс жұмыс істей береді.

Жылулық градиенттердің матрица өнімділігі мен жолақ сапасына әсері

Текстің әртүрлі бөліктерінде шамамен 6 градус Цельсийге дейінгі температураның айырмашылығы өнім сапасына едәуір әсер етуі мүмкін. Жаңа ғана 2023 жылғы салалық стандарттарға сәйкес, жолақтың беріктігі шамамен 18% төмендейді, ал өлшемдік дәлдік 32%-ға жуық төмендейді. Өңдеу кезінде ыстық нүктелер пайда болған кезде материал бойынша теңсіз суыну үлгілері туындайды. Бұл уақыт өте келе изоляциялық сипаттамаларды нашарлататын ішкі кернеудің жиналуына әкеледі. Термиялық бақылау шараларын жақсартқан өндірушілер әдетте өз операцияларында жақсаруларды байқайды. Қалдық көлемі шамамен 15% азаяды және жылулық таралу өндірістік циклдар кезінде бүкіл жұмыс бетіне біркелкі болған кезде өндіріс өнімділігі шамамен 22% артады.

Матрицалық каналдардағы қысым динамикасы мен ағын кедергісі

Матрица бойынша қысымның таралуы және оның шығарылымның тұрақтылығына әсері

Жылулық сақиналық жолақтармен жұмыс істеген кезде өлшемдік дәлдікті сақтау үшін біркелкі қысымдық таралуды дұрыс орнату өте маңызды. Матрица бетінде шамамен 20% асатын қысым градиенті пайда болған кезде, жағдай тез нашарлайды. Ағыс біркелкі болмауы бүлкектенуге және ешкім көргісі келмейтін беттік ақаулар сияқты көптеген мәселелерге әкеледі. Қазіргі кезде көптеген цехтар қысымның тербелістерін бақылау үшін матрицаға орнатылған қысым сенсорлары арқылы нақты уақыт режимінде бақылауға сүйенеді және әдетте шамамен плюс-минус 5% шеңберінде ұстайды. Сонымен қатар, CFD-бағдарламасының көмегімен жасалатын реттеулер үлкен айырмашылық жасайды. Конустық құйғыштар мен тіреу ұзындықтарын өзгерту өте жақсы нәтиже береді. Бұл реттеулер жергілікті түрде қысымның қатты өсуін шамамен 30% дейін азайтуға мүмкіндік береді және соның арқасында өнімнің соңғы сапасында үлкен жақсару байқалады.

Оптималды қысым градиенттері арқылы материал ағынын біркелкі ету

Ағыс кедергісінде дұрыс тепе-теңдік орнату — материалдар ағып жатқан кезде олардың өзгеру сипатына каналдар пішінін сәйкестендіру деген сөз. Полимерлік жылулық сақиналармен жұмыс істейтіндер үшін ағымдағы зерттеулерде көрсетілгендей, тіреу аймағының саңылау биіктігіне қатынасын шамамен 1,5:1-ден 1:1-ге өзгерту шығу жылдамдығындағы айырмашылықты шамамен 40 пайызға дейін азайтады. Қазіргі заманғы өндірістік орнатулар жиі арнайы ағын шектегіш компоненттерді қосымша реттелетін матрицалармен бірге қолданады, бұл өндіріс кезінде вязкость өзгерістерін басқаруға көмектеседі. Қысым айырмашылығын метрге 15 МПа-дан аспайтындай етіп ұстау қалыңдықтағы тербелістерді бар болғаны 1 пайыз диапазонында ұстауға мүмкіндік береді, бұл нақты шынында көптеген қолданыстарда жылулық өнімділік бойынша ASTM талаптарына сай келеді.

Матрица материалдары: Бетондылық, Жылуға Төзімділік және Құнын Тепе-теңдестіру

Материалды таңдау матрицаның өнімділігіне, өндіріс шығындарына және өнім сапасына әсер етеді. Негізгі тепе-теңдік абразивті композиттерге қарсы тозуға төзімділік, циклды қайталану кезіндегі жылулық тұрақтылық және өндіріс көлемімен сәйкестікті қамтиды.

Жоғары өнімді аспаптық болаттар және матрицалардың ұзақ мерзімді пайдаланылуындағы рөлі

Жоғары көлемді өндіріс операцияларында H13 және D2 құралдық болаттар 600 градус Цельсийге жақын температурада да құрылымдық бүтіндікті сақтай отырып, қаттылығы шамамен 55 HRC-ге жетуі арқасында негізгі таңдау болып табылады. ASM International 2023 жылы жариялаған соңғы зерттеулерге сәйкес, осы нақты болат маркалары 10 000 өндірістік циклдан кейін бастапқы қаттылығының шамамен 95% сақтайды. Бұл ұзақ сериялар кезінде реттеулерді азайтатын, дәстүрлі болаттармен салыстырғанда өлшемдік өзгерістердің едәуір азаюына әкеледі. Олардың құрамындағы хром мен молибденнің болуы көптеген полимер қоспаларының әсерінен пайда болатын коррозияға қарсы күресуге көмектеседі, бұл да олардың ерекшелігі болып табылады. Сонымен қатар, осы материалдардағы ұсақ дәнекер құрылым трещинаның пайда болуына қарсы тұрады, әсіресе шыны талшықпен арматурланған пластиктер сияқты қиын материалдармен жұмыс істеген кезде кез-келген микроскопиялық ақаулар тез арада үлкен мәселеге айналуы мүмкін.