Жылулықтың бөліну жолағын өндіру кезінде бір винтті экструдерлердің өнімділігіне қандай факторлар әсер етеді?

Винт Дизайны: Геометрия, L/D Қатынасы және Экструзиялық Тиімділікке Әсер Ететін Диаметр

Винт Геометриясының Балқу, Араластыру және Материал Біртектілігіне Әсері

Винттердің пішіні мен құрылымы материалдардың қаншалықты жақсы балқуын және бір винтті экструдерлерден қандай өнімдер алынатынын анықтауда маңызды рөл атқарады. Питч, каналдардың қаншалықты терең етіп кесілуі және арнайы араластыру бөліктері сияқты факторлар өңдеу кезінде полимерлердің қалай әрекет ететініне әсер етеді. Басу аймағындағы таяз каналдар туралы айтқанда, олар балқу процесін жылдамдатуға көмектесетін үлкен ысыру күшін туғызады. Бекіту бөлігіндегі терең каналдар қатты материалдарды жылжытуды нақты жақсартады. Араластыру үшін жолдық құрылымдар немесе бөрене сақиналар сияқты элементтер бар белгілі бір бөліктер шығарылымды араластыру қасиеттерін айтарлықтай арттырады. Ponemon компаниясының 2023 жылғы кейбір салалық зерттеулеріне сәйкес, жылулық үзіліс жолақтарын жасау кезінде бұл температура айырмашылықтарын шамамен 12% азайтуға мүмкіндік береді. Бұл сатылас орналасқан илеуіш блоктары бар винттерде материалдың біркелкілігі шамамен 92% құраса, қарапайым жиналымдарда бұл көрсеткіш тек 78% болады. Бұл ақырғы профильдерде қуыс жылулық көпірлердің пайда болуын болдырмауда нақты айырмашылық жасайды.

Тұрақты уақыт, жылу біркелкілігі және шығыс біркелкілігіндегі L/D қатынасының рөлі

Ұзындықты диаметрге қатынасы (L/D) материалдың жүйеде қанша уақыт болуы, өңдеу кезіндегі балқу тұрақтылығы және жалпы энергия тұтынуы сияқты бірнеше негізгі аймақтарда үлкен рөл атқарады. L/D қатынасы 30:1-ден жоғары жүйелерді шамамен 20:1 қатынасты жүйелермен салыстырғанда, тұрақты уақыт шынында да шамамен 40% артады. Бұл қосымша уақыт PA66 сияқты өңдеуден бұрын толық балқуы қажет материалдарды дұрыс балқытуға мүмкіндік береді. Дегенмен, 40:1-ден жоғары қатынасқа өту энергия тұтыну тұрғысынан қосымша шығындарға әкеледі, әдетте материал біркелкілігінде көп өзгеріс болмай-ақ тұтыну шамамен 18% артады. Көптеген салалық сарапшылар жылулық үзіліс қолданыстары үшін 28:1 мен 32:1 аралығындағы қатынасты оптималды нүкте деп санайды. Осындай қатынастарда өндірушілер материалдың бұзылу қаупін де, әдетте сағатына 120-ден 150 килограмға дейінгі өндірістік мақсаттарды да басқара алады.

Винт диаметрі және оның шығу мүмкіндігі мен қию күшін тудыруға әсері

Шығарылатын өнім мөлшері шынымен де винт өлшемінің квадратына пропорционалды түрде артады. Сандарға назар аударыңыз: 120 мм винт бір айналымда 90 мм винтке қарағанда шамамен 2,6 есе көп өнім шығарады. Үлкен винттер сондай-ақ та әлдеқайда жоғары жылдамдықпен көбірек өнім шығаруға мүмкіндік береді (мысалы, 100 мм-ден 80 мм-ге өзгерген кезде сағатына 280 кг-ға қарсы 170 кг шамасында). Бірақ бұл жерде бір қиындық бар. Винт соғұрлым үлкен болса, соғұрлым қию күші азаяды, шамамен 30% пен 40% арасында төмендейді. Бұл заттардың біркелкі араласуына зиян тигізуі мүмкін. Сондықтан дұрыс өлшемді таңдау нақты қандай материалмен жұмыс істейтінімізге байланысты. Мысалы, PVC сияқты сұйық заттар үшін көбінесе 90-110 мм аралығы жақсы жұмыс істейді. Алайда, қою TPU секілді материалдарға жақсы араластыру үшін әдетте 60-80 мм аралығындағы кіші винттер қажет.

Температураны бақылау: Тұрақты экструзия үшін жылу режимін басқару

Цилиндр температуралық аймақтары және полимер тұтқырлығы мен ағын тұрақтылығына әсері

Цилиндр бойынша температуралық аймақтарды дұрыс таңдау полимерлердің жылулық бөгеттік жолақтар жасаған кезде қалай ағатынын бақылауға мүмкіндік береді. Тамақтандыру аймағында температураны шыны тәрізді өту нүктесінен төмен ұстау материал еріп кетпей, тығыздалуына көмектеседі. Материал компрессиялық аймаққа жылжыған кезде PA66 негізіндегі материалдар үшін әдетте 170-ден 190 градус Цельсийге дейінгі қыздыру қолданылады. Бұл тұтқырлықты төмендетеді және материалдар дұрыс араласуы үшін қажетті жағдайды қамтамасыз етеді. Содан кейін келеді дозалау аймағы, онда ысыру нәтижесінде пайда болатын жылу мен біз қосымша беретін жылудың арасында тепе-теңдік орнайды. Бұл тепе-теңдік ағысты тұрақты ұстап, өлшемдік дәлдікті ±1,5 пайыздан аспайтындай ету үшін өте маңызды. Өткен жылы жарияланған зерттеулердің көрсетуінше, экструзиялық мәселелердің жуық екі үштен бірі термиялық градиенттердің дұрыс болмауынан туындайды. Сондықтан көптеген зауыттар бұл жағдайларды нақты уақыт режимінде бақылайтын жүйелерге инвестиция салуға ынталанып отыр.

Жылулық сақиналық жолақтар үшін қоректендіру, сығу және дозалау аймақтарының температурасын оптимизациялау

PA66 GF25 жылулық тоқтату жолақтарымен жұмыс істеген кезде, аймақ профилдерін дұрыс орнату механикалық қасиеттерді сақтай отырып, өндірісті максималдандыруда айтарлықтай айырмашылық жасайды. Байланыс пайда болудан сақтану үшін беру аймақтары шамамен 160-170 градус Цельсий шамасында болуы керек. Сығу аймақтары одан да күрделі - олар 85% кристалдық өзгерісті дұрыс басқару үшін 185-200 градус аралығында болуы тиіс. Кейінірек метрлеу аймақтары шамамен 190-205 градусқа дейін төмендейді, бұл ерітінді қысымын 25-35 МПа аралығында ұстауға және массаның матрицадан тұрақты ағуына көмектеседі. Кейбір қызықты салалық деректер сығу аймағының температурасын плюс немесе минус 2 градустан аспайтындай дәлдікпен ұстау мен нәтижелі R-мәнінің тұрақтылығы арасында әлдекайда күшті байланыс барын көрсетеді. Шығындарды қысқартуды қарастырып отырған өндірушілерге мәлімет: 2024 жылдың басында жүргізілген полимерді өңдеу зерттеулеріне сәйкес, дәл осындай дәлдік ескі экструдерлік жүйелермен салыстырғанда энергия тұтынуды шамамен 18% азайтуға мүмкіндік береді.

Дәл жылу реттеу арқылы материалдардың бұзылуын болдырмау

Температураның идеалды диапазонын 10-15 градусқа ғана асып кетуі тізбектің үзілу процесін жылдамдататындықтан термиялық бұзылу материалдарымен қатты мәселелер туғызуы мүмкін, бұл соңында ASTM D256-23 стандартына сәйкес соққыға беріктікті шамамен 40 пайызға дейін төмендетеді. Қазіргі жабдықтар созылу қызуы мәселелеріне жарты секундтан кем уақыт ішінде жауап беретін тұйықталған салқындату жүйелерін қамтиды. Ең жоғары созылу күштері болатын аймақтарда стратегиялық орналасқан салқындату қаптамалары балқыту температурасын мақсатты параметрден 5 градустан аспайтындай етіп ұстап тұруға көмектеседі, бұл галогенсіз қоспалармен жұмыс істеген кезде ерекше маңызды отбаяндатқыш қасиеттерді сақтау үшін өте маңызды. Өндірушілер ПИД арқылы басқарылатын қыздыру әдістерін бұранда жылдамдығы параметрлерін реттеумен үйлестірген кезде, сағатына 85 килограмм шамасында өндіріс көлемін басқарып отырғанымен, термиялық бұзылу деңгейінде шамамен екі үштен бірге дейін азайту көрсетілгенін өндістік сынақтар көрсетті.

Винт Жылдамдығы мен Қиылу Басқаруы: Шығымды Мелт Сапасымен Тепе-теңдікте Ұстау

Винт жылдамдығы өндірілетін көлемге шынымен әсер етеді және жалпы алғанда, төмен RPM-де жұмыс істеген кезде шығым тұрақты түрде өседі. Бірақ біз шамамен 70 RPM-ден өткеннен кейін жағдай қызықты бола бастайды. Егер кімдір жылдамдықты 50-ден 100 RPM-ге дейін екі еселеу арқылы өсірсе, олардың шығымы шын мәнінде тек шамамен 65% ғана өседі. Тіпті одан да жаманы, температураның тербелісі мұнда өте маңызды болып табылады, кейде ішкі үйкеліс пен бөлшектеп балқу нәтижесінде 40 градустан асып кетеді. Күнделікті осындай материалдармен жұмыс істейтіндер үшін, өңделетін материал түріне сәйкес RPM сандарын дәл келтіру өте маңызды болып табылады. Мысалы, HDPE-ге назар аударыңыз, ол жартылай кристалды пластиктердің бірі. Өндірістік циклдар барысында жылулық үзілістерді тұрақты ұстау үшін бұл материалдарға аморфты ABS сияқты материалдарға қарағанда шамамен 15-20 пайызға баяу жылдамдық қажет болады.

Материал қасиеттері: Экструзия динамикасындағы реологиялық және жылулық әрекеттесу

Қысымның пайда болуына және матрицаның ағыны біркелкілігіне әсер ететін реологиялық сипаттамалар

Полимерлердің қалыңдығы мен созылғыштығы туралы қасиеттері өңдеу кезінде қысымның қалай жиналатынына және ағыстың барлық уақытта тұрақты болуына шынымен әсер етеді. 2020 жылы Абейкуун мен оның әріптестері жүргізген зерттеулерге сәйкес, кернеу әсерінен жұқаратын материалдар дәстүрлі Ньютондық сұйықтармен салыстырғанда энергияны пайдалануды шамамен 18 пайызға дейін азайта алады. Балқу серпімділігі жоғары модификацияланған ПВХ-пен жұмыс істегенде, әдетте матрицадан шығу кезіндегі ісіну 30-дан 40 пайызға дейін өсуі мүмкін. Бұл өлшемдік сипаттамаларға сай бөлшектер алу үшін операторларға винт жылдамдығын ұқыпты түрде басқару қажет екенін білдіреді. Қабырға үйкелісінің кернеуі шамамен 0,25 МПа-дан асқан кезде балқыманың сынғыштығы сияқты ағын тұрақсыздығының проблемалары пайда болады. Осындай мәселелерден аулақ болып, өндірісті тегін жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін өндірушілер өздерінің жабдықтарындағы сығылу аймақтарының дизайнына мән беруі керек.

Жылу сіңіру, жылу беру және балқу тұрақтылығын басқаратын жылулық қасиеттер

Қоспалардың жылу өткізгіштігіндегі айырмашылықтар материалдар арқылы жылудың таралуына шынымен әсер етеді. Шыны талшық кальций карбонатының шамамен 2,6 Вт/мК жоғары мәніне қарсы шамамен 0,8-ден 1,2 Вт/мК-ға дейінгі төмен өткізгіштік диапазонына ие. Бұл айырмашылық бункерлер арқылы жылудың тасымалдану жылдамдығын шамамен 22-ден 35 пайызға дейін өзгертеді. Полиамид 66 жағдайында оның салыстырмалы түрде төмен меншікті жылу сыйымдылығы - 1,7 кДж/кгК өңдеу кезінде тез балқуға әкеледі. Алайда, осы қасиет 295 градус Селсиийден жоғары температураға жеткеннен кейін оның бұзылуына бейім болуына әкеледі, сондықтан операторлар температураны плюс немесе минус 2 градустан аспайтындай етіп қатаң бақылауы қажет. Экструзия процестерінде кездесетін көптеген мәселелер негізінен нашар суыту жылдамдығына байланысты. Зерттеулер барлық ақаулардың үштен екісінен көбі материалдың кристалдану жылдамдығымен үйлесімсіз суыту нәтижесінде пайда болатынын көрсетеді, бұл жылулық үзіліс жолақтарын қолдану кезінде ерекше байқалатын бүліну проблемаларына әкеледі.