O que Causa a Irregularidade na Extrusão em Máquinas Extrusoras de Plástico para Faixas de Ruptura Térmica?

Desequilíbrio Térmico na Máquina de Extrusão de Plástico

Gradientes de Temperatura Axiais e Radiais Interrompendo a Homogeneidade da Fusão

Diferenças de temperatura ao longo do comprimento do cilindro, somadas a variações em sua largura, levam a uma viscosidade inconsistente do polímero, o que compromete a homogeneidade da fusão necessária para bons perfis de ruptura térmica. Quando a zona de alimentação fica muito fria, o processo de fusão desacelera. Enquanto isso, se a seção de dosagem operar muito quente, as cadeias do polímero começam a se degradar termicamente. Esses gradientes de temperatura causam todo tipo de problema, incluindo vazão irregular, filamentos com espessuras variáveis e aquelas ondulações superficiais irritantes que todos odeiam. De acordo com alguns dados do setor, variações de temperatura tão pequenas quanto cerca de 5 graus Celsius podem aumentar as flutuações de viscosidade em cerca de 30%, tornando as peças dimensionalmente instáveis. Os fabricantes descobriram que investir em sistemas de aquecimento precisos com múltiplas zonas, combinados com verificações regulares do isolamento do cilindro, ajuda a manter essas diferenças problemáticas de temperatura sob controle na maior parte do tempo.

Pontos Frios e Zonas Quentes Induzindo Cisalhamento Localizado e Separação do Fluxo

Quando existem diferenças de temperatura na área de processamento, isso cria níveis distintos de viscosidade que levam a pontos concentrados de tensão de cisalhamento onde os materiais se movem em velocidades diferentes. Áreas frias ao redor das bocas de alimentação criam maior resistência, fazendo com que os polímeros adiram às paredes do cilindro mais do que deveriam. Enquanto isso, regiões mais quentes próximas às matrizes reduzem localmente a viscosidade, fazendo com que o material avance rapidamente antes de estar pronto. Esses desequilíbrios resultam em padrões de fluxo espiralados dentro do sistema, separação entre camadas de material nas interfaces e, em última instância, ligação fraca ao longo das linhas de fusão nas extrusões finalizadas. Câmeras térmicas mostram que essas pequenas variações de temperatura podem diferir até 15 a 20 graus Celsius em equipamentos com leituras incorretas de termopares ou elementos aquecedores desgastados. Para manter o processo funcionando sem problemas durante a fabricação com interrupção térmica, os operadores da fábrica precisam verificar regularmente seus sensores e ajustar as velocidades dos parafusos conforme indicado pelos perfis térmicos. Fazer isso corretamente evita aquelas incômodas separações de fluxo que comprometem a qualidade do produto.

Instabilidades Relacionadas ao Material que Afetam a Uniformidade da Extrusão

Absorção de Umidade e Aumento Induzido por Vapor em Matérias-Primas Higroscópicas (por exemplo, PA66-GF25)

Materiais como resinas higroscópicas, incluindo PA66-GF25, têm a tendência de absorver umidade do ar durante armazenamento ou manuseio antes do início do processamento. Uma vez que esses materiais atingem temperaturas superiores a 220 graus Celsius no interior da extrusora, qualquer água oculta se transforma quase instantaneamente em vapor, criando picos súbitos de pressão que podem ultrapassar 15 megapascals. Esse tipo de expansão rápida interfere na consistência do fluxo do material fundido, causando flutuações na produção e fazendo com que as barras de ruptura térmica apresentem dimensões inconsistentes ao longo do seu comprimento. Para prevenir esse problema, os fabricantes precisam secar os grânulos de resina até cerca de 0,2 por cento de teor de umidade ou menos antes de iniciar a extrusão. Testes regulares por métodos como titulação de Karl Fischer ajudam a confirmar níveis adequados de secagem, o que por sua vez mantém a viscosidade do material consistente durante todo o processo e garante um fluxo de fusão mais uniforme em todos os lotes.

Partículas Não Derretidas e Fluxo Estratificado Causando Linhas Espirais e Delaminação

Quando a fusão não é completa, restam partículas sólidas que tendem a se mover em direção às partes mais frias da parede do duto devido à forma como calor e pressão atuam em conjunto, criando o que chamamos de fluxo estratificado. O que acontece em seguida é bastante evidente ao observar o produto acabado – essas linhas espirais tornam-se visíveis na superfície do material extrudado. Se o resfriamento ocorrer muito rapidamente, essas camadas começam a se separar em suas interfaces. De acordo com testes realizados segundo as normas ASTM D638, essa separação pode reduzir a resistência das tiras compostas de ruptura térmica em 40% a 60%. A boa notícia? Os fabricantes podem corrigir esse problema ajustando a geometria dos parafusos utilizados no processo para melhorar o desempenho de fusão, mantendo temperaturas consistentes em ambos os eixos. Ao acertar esse ponto, restam menos partículas problemáticas e a mistura se torna adequada em todo o material.

Defeitos Mecânicos e Operacionais na Máquina de Extrusão de Plástico

Desgaste da Rosca, Degradação da Hélice e Inconsistência no Fluxo de Fusão

As roscas desgastam-se ao longo do tempo quando materiais abrasivos e impurezas entram no sistema. Essa erosão gradual altera a forma da hélice e dificulta o transporte adequado do material. Quando o desgaste atinge níveis elevados, compromete a transferência de calor durante todo o processo. Algumas áreas podem ficar muito frias, enquanto outras se tornam pontos perigosamente quentes, resultando em marcas superficiais indesejadas e resultados inconsistentes de fusão. A maioria das fábricas realiza verificações com micrômetro a cada aproximadamente 500 horas de operação para detectar problemas antes que eles piorem. Substituir as roscas de liga comum por roscas de aço temperado pode, em alguns casos, dobrar a vida útil, mantendo a qualidade da fusão constante e reduzindo as frustrantes paradas inesperadas que desperdiçam tanto tempo de produção.

Desalinhamento da Matriz e Desequilíbrio entre Velocidade de Tração e Extrusão Causando Variação na Espessura da Parede

Quando as matrizes ficam desalinhadas, o fluxo de material fundido é desviado de maneira irregular. Ao mesmo tempo, se houver uma falta de sincronização entre as velocidades de tração e extrusão, isso pode esticar ou comprimir a parte central do perfil. Esses problemas em conjunto tendem a causar variações na espessura da parede que ultrapassam mais ou menos 5% nas tiras de ruptura térmica. Felizmente, ferramentas laser para alinhamento, juntamente com sistemas de acionamento adequadamente sincronizados, podem reduzir esses desvios para abaixo de 1%. A maioria dos fabricantes verifica que é mais eficaz implementar verificações regulares de calibração aproximadamente a cada 50 ciclos de produção. Normalmente, essas calibrações são verificadas por meio de medições de espessura de parede por ultrassom. Essa abordagem mantém as dimensões dentro dos limites aceitáveis e reduz significativamente o desperdício de material ao longo do tempo.