Isı Köprüsü Şeritleri için Plastik Ekstrüzyon Makinelerinde Ekstrüzyon Düzgünsüzlüğünün Nedenleri Nelerdir?

Plastik Ekstrüzyon Makinesinde Termal Dengesizlik

Ergiyik Homojenliğini Bozan Eksenel ve Radyal Sıcaklık Gradyanları

Silindir boyunca uzanan sıcaklık farklılıkları ve enine yapılan değişiklikler, iyi bir termal kırılma şeridi için gerekli olan erime homojenliğini bozan tutarsız polimer viskozitesine neden olur. Besleme bölgesi çok soğuk olduğunda erime süreci yavaşlar. Aynı sırada ölçüm bölümü çok sıcak çalışırsa polimer zincirleri termal olarak bozulmaya başlar. Bu sıcaklık gradyanları, eşit olmayan akış hızları, kalınlıkları değişen filamentler ve herkesin nefret ettiği yüzey dalgaları gibi çeşitli sorunlara yol açar. Sektördeki bazı verilere göre, yalnızca yaklaşık 5 santigrat derece civarında küçük sıcaklık dalgalanmaları viskozite dalgalanmalarını yaklaşık %30 artırabilir ve bu da parçaların boyutsal olarak kararsız hale gelmesine neden olur. Üreticiler, hassas çok bölgeli ısıtma sistemlerine yatırım yaparak ve silindir yalıtımının düzenli olarak kontrol edilmesini sağlayarak bu sorunlu sıcaklık farklılıklarını çoğu zaman kontrol altında tutmanın mümkün olduğunu bulmuşlardır.

Yerel Kayma ve Akış Ayrılması Oluşturan Soğuk Noktalar ve Sıcak Bölgeler

İşleme alanı boyunca sıcaklık farklılıkları olduğunda, malzemelerin farklı hızlarda hareket etmesine neden olan yoğunlaşmış kayma gerilimi noktalarına yol açan farklı viskozite seviyeleri oluşur. Besleme boğazları çevresindeki soğuk bölgeler daha yüksek direnç oluşturur ve bunun sonucu olarak polimerler silindir duvarlarına olması gerekenden daha fazla yapışır. Bu sırada kalıplara yakın sıcak bölgeler yerel olarak viskoziteyi düşürür ve malzemenin hazır olmadan önce çok hızlı ilerlemesine neden olur. Bu dengesizlikler sistem içinde spiral akış desenlerine, malzeme arayüzlerinde katmanlar arasında ayrışmaya ve sonuç olarak bitmiş ekstrüzyonlarda füzyon hatlarında zayıf bağlanmaya yol açar. Termal kameralar, kötü termokupl okumalarından veya eski ısıtma elemanlarından muzdarip ekipmanlarda bu küçük sıcaklık değişimlerinin aslında 15 ila 20 santigrat derece kadar farklı olabileceğini göstermektedir. Termal kırık üretim sırasında işlemleri sorunsuz yürütmek için tesis operatörlerinin sensörlerini düzenli olarak kontrol etmeleri ve vida hızlarını termal profillerin gösterdiği şekilde ayarlamaları gerekir. Bunun doğru yapılması ürün kalitesini tehlikeye atan bu can sıkıcı akış ayrışmalarının önüne geçer.

Ekstrüzyon Tekdüzelikliğini Etkileyen Malzemeyle İlgili Kararsızlıklar

Nem Emici Ham Maddelerde (örneğin PA66-GF25) Nem Emme ve Buharla Meydana Gelen Akım Dalgalanmaları

PA66-GF25 gibi higroskopik reçineler, işleme başlamadan önce depolandığında veya taşınırken havadaki nemi emme eğilimindedir. Bu tür malzemeler ekstrüder içinde 220 derece Celsius'un üzerine çıktığında, gizli olan su neredeyse anında buhara dönüşerek 15 megapaskal'ı aşabilen ani basınç artışlarına neden olur. Bu tür hızlı genişleme, erimiş malzeme akışının tutarlılığını bozar, üretim çıkışında dalgalanmalara yol açar ve boyunca boyutsal olarak tutarsız termal kırılma şeritlerinin oluşmasına neden olur. Bu sorunu önlemek için üreticilerin, ekstrüzyona başlamadan önce reçine peletleri nem oranını yaklaşık %0,2 veya daha altına kurutması gerekir. Karl Fischer titrasyonu gibi yöntemlerle yapılan düzenli testler, doğru kurutma seviyelerini doğrulamaya yardımcı olur ve böylece süreç boyunca malzeme viskozitesinin tutarlı kalmasını sağlayarak tüm partilerde daha düzgün bir erime akışı elde edilmesini sağlar.

Spiral Çizgiler ve Tabakalaşmaya Neden Olan Erimiş Olmayan Parçacıklar ve Tabakalı Akış

Erime tam olarak gerçekleşmediğinde, ısı ve basınç birlikte çalıştığı için bu katı parçacıklar kalıp duvarının daha soğuk bölgelerine doğru hareket eder ve buna tabakalı akış diyoruz. Sonuçta, ekstrüde edilen ürünün yüzeyinde bu spiral çizgilerin görünür hale gelmesi kaçınılmazdır. Eğer soğuma çok hızlı olursa, bu katmanlar arayüzlerinde ayrılmaya başlar. ASTM D638 standartlarına göre yapılan testlere göre, bu ayrılma kompozit termal köprü şeritlerinin mukavemetini %40 ile %60 arasında düşürebilir. İyi haber ise üreticilerin, erime performansını artırmak ve sıcaklığın her iki eksen boyunca tutarlı kalmasını sağlamak amacıyla işlem sırasında kullanılan vida şekillerini ayarlayarak bu sorunu giderebilecek olmasıdır. Doğru ayar yapıldığında, problemli parçacıkların sayısı azalır ve malzeme boyunca uygun karışım sağlanır.

Plastik Ekstrüzyon Makinesinde Mekanik ve Operasyonel Kusurlar

Vida Aşınması, Heliks Bozulması ve Erimiş Malzeme Akışının Tutarlı Olmaması

Sert malzemeler ve yabancı maddeler sisteme karıştığında vidalar zamanla aşınır. Bu kademeli erozyon heliksin şeklini değiştirir ve malzemenin düzgün şekilde ilerlemesini zorlaştırır. Aşınma yeterince ilerlediğinde ısı transferi süreci bozulur. Bazı bölgeler çok soğuk olurken diğerleri tehlikeli sıcak noktalara dönüşebilir; bu da sinir bozucu yüzey izlerine ve erimenin tutarsız sonuçlara yol açmasına neden olur. Çoğu tesis, sorunların büyümesini önlemek için yaklaşık her 500 çalışma saatinde mikrometre ile kontrol yapar. Normal alaşımlı vidalar yerine sertleştirilmiş çelik vidalar kullanılması bazı durumlarda ömrü iki katına çıkarabilir, erime kalitesinin tutarlı kalmasını sağlar ve üretimi kaybettiren bu sinir bozucu beklenmedik duruşları azaltır.

Kalınlık Hizalanmasının Yanlışlığı ve Çekme–Ekstrüzyon Hızı Uyumsuzluğunun Duvar Kalınlığı Değişkenliğine Neden Olması

Kalıplar hizalanmadığında erimiş malzeme akışı eşit olmayan şekilde yönlendirilir. Aynı zamanda, çekme ile ekstrüzyon hızları arasında bir uyumsuzluk varsa, bu profilin orta kısmını uzatabilir veya sıkıştırabilir. Bu sorunlar birlikte, ısı bariyeri şeritlerinde artı eksi yüzde 5'in ötesine geçen duvar kalınlığı değişikliklerine neden olma eğilimindedir. Neyse ki, lazer destekli hizalama aletleri ve uygun şekilde senkronize edilmiş tahrik sistemleri bu sapmaları yüzde 1'in altına düşürebilir. Çoğu üretici, yaklaşık her 50 üretim sonrasında düzenli kalibrasyon kontrolleri uygulamanın en iyi sonuç verdiğini düşünür. Bu kalibrasyonlar genellikle ultrasonik duvar kalınlığı ölçümleriyle doğrulanır. Bu yaklaşım, boyutların kabul edilebilir aralıkta kalmasını sağlar ve zamanla malzeme israfını önemli ölçüde azaltır.