Ефективна екструзійна матриця конструкція визначає як структурну міцність профілів термомістків, так і ефективність їх виробництва. Дослідження галузі показують, що 92% виробничих дефектів у поліамідних термобар'єрах виникають через неоптимальну геометрію матриці (Огляд переробки полімерів 2024 року).
Точні механічно оброблені отвори матриці компенсують усадку матеріалу — зазвичай 2–4% у полімерних композитах — і при цьому забезпечують вузькі розмірні допуски ±0,1 мм. Для термомістків із порожнистими камерами ступінчасті конструкції сердечників запобігають застою потоку, зберігаючи теплоізоляційні властивості за рахунок забезпечення рівномірної товщини стінок.
Сучасні прес-форми для екструзії використовують обчислювальну гідродинаміку (CFD) для оптимізації геометрії каналів, обмежуючи варіації швидкості матеріалу менше ніж на 15% по ширині профілю. Згідно з оглядом технологій екструзії за 2023 рік, гелікоподібні розподільники потоку зменшують перепад тиску на 22% порівняно з традиційними прямими каналами, що підвищує енергоефективність і однорідність розплаву.
Подовжені довжини підп'ятника (6–12 мм для скловолоконних полімерів) покращують стабілізацію потоку, зменшуючи варіації товщини до менш ніж 0,25 мм/м. Однак надмірна довжина збільшує протитиск; дослідження MIT показали, що кожен додатковий міліметр понад оптимальний зменшує швидкість виходу продукту на 3,7% у безперервних операціях.
Зони високого зсуву поблизу стінок матриці створюють градієнти в'язкості понад 10⁴ Па·с у наповнених полімерах. Температурно-керовані краї матриці, які підтримуються в межах ±1,5°С, стабілізують в'язкість розплаву та є необхідними для досягнення цільової твердості 75–85 за Шором D у готових термопрофілях.
Підтримання сталого температурного режиму матриці має велике значення для рівномірного руху матеріалу та запобігання неприємним дефектам. Сучасні системи використовують зонне нагрівання з термопарами, які забезпечують миттєву зворотну реакцію, завдяки чому температура залишається практично точною — зазвичай у межах близько 1,5 градуса Цельсія по всій поверхні матриці. Це допомагає зменшити дратівливі зміни в'язкості, які спричиняють більшість проблем при надмірному нагріванні або охолодженні. Згідно з дослідженням APTech 2023 року, саме ці коливання температури становлять приблизно сім із десяти дефектів, пов’язаних із тепловими проблемами. Охолоджувальні канали, вбудовані в систему, також протидіють надмірному накопиченню тепла, що дозволяє обладнанню працювати стабільно, навіть коли матеріали проходять зі швидкістю понад 12 метрів на хвилину, не викликаючи збоїв.
Навіть незначні різниці температур близько 6 градусів Цельсія в різних частинах форми можуть суттєво вплинути на якість продукту. Міцність смуги знижується приблизно на 18%, тоді як точність розмірів падає майже на 32% згідно з останніми галузевими показниками за 2023 рік. Коли під час обробки утворюються гарячі ділянки, це призводить до неоднакових режимів охолодження по всьому матеріалу. Це спричиняє накопичення внутрішнього напруження, що з часом погіршує ізоляційні характеристики. Виробники, які впроваджують кращий контроль теплових параметрів, як правило, фіксують покращення у своїх операціях. Рівень браку зменшується приблизно на 15%, а продуктивність зростає майже на 22%, коли розподіл тепла залишається стабільним по всій заготовці протягом виробничих циклів.
Правильний розподіл тиску є майже обов'язковим для збереження точності розмірів під час роботи з профілями термозбірки. Коли градієнт тиску на поверхні матриці перевищує приблизно 20%, ситуація швидко виходить з-під контролю. Потік стає нестабільним, що призводить до різноманітних проблем, таких як викривлення та неприємні дефекти поверхні, які ніхто не хоче бачити. Більшість виробництв тепер використовує постійний моніторинг за допомогою вбудованих датчиків тиску, щоб утримувати варіації під контролем, зазвичай залишаючись у межах приблизно плюс-мінус 5%. Також важливу роль відіграють коригування, керовані CFD-аналізом. Конусоподібні каналі та зміни довжин опор дають чудовий ефект. Ці корективи можуть знизити локальні стрибки тиску приблизно на 30%, що значно покращує якість кінцевого продукту.
Отримання правильного балансу опору потоку означає узгодження форми каналів з поведінкою матеріалів під час течії. Для тих, хто працює з полімерними термоперервами, зміна співвідношення довжини робочої ділянки від площини опору до висоти зазору приблизно до 1,5:1 може зменшити різницю швидкостей на виході на 40 відсотків, згідно з результатами досліджень течії. У сучасних виробничих установках часто використовуються спеціальні компоненти-обмежувачі потоку разом із регульованими мандрилями, які допомагають компенсувати зміни в'язкості під час виготовлення. Підтримання різниці тисків нижче 15 МПа на метр дозволяє зберігати варіації товщини в межах всього 1%, що фактично відповідає вимогам ASTM щодо показників теплової ефективності для більшості застосувань.
Вибір матеріалу впливає на продуктивність матриці, витрати на виробництво та якість продукції. Основні компроміси полягають у стійкості до зношування абразивними композитами, термічній стабільності при багаторазовому циклуванні та відповідності обсягу виробництва.
У виробництві великих обсягів інструментальні сталі H13 та D2 є найпоширенішими завдяки їхній високій твердості, яка досягає приблизно 55 HRC, і здатності зберігати структурну цілісність навіть при температурах, близьких до 600 градусів Цельсія. Згідно з останніми дослідженнями, опублікованими ASM International у 2023 році, саме ці марки сталей зберігають приблизно 95% початкової твердості після 10 000 виробничих циклів. Це призводить до значно менших розмірних змін у порівнянні зі звичайними сталями, скорочуючи необхідність регулювання під час тривалих серій. Що ще більше відрізняє їх — це наявність у складі хрому та молібдену, що допомагає запобігти корозії, спричиненій різноманітними полімерними добавками, які часто використовуються в процесах формування. Крім того, дрібнозерниста структура цих матеріалів запобігає утворенню тріщин, що особливо важливо під час роботи з важкими матеріалами, такими як скловолоконні пластики, де будь-які мікроскопічні дефекти можуть швидко перетворитися на серйозні проблеми.
Гарячі новини
POLYWELL спеціалізується на теплоізоляційних смугах PA66, пропонуючи гранули поліаміду, екструдери, форми, обмотальні машини та комплексні послуги з індивідуалізації.
Місто Чжанцзягань, район Цзінфенг, місто Сучжоу, провінція Джянсу, Китай
Авторське право © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd Політика конфіденційності
EN
