Khi vật liệu dải ngăn nhiệt không được cấp vào hệ thống đúng cách, các vận hành viên thường nhanh chóng nhận thấy những dấu hiệu bất thường. Tốc độ đầu ra bắt đầu dao động thất thường, đồng thời tải động cơ cũng trở nên không ổn định. Nhìn vào phễu cấp liệu, họ có thể thấy các ren vít lộ ra ngoài do lượng vật liệu bị hút vào không đủ. Ngoài ra còn có hiện tượng xốp bề mặt trên các thanh đùn ép – dấu hiệu rõ ràng cho thấy không khí đã bị mắc kẹt trong quá trình gia công do các vùng cấp liệu bị thiếu hụt. Tất cả những vấn đề này thường khiến hiệu suất sản xuất giảm từ 12 đến 18 phần trăm trên hầu hết các dây chuyền sản xuất dải ngăn nhiệt. Mức tổn thất như vậy tích lũy rất nhanh trong bất kỳ hoạt động sản xuất nào tại phân xưởng.
Hình dạng của các vật liệu polymer đóng một vai trò lớn trong việc xác định mức độ đáng tin cậy khi chúng di chuyển qua thiết bị chế biến. Ví dụ, những hạt PET tái chế có hình góc cạnh thường dễ tạo thành cầu ba lần so với các hạt nguyên sinh trơn mịn, điều này đã được nghiên cứu về tính lưu biến xác nhận theo thời gian. Khi xử lý các vật liệu có ma sát cao như PVC có chứa sợi thủy tinh, việc đạt được mật độ khối lượng phù hợp ở mức từ 0,45 đến 0,55 gam trên centimet khối trở nên cực kỳ quan trọng để duy trì dòng chảy trọng lực ổn định xuống khu vực kênh trục vít. Phần lớn các nhà sản xuất đang đối phó với vấn đề tắc nghẽn hiện nay đều lựa chọn thiết kế phễu thuôn vì chúng giúp phá vỡ sự chèn khóa giữa các hạt đồng thời cải thiện tổng thể chuyển động vật liệu trong toàn hệ thống. Tuy nhiên, luôn tồn tại những sự đánh đổi nhất định tùy thuộc vào yêu cầu sản xuất cụ thể và đặc tính vật liệu.
Các polymer hút ẩm hấp thụ độ ẩm môi trường trong vòng tám giờ sau khi tiếp xúc, tạo thành các túi hơi nước làm gián đoạn quá trình đùn. Nylon 6/6 ở độ ẩm 0,03% thể hiện độ biến thiên độ nhớt cao hơn 27% so với vật liệu được sấy đúng cách (<0,01%). Sự không nhất quán này thường đòi hỏi phải thiết kế lại trục vít với các rãnh sâu hơn ở vùng cấp liệu để thích ứng với những thay đổi đột ngột về độ nhớt trong quá trình xử lý.
Mài mòn ở phần bên trong cổ phễu cấp liệu thường là nguyên nhân chính nhưng lại hay bị bỏ qua gây ra các vấn đề cấp liệu, đặc biệt khi làm việc với nhựa gia cường sợi thủy tinh. Khi xảy ra xói mòn, sẽ hình thành các khe hở không đều, làm rối loạn chuyển động của vật liệu và làm suy giảm truyền lực nén. Nghiên cứu công bố năm ngoái cho thấy cổ phễu cấp liệu có dấu hiệu mài mòn làm giảm hiệu quả hút polymer khoảng 35% trong quá trình vận hành phá vỡ nhiệt. Hầu hết các chuyên gia khuyên nên kiểm tra bằng tia laser mỗi sáu tháng một lần để phát hiện những thay đổi hình dạng lớn hơn nửa milimét. Điều này càng trở nên quan trọng hơn khi xử lý các vật liệu composite chứa khoáng chất.
Các dạng vít tiêu chuẩn mà chúng ta thường thấy đơn giản là không hoạt động hiệu quả khi xử lý những vật liệu rất dày có hàm lượng gốm trên 60%. Khi tỷ số nén giảm xuống dưới khoảng 2,5:1, lực cắt sinh ra trong quá trình gia công sẽ không đủ, dẫn đến làm ảnh hưởng cả việc nóng chảy lẫn cân bằng bôi trơn. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy việc chuyển sang thiết kế vít kiểu ngăn cách (barrier screw) có thể giảm các vấn đề cấp liệu khoảng 40% so với các hệ thống một tầng thông thường. Và nếu ai đó đang làm việc cụ thể với các lớp cách nhiệt dạng silicon, việc tạo độ dốc giảm dần cho độ sâu ren từ khoảng 15 đến khoảng 20 milimét thực sự giúp ổn định lớp vật liệu rắn tốt hơn. Cải thiện này đã được ghi nhận ở mức khoảng 28% theo một nghiên cứu mô phỏng năm 2020 về dòng chảy của các loại vật liệu này.
Khi chênh lệch nhiệt độ theo phương trục vượt quá 15 độ C mỗi mét ở khu vực cấp liệu, chúng có xu hướng tạo thành các màng nóng chảy sớm, điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc vận chuyển vật liệu rắn qua hệ thống. Một số nghiên cứu từ năm 2004 đã phát hiện ra rằng những gradient nhiệt độ này liên quan đến sự biến thiên khoảng 15 phần trăm về tốc độ dòng chảy đối với các dải nhiệt polyamide. Ngày nay, hầu hết các thiết bị đùn hiện đại giải quyết vấn đề này bằng cách tích hợp hệ thống gia nhiệt phân đoạn điều khiển PID. Điều này giúp duy trì sự ổn định nhiệt độ trong phạm vi cộng trừ 2 độ C, một yếu tố hoàn toàn cần thiết để giữ cấu trúc tinh thể nguyên vẹn trong các vật liệu cách nhiệt chất lượng cao dùng trong các ứng dụng kỹ thuật.
Tỷ lệ L/D tối ưu của 28-30:1đảm bảo sự tích tụ áp suất dần dần mà không bị tắc vật liệu. Các đoạn trục có rãnh tăng hệ số ma sát từ 40–60% đối với các vật liệu có khối lượng riêng thấp. Các trục cấp liệu bước xoắn biến đổi đã chứng minh hiệu suất tăng 25% khi xử lý các hạt tái chế dạng vụn không đều, phù hợp với nghiên cứu về hiệu quả vận chuyển dựa trên kích thước hạt.
Hình học nguyên liệu đầu vào đồng nhất ngăn ngừa hiện tượng tắc và cấp liệu bất ổn:
Đối với các vật liệu hút ẩm, chất hút ẩm phân tử trong các tấm nạp liệu hấp thụ độ ẩm môi trường trong quá trình cấp liệu, giảm thiểu gián đoạn dòng chảy.
Duy trì độ dốc nhiệt độ từ 50–60°C qua ba vùng trục vít đầu tiên để ngăn hiện tượng nóng chảy sớm đồng thời hỗ trợ vận chuyển vật liệu rắn hiệu quả. Chụp ảnh nhiệt hồng ngoại cho thấy sai lệch ±5°C so với dải này có thể gây dao động lưu lượng cấp liệu lên đến 20%.
Tối ưu hóa vòng quay trục vít (thường từ 30–60) kết hợp điều khiển áp suất PID giúp đạt được trạng thái ổn định trong quá trình đùn trong vòng 8–12 phút. Dữ liệu từ 127 dây chuyền thanh cách nhiệt nhiệt cho thấy độ ổn định đầu ra đạt 98% khi áp suất ngược duy trì trong khoảng 8–12 MPa.
Hạn chế thời gian lưu vật liệu trong vùng cấp liệu dưới 45 giây để tránh hiện tượng nóng chảy một phần dẫn đến hiện tượng tăng áp đột ngột. Các trục vít thông hơi với tỷ lệ L/D được tối ưu hóa (28:1 đến 30:1) giảm thời gian lưu giữ 35% so với thiết kế tiêu chuẩn.
Cảm biến tải (độ chính xác ±0,5%) kết hợp với cảm biến mô-men xoắn cho phép điều chỉnh động học nhằm bù trừ các biến động về khối lượng riêng lên đến 15%. Các thử nghiệm cho thấy hệ thống này giảm thời gian ngừng hoạt động liên quan đến việc cấp liệu xuống 60% trong sản xuất thanh chèn cách nhiệt.
Một nhà máy ở châu Âu đang phải đối mặt với những vấn đề kéo dài trong dây chuyền sản xuất, nơi gần một phần ba nguyên vật liệu bị trở thành phế liệu do quy trình cấp liệu không ổn định. Sau khi thực hiện một số chẩn đoán, các kỹ sư phát hiện ra rằng thực tế có hai nguyên nhân chính gây ra tình trạng này. Thứ nhất, nhiệt độ trong xưởng thường xuyên vượt quá 27 độ C, khiến các hạt nhựa kết dính với nhau trong quá trình xử lý. Thứ hai, vẫn còn lượng khá lớn độ ẩm tồn tại trong các hạt polymer tái chế này, khoảng 0,12 phần trăm theo khối lượng, bất chấp việc đã áp dụng các quy trình sấy khô được cho là đúng tiêu chuẩn. Khi tiếp tục kiểm tra bằng cảm biến hồng ngoại kết hợp với các phương pháp đo lưu biến mô-men xoắn, họ phát hiện một hiện tượng đáng lo ngại xảy ra sớm hơn nhiều so với dự kiến. Quá trình phân hủy nhiệt bắt đầu sớm hơn khoảng 18 phần trăm trong các mẻ sản xuất gặp sự cố này, nếu so sánh với điều kiện lý tưởng, theo nghiên cứu công bố trên Tạp chí Polymer Châu Âu vào năm 2023.
Nhóm đã thiết kế lại vùng cấp liệu với:
Các thử nghiệm sau khi điều chỉnh cho thấy dòng polymer ổn định liên tục trong mọi ca sản xuất, độ biến thiên (CV%) ở cửa xả phễu giảm từ 14,3 xuống còn 3,8
Thiết kế phễu mới nhất hiện nay được trang bị cảm biến tải trọng và cảm biến rung, giúp theo dõi lượng vật liệu bên trong đồng thời phát hiện các vấn đề về tắc nghẽn ở những vật liệu như bột PVC đã qua xử lý silica. Khi các hệ thống thông minh này nhận thấy có dấu hiệu bất thường, chúng sẽ tự động điều chỉnh tốc độ khuấy và kích hoạt cơ chế điều chỉnh dòng chảy ngay lập tức, trước khi xảy ra tình trạng tắc nghẽn thực sự. Theo các thử nghiệm thực tế tại khoảng 18 hệ thống khác nhau, người vận hành chỉ cần can thiệp thủ công một nửa số lần so với các mẫu cũ hơn đối với những dây chuyền thanh chắn nhiệt khó xử lý. Một báo cáo gần đây được đăng trên tạp chí Plastics Technology vào năm 2024 cũng xác nhận phát hiện này, cho thấy sự cải thiện đáng kể về hiệu quả vận hành khi sử dụng các hệ thống giám sát tiên tiến này.
Các công cụ học máy thông minh phân tích sự thay đổi mô-men xoắn theo thời gian và kiểm tra các mẫu dòng điện động cơ để phát hiện dấu hiệu của vít bị mài mòn hoặc trục vít bị hư hỏng từ rất sớm, trước khi chúng trở thành vấn đề. Theo một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí AI Công nghiệp năm ngoái, một công ty trong ngành đã chứng kiến thời gian ngừng hoạt động bất ngờ giảm khoảng 40% sau khi triển khai các hệ thống AI kết nối những cú nhảy đột ngột về nhiệt độ buồng cấp liệu với khả năng tắc nghẽn vật liệu. Điều làm cho các hệ thống dự đoán này thực sự có giá trị là khả năng tự động điều chỉnh thiết lập hoặc đặt lịch bảo trì khi dây chuyền sản xuất không hoạt động, nhờ đó duy trì hoạt động ổn định mà không bị gián đoạn tốn kém làm ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất.
Tin Tức Nổi Bật
POLYWELL chuyên về thanh cách nhiệt PA66, cung cấp hạt polyamide, máy ép, mold, máy cuộn và dịch vụ tùy chỉnh toàn diện một điểm đến.
Thị trấn Jinfeng, thành phố Zhangjiagang, thành phố Suzhou, tỉnh Giang Tô, Trung Quốc
Bản quyền © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd Chính sách bảo mật
EN
