Nguyên Nhân Gây Ra Hiện Tượng Ép Đùn Không Đồng Đều Trong Các Máy Ép Đùn Nhựa Dùng Cho Thanh Cách Nhiệt?

Mất cân bằng nhiệt trong máy đùn nhựa

Gradient nhiệt theo phương trục và hướng kính làm phá vỡ độ đồng nhất của vật liệu nóng chảy

Sự chênh lệch nhiệt độ dọc theo chiều dài trục vít cộng với sự biến thiên ngang qua bề rộng dẫn đến độ nhớt polymer không đồng đều, làm ảnh hưởng đến tính đồng nhất của vật liệu nóng chảy—yếu tố cần thiết để tạo ra các thanh cách nhiệt tốt. Khi vùng cấp liệu quá lạnh, quá trình nóng chảy sẽ bị chậm lại. Trong khi đó, nếu phần định lượng quá nóng, các chuỗi polymer bắt đầu bị phân hủy nhiệt. Những gradient nhiệt độ này gây ra nhiều vấn đề khác nhau, bao gồm lưu lượng dòng chảy không ổn định, sợi có độ dày không đồng đều và những nếp gợn bề mặt khó chịu mà ai cũng ghét. Theo một số dữ liệu trong ngành, thậm chí những dao động nhiệt độ nhỏ khoảng 5 độ C có thể làm tăng biến động độ nhớt khoảng 30%, khiến các chi tiết trở nên kém ổn định về kích thước. Các nhà sản xuất đã nhận thấy rằng việc đầu tư vào các hệ thống gia nhiệt đa vùng chính xác kết hợp với việc thường xuyên kiểm tra lớp cách nhiệt thân máy sẽ giúp kiểm soát hiệu quả những chênh lệch nhiệt độ gây phiền toái này trong hầu hết thời gian.

Các Điểm Lạnh và Vùng Nóng Gây Ra Cắt Địa Phương và Tách Dòng Chảy

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ trong khu vực gia công, điều này tạo ra các mức độ nhớt khác nhau dẫn đến các điểm tập trung ứng suất cắt nơi mà vật liệu di chuyển với tốc độ khác nhau. Các vùng lạnh xung quanh cổ nạp liệu tạo ra lực cản cao hơn, khiến polymer bám vào thành xi-lanh nhiều hơn mức cần thiết. Trong khi đó, các vùng nóng hơn gần đầu die làm giảm độ nhớt cục bộ, khiến vật liệu di chuyển về phía trước quá nhanh trước khi sẵn sàng. Những sự mất cân bằng này dẫn đến các mẫu dòng chảy xoắn ốc bên trong hệ thống, tách lớp giữa các lớp vật liệu tại các bề mặt tiếp giáp, và cuối cùng là liên kết yếu dọc theo các đường nối trong sản phẩm đùn thành phẩm. Máy ảnh nhiệt cho thấy những biến thiên nhiệt độ nhỏ này thực tế có thể chênh lệch tới 15 đến 20 độ Celsius trong thiết bị gặp phải tình trạng cảm biến nhiệt hoạt động kém hoặc các bộ phận gia nhiệt đã cũ. Để duy trì hoạt động ổn định trong quá trình sản xuất ngắt nhiệt, các kỹ thuật viên vận hành nhà máy cần thường xuyên kiểm tra cảm biến của mình và điều chỉnh tốc độ trục vít theo đúng các biểu đồ nhiệt chỉ thị. Việc thực hiện chính xác điều này sẽ ngăn ngừa những hiện tượng tách dòng chảy gây khó chịu làm suy giảm chất lượng sản phẩm.

Bất ổn liên quan đến vật liệu ảnh hưởng đến độ đồng đều trong quá trình đùn

Hấp thụ độ ẩm và hiện tượng tăng áp suất do hơi nước trong nguyên liệu hút ẩm (ví dụ: PA66-GF25)

Các vật liệu như nhựa hút ẩm bao gồm PA66-GF25 có xu hướng hấp thụ độ ẩm từ không khí khi được lưu trữ hoặc xử lý trước khi quá trình sản xuất bắt đầu. Khi những vật liệu này đạt đến nhiệt độ trên 220 độ C bên trong máy đùn, bất kỳ nước ẩn nào cũng sẽ chuyển thành hơi nước gần như ngay lập tức, tạo ra các đỉnh áp suất đột ngột có thể vượt quá 15 megapascal. Sự giãn nở nhanh chóng này làm ảnh hưởng đến độ đồng nhất của dòng vật liệu nóng chảy, gây ra sự dao động trong năng suất sản xuất và khiến các thanh cách nhiệt có kích thước không đồng đều dọc theo chiều dài. Để ngăn ngừa vấn đề này, các nhà sản xuất cần sấy khô các hạt nhựa xuống mức độ ẩm khoảng 0,2 phần trăm hoặc thấp hơn trước khi bắt đầu quá trình đùn. Việc kiểm tra định kỳ thông qua các phương pháp như chuẩn độ Karl Fischer giúp xác nhận mức độ sấy phù hợp, từ đó duy trì độ nhớt vật liệu ổn định trong suốt quá trình và đảm bảo dòng chảy nóng chảy đồng đều hơn giữa các mẻ sản xuất.

Các hạt chưa nóng chảy và dòng chảy phân lớp gây ra các vạch xoắn ốc và hiện tượng tách lớp

Khi quá trình nóng chảy không hoàn tất, sẽ còn sót lại những mảnh rắn, có xu hướng di chuyển về phía các vùng mát hơn trên thành die do sự tương tác giữa nhiệt độ và áp suất, tạo nên hiện tượng gọi là dòng chảy phân lớp. Điều gì xảy ra tiếp theo khá rõ ràng khi quan sát sản phẩm hoàn chỉnh – những vạch xoắn ốc này trở nên nhìn thấy được trên bề mặt của bất kỳ vật thể nào được đùn ép. Nếu làm nguội quá nhanh, các lớp này bắt đầu tách rời tại các bề mặt tiếp giáp. Theo các thử nghiệm tuân theo tiêu chuẩn ASTM D638, sự tách lớp này thực tế có thể làm giảm độ bền của các thanh cách nhiệt composite từ 40% đến 60%. Tin tốt là các nhà sản xuất có thể khắc phục vấn đề này bằng cách điều chỉnh hình dạng trục vít sử dụng trong quá trình gia công để cải thiện hiệu suất nóng chảy, đồng thời duy trì nhiệt độ ổn định dọc theo cả hai trục. Khi thực hiện đúng, số lượng hạt gây vấn đề sẽ giảm đáng kể và vật liệu được trộn đều một cách hợp lý suốt toàn bộ khối.

Hư hỏng Cơ học và Vận hành trong Máy Ép Đùn Nhựa

Mài mòn Vít, Suy giảm Xoắn ốc và Dòng Chảy Nhiệt không Ổn định

Các vít bị mài mòn theo thời gian khi các vật liệu ăn mòn và tạp chất xâm nhập vào hệ thống. Sự xói mòn dần dần này làm thay đổi hình dạng của xoắn ốc và khiến việc vận chuyển vật liệu trở nên khó khăn hơn. Khi mức độ mài mòn trở nên nghiêm trọng, nó làm ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt trong toàn bộ quy trình. Một số khu vực có thể trở nên quá lạnh trong khi những nơi khác lại hình thành các điểm nóng nguy hiểm, dẫn đến các vết loang bề mặt và hiện tượng nóng chảy không đồng đều gây khó chịu. Hầu hết các nhà máy đều thực hiện kiểm tra bằng panme khoảng cứ sau 500 giờ hoạt động để phát hiện sự cố trước khi chúng leo thang. Việc chuyển sang sử dụng vít làm bằng thép cứng thay vì hợp kim thông thường có thể kéo dài tuổi thọ lên gấp đôi trong một số trường hợp, giúp duy trì chất lượng dòng chảy ổn định và giảm thiểu các lần dừng máy bất ngờ gây lãng phí nhiều thời gian sản xuất.

Sai lệch đầu khuôn và sự không đồng bộ giữa tốc độ kéo và tốc độ đùn dẫn đến biến động độ dày thành

Khi các đầu khuôn bị lệch, dòng chảy vật liệu nóng sẽ bị phân phối không đều. Đồng thời, nếu có sự chênh lệch giữa tốc độ kéo và tốc độ đùn, điều này có thể làm giãn hoặc nén phần giữa của thanh định hình. Những vấn đề này cùng nhau thường gây ra biến động độ dày thành vượt quá mức cộng trừ 5% ở các thanh cách nhiệt. May mắn thay, việc sử dụng các công cụ căn chỉnh định hướng bằng tia laser cùng với các hệ thống truyền động được đồng bộ hóa chính xác có thể giảm các sai lệch xuống dưới 1%. Hầu hết các nhà sản xuất nhận thấy hiệu quả tốt nhất khi thực hiện kiểm tra hiệu chuẩn định kỳ khoảng mỗi 50 mẻ sản xuất. Họ thường xác minh các hiệu chuẩn này bằng phương pháp đo độ dày thành bằng sóng siêu âm. Cách tiếp cận này giúp duy trì kích thước trong phạm vi cho phép và giảm đáng kể lượng phế liệu theo thời gian.