Kaip išspręsti dažnus kokybės problemas plastikinių vamzdžių ekstruzijos procese?

Kokybės defektų plastikinių vamzdžių ekstruzijoje pagrindinės priežastys

Drėgmė, šiluminis suskaidymas ir lydytų masių nestabilumas. Likusioji drėgmė plastiko granulėse sukelia garų susidarymą ekstruzijos metu, dėl ko gaminio paviršiuje susidaro burbulai ir tuštumos. Jei viršyjama plastiko temperatūros atsparumo riba, polimerų grandinės gali suskilti, o plastikas gali pakeisti spalvą. Drėgmė, temperatūra ir granulių forma gali sukelti įvairiausių paviršiaus defektų. Polimerų perdirbimo žurnale pranešama, kad apytikriai 37 iš 100 ekstruzijos problemų kyla dėl medžiagų susijusių priežasčių.

Įrangos sąlygoti veiksniai: dievo auspindžio nusidėvėjimas, netinkama įrankių centravimo padėtis ir nešvarūs vakuumo matavimo dėžutės

Šablonų išnaudojimas sukelia šablonų plyšio poslinkį, dėl kurio PVC vamzdžių sienelių storis tampa nestabilus ir kinta daugiau nei 0,3 mm. Net tik 0,5 laipsnio įrankių ašinė nesutapimas sutrikdo radialinę masės pasiskirstymą; panašiai nešvarūs ar užsikimšę vakuumo kalibravimo dėžės nepateikia tinkamos siurbimo jėgos formos kontrolės tikslais. Tai kelia problemų produktų tūriniam kalibravimui ir paviršiaus baigiamajam apdorojimui. Pramonės ataskaitose nurodoma, kad maždaug 3 iš 5 produktų matmenų defektų kyla dėl įrangos, o beveik 30 % paviršiaus defektų – dėl netinkamai veikiančių vakuumo sistemų. Mechaniniai gedimai priverčia gamintojus laiku planuoti reguliavimus, dėvėjimosi stebėjimą, techninę priežiūrą ir valymą.

Paviršiaus defektai plastikinių vamzdžių ekstruzijoje ir jų sprendimai

Lydytosios masės lūžio reiškiniai: „briedžio odos“ efektas, „apelsino žievelės“ efektas ir šablono kraštų užteršimas

Šarkos odos ir apelsinų žievelės paviršiaus defektai atsiranda išlėkimo angos srityje dėl tampraus atsistatymo ir srauto nestabilumų. Defektai prie išlėkimo angos krašto, kuriuos sukelia užterštumas ir netolygi šilumos pasiskirstymas per išlėkimo angą, gali dar labiau pasunkėti. Kai dėl karščio ir per didelio šlyties įvyksta polimerų skilimas, defektai tampa ryškesni. Pagal naujausius 2023 m. „Plastics Today“ pramonės ataskaitos duomenis, šiuos kokybės defektus praneša trečdalis HDPE gamybos linijų. Laimei, yra galimybių šiems defektams sumažinti, tačiau šias galimybes reikės išsamiai išnagrinėti.

Šalinimo galimybės apima:

1. Išlėkimo angos kraštų šlifavimą, kad būtų pašalinti nuosėdų sluoksniai ir atstatytas laminarinis srautas
2. Gamybos linijos greičio mažinimą, kad būtų sumažinta šlytis be įtakos bendram našumui
3. Lydytos medžiagos temperatūros valdymo tikslinimą, kad ji būtų palaikoma ±5 °C ribose visose išlėkimo angos zonose
4. Lydytos medžiagos reologijos realiuoju laiku stebėjimas, integruotas į valdymo sistemas, pilotinėse tyrimų programose parodė 40 % mažesnį lydytos medžiagos lūžio atvejų skaičių.

Mechaniniai virpesių defektai: drebėjimo žiedai ir griovytės dėl vakuumo ir aušinimo sistemos problemų

Drebėjimo žiedai ir spiralės formos griovytės rodo mechaninį rezonansą, dažniausiai sukeliamą netinkamai sureguliuotų vakuumo kalibratorių arba turbulentaus skysčio srauto aušinimo sistemoje. 2023 m. pramonės tyrimas nustatė, kad minėtų defektų 68 % buvo susiję su nepusiausvyra besisukančiais traukikliais ir vakuumo siurblio guoliais, kurie sukėlė ciklinius slėgio svyravimus.

Kai kurios galimos priemonės yra:

- Matmenų žiedų ir vakuumo kalibratorių lazerinė reguliavimas

- Vakuumo tiekimo vamzdžiuose įrengti pulsacijos slopintuvai

- Turbulencijos pašalinimas optimizuojant aušalo srauto greitį ir pasiskirstymą

Palaikant vakuumo slėgį viduje ±0,5 bar nuokrypio ribų, griovytėmis sąlygotų atliekų kiekis sumažėja iki 75 %. Plastikinių vamzdelių ekstruzijos matmenų neatitikimai

Priežastys ir procesų valdymas

Išorinio skersmens (OD) ir sienelės storio svyravimai gali žymiai sudėtinginti slėgio klasifikavimą ir montavimą vietose. Šių problemų pagrindinės priežastys yra: tūrinio tiekimo svyravimai, sukeliantys slėgio svyravimus lydymo metu; netolygus aušinimas, dėl kurio skirtingos detalės susitraukia skirtingais tempais; bei nusidėvėjusių diešų netikslus išdėstymas. Visos šios priežastys lemia problemišką geometriją. Be to, vakuumo sistemos įsiurbimo nestabilumas sukelia viso vamzdelio išilginį poslinkį. Ekstruzijos inžinerijos tyrimai parodė, kad pereinant prie gravimetrinio tiekimo tiekimo kintamumas ir medžiagos nevienalytiškumas sumažėja iki 70 %. Ekstruzijos įmonėms, siekiančioms aukštesnės kokybės ekstruzijos, patikima proceso kontrolė yra esminė.

Įprasti šablonų patikrinimai ir lazeriu paremti reguliavimai, kad būtų išlaikyta šablonų tarpų vientisumas, taip pat realiuoju laiku gaunama sienelės storio grįžtamąja ryšiu ir automatinis šablonų varžtų reguliavimas naudojant linijinę lazerinę mikrometriją, tapo pramonės standartais. Inžinerinis vėsinimas (naudojant vakuumines matavimo dėžutes) su srauto išlyginamaisiais įrenginiais ir segmentuotomis vandens srauto zonomis taip pat padeda pasiekti reikalaujamą kokybę.

Šios priemonės kartu nuolat užtikrina matmenų nuokrypius ±0,5 % ribose ir sumažina atliekų kiekį daugiau kaip 30 %.

Šilumos valdymo sutrikimai plastikinių vamzdžių ekstruzijoje

Skirtingas šildymas ir aušinimas: Perkaitymas sukelia šiluminės polimerų grandinės susilpnėjimą ir išleidžia PVC polimerą, kuris sukelia geltonus juostuotus ir tamsius PE dėmės. Vidiniai įtempimai susidaro esant nepakankamam aušinimui, o kai termoplastinis medžiaga apdorojama ar saugoma, ji išsiviečia ir tampa ovalinės formos. Jei ekstruzijos procese šildymo ir/ar aušinimo zonose temperatūra palaikoma aukštesnė ar žemesnė nei 8 °C, š Waste termoplastinės medžiagos kiekis viršija 30 %. Tai vyksta todėl, kad skirtingos temperatūros ribos sukelia nevienodą medžiagos tekėjimą įvairiose zonose, o tai savo ruožtu lemia nevienodą ir nepilną termoplastinės medžiagos sukištį, taip pat sukelia nevienodą medžiagos tekėjimą tarp įvairių die (matricos) sekcijų. Temperatūros sąlygotos problemos nėra lengvai aptinkamos arba išsprendžiamos, tačiau jos gali būti susijusios su viena ar keliomis dažniausiai pasitaikančiomis technologinio proceso valdymo problemomis.

Karščio taškų nustatymas naudojant infraraudonųjų spindulių šiluminį žemėlapį vamzdžio perėjimų ir diezų zonoms.

Aušinimo vonios hidraulikos srauto vaizdavimas ir CFD analizė, kad būtų pašalintos negyvosios zonos ir pasiektas vienodas aušinimas.

Metinė temperatūros reguliatoriaus patikra pagal NIST standartus, kurie yra sekami iki ±1 % tikslumo.

Zonų specifinė PID derinimo ir aušinamojo vandens srauto reguliavimas remiantis lydytinės temperatūros dinamika leidžia pasiekti ir atkurti šiluminę pusiausvyrą (sumažinti skilimą, išlinkimą ir išlaikyti matmenis).

DUK

Kokie veiksniai sukelia drėgmės sąlygotus defektus plastikinių vamzdžių ekstruzijoje?

Drėgmės sąlygoti defektai atsiranda tada, kai drėgmė, esanti plastikiniuose granuliukuose, garuoja ekstruzijos metu, dėl ko galutiniame produkte susidaro burbulai / tuštumos.

Kaip įrangos susiję reiškiniai sukelia defektus ekstruzijos procese?

Ekstruzijos diezų nusidėvėjimas, įrankių netikslus išdėstymas ir vakuumo matavimo dėžės užterštumas sukelia nevienodą sienelės storį, netikslų matmenis ir paviršiaus nelygumus.

Kokie defektai pastebimi plastikinių vamzdžių ekstruzijos paviršiuje?

Paviršiaus defektai apima lydymo lūžio reiškinius: „rykščio odos“, „apelsino žieveles“ bei mechaninės vibracijos, drebulio žiedų ir mechaninių įbrėžimų atsiradimą.

Kas paaiškina matmenų neatitikimus, kurie kyla ekstruzijos procese?

Matmenų neatitikimai apima tūminį maitinimo svyravimą, nevienodą aušinimą ir vakuumo sistemos nestabilumą. Šie neatitikimai veikia išorinį skersmenį, ovalumą ir sienelės storį.

Šilumos valdymas veikia plastikinių vamzdžių kokybę

Neefektyvus šilumos valdymas gali sukelti perkaitymą, spalvos pasikeitimą, išsivyniojimą ar net temperatūrų balanso sutrikimą, dėl ko gamybos metu padidėja produkto šalinimo norma ir pažeidžiama matmenų vientisumas.