Plastik ekstruziya va ekstruziya qismlari uchun DFM dizayn qo'llanmasi

Jarayonga kirish

Ekstrusion kalıplamadoimiy ishlab chiqarish jarayoni bo‘lib, unda termoplastik material qizdirilgan barrel ichida aylanadigan vint yordamida eritiladi va so‘ngra doimiy kesma-bo‘lgan profil hosil qilish uchun shaklli qolipdan o‘tkaziladi. Diskret qismlarni yaratish uchun yopiq qolip bo'shlig'ini to'ldiradigan inyeksion kalıplamadan farqli o'laroq, ekstrusion kalıplama mahsulot-quvurlar, quvurlar, kanallar, chiziqlar, varaqlar-ning uzluksiz uzunligini o'lchamli, sovutilgan va quyi oqimda kesilgan holda yetkazib beradi. Jarayon oʻzining yuqori oʻtkazuvchanligi, har bir metrning arzonligi va PVXdan tortib to muhandislik polikarbonatigacha-keng koʻlamli polimerlarni qayta ishlash qobiliyati bilan baholanadi.

Ekstrusion kalıplama ko'plab o'zgarishlarga, yuqori mahsuldorlikka, kuchli moslashuvchanlikka, keng qo'llanilishiga va plastik materiallarni qayta ishlash sohasida eng katta nisbatga ega bo'lgan qolipni qayta ishlash usuli hisoblanadi.

Ekstruziyani qoliplash - bu vida yoki ekstruder pistonining ekstruziya harakati ostida ma'lum bir shakldagi qolip orqali polimer eritmasi yoki yopishqoq suyuqlikni doimiy ravishda shakllantirishdir. Olingan qismlar doimiy qism shakliga ega bo'lgan uzluksiz profillardir.

Polimer ekstruziya jarayoni qat'iy nazorat qilinadigan bosqichlar ketma-ketligiga bo'linishi mumkin, ularning har biri yakuniy qism sifatiga ta'sir qiladi. Xom qatronlar-granulalar, granulalar yoki kukun-ekstruder bochkasi ustiga o'rnatilgan tortishish kuchi bilan oziqlanadigan bunkerga-qo'yiladi. U yerdan material oziqlantiruvchi tomoqqa kiradi va aylanuvchi vint bilan oldinga uzatiladi. Qatronlar barrel bo'ylab harakatlanayotganda, tashqi tarmoqli isitgichlar va ichki kesish ishqalanishi material to'liq erigan holatga kelguncha haroratni bosqichma-bosqich oshiradi. Vida dizayni-uning parvoz chuqurligi, siqish nisbati va L/D nisbati-eritmaning bir tekisda plastiklashuviga bevosita ta'sir qiladi, shuning uchun plastik ekstruder dizayni ko'pincha ekstruziya loyihalari uchun har qanday DFM tekshiruvining boshlang'ich nuqtasi hisoblanadi.

Eritma bochkadan chiqqandan so'ng, u ifloslantiruvchi moddalarni filtrlaydigan va yaxshi aralashtirish uchun-bosim hosil qiluvchi ekran paketlari bilan jihozlangan to'xtatuvchi plastinka orqali suriladi. Keyin filtrlangan eritma ichiga kiradiekstruziya qoliplarini loyihalash tamoyillari, bu yerda oqim kanali geometriyasi uni maqsadli kesmaga-shakllantiradi. Qolipdan chiqqandan so'ng, yumshoq ekstrudat-o'lchov va sovutish stansiyasidan-odatda ichi bo'sh profillar uchun vakuum kalibrlash idishidan yoki tekis varaq uchun sovutilgan roliklardan-pastki oqim tortuvchisi uni boshqariladigan tezlikda tortib olishdan oldin o'tadi. Nihoyat, uchuvchi{6}}arra yoki aylanuvchi to'sar uzluksiz profilni uzunligi bo'yicha kesadi va xom ashyodan tayyor qismgacha bo'lgan ekstruziya jarayoni bosqichlarini yakunlaydi.

Plastik ekstruder har qanday ekstruziya liniyasining asosiy mashinasidir. U materialni oziqlantirish uchun bunker, isitiladigan barrel va qatronni uzatuvchi, siqib chiqaradigan va plastiklashtiruvchi bir yoki bir nechta vintlardan iborat. Yagona vintli ekstruderlar profil va quvur ishlab chiqarish uchun eng keng tarqalgan konfiguratsiyadir; ular ko'pchilik termoplastiklar uchun oddiy ishlash, kam texnik xizmat ko'rsatish va izchil ishlab chiqarishni taklif qiladi. Egizak vintli ekstruderlar yuqori aralashtirishni taʼminlaydi va aralashmalar, rangli masterbatch dispersiyasi va qattiq PVX kabi issiqlikka sezgir materiallarni qayta ishlash- uchun afzaldir. Vida diametri-laboratoriya qurilmalarida 20 mm dan-katta quvur liniyalarida 200 mm dan ortiq- maksimal o‘tkazuvchanlikni aniqlaydi. Yangi loyiha uchun plastik ekstruderni baholashda taqqoslash uchun asosiy xususiyatlar vintlardek L / D nisbati, vosita momenti, barrel zonalari soni va maksimal ish bosimini o'z ichiga oladi.

Barcha termoplastiklarni ekstruziya bilan qayta ishlash mumkin emas.

Umumiy asosiy materiallarga qattiq materiallar va elastik materiallar kiradi.

Qattiq materiallar: PVX, PC, PETG, ABS, PP, kalçalar, PMMA, LDPE, HDPE, POM, ASA, PA, EVA, PC + ABS va boshqalar

Elastik materiallar: PVX, TPU, TPE, Poe, TPR, TPV, TPEE va boshqalar

To'g'ri qatronni tanlash moddiy qisqartmani mahsulot toifasiga moslashtirishdan tashqarida. Har bir polimer o'ziga xos eritish harakati, qisqarish tezligi va ekstruziyadan keyingi -o'lchov barqarorligini keltirib chiqaradi, bularning barchasi ekstruziya qilingan plastik qism uchun DFM tahliliga qaytadi. Qattiq PVX, masalan, haroratni aniq nazorat qilishni va to'liq tartibga solingan qolipni talab qiladi, chunki u termal degradatsiyaga juda sezgir; yomon mo'ljallangan oqim kanali materialning turg'unligiga va profil yuzasida qora dog'larga olib kelishi mumkin. Theto'liq PVX ekstruziya jarayoni qo'llanmasishuningdek, qatronni haddan tashqari qizib ketmasligi uchun-odatda past-siqish-nisbati, to'siqni{3}}uchuvchi vintni-o'ziga xos vint geometriyalarini talab qiladi.

Bundan farqli o'laroq, HDPE va PP kabi poliolefinlar ishlov berish oynasi nuqtai nazaridan ancha kechirimli bo'ladi, lekin ular yuqori shishish va ko'proq kristallanish qisqarishiga ega, shuning uchun devor qalinligining bir xilligi va sovutish tezligi asosiy dizayn muammolariga aylanadi. Kompyuter va PMMA kabi muhandislik qatronlari yorug'lik diffuzorlari va displey panellari uchun optik tiniqlik va zarba kuchi beradi, ammo ularning yuqori eritma yopishqoqligi kuchli ekstruder qo'zg'alish tizimlari va qotib qolgan po'latni talab qiladi. Bir profilda qattiqlik va yumshoq muhrni talab qiladigan ilovalar uchun,ko-ekstruziyali PVX profillarbir oʻtishda ikki-durometrli ekstrudirovka qilingan plastik qismni yaratish uchun strukturaviy substratni (koʻpincha qattiq PVX yoki ABS) elastomerik qolip (TPE yoki TPV) bilan bogʻlang.

Qatlam va asboblar dizayni

Ekstruziya qolipi 2-D profil chizmasini fizik oqim kanaliga aylantiradi, u erigan polimerni butun kesma-bo‘ylab bir xil tezlikda etkazib berishi kerak. Ushbu muvozanatga erishish plastik ekstruziya qoliplari dizaynining asosiy muammosidir. Ikki parametr eng muhimi: quruqlik uzunligi va oqim -kanal chuqurligi. Er - qolip ochilishining oxirgi parallel qismi; u eritmaga "xotira" beradi, u chiqib ketayotganda ekstrudat shaklini barqarorlashtiradi. Boshlanishning umumiy qoidasi quruqlik{8}}uzunligi-qa-devor qalinligining kamida 10 : 1 nisbati, ya'ni 2 mm devor taxminan 20 mm erni talab qiladi. Erning qisqaroq uzunligi jarayonni harorat va tezlikning o'zgarishiga sezgir qiladi, haddan tashqari uzun er uzunligi esa notekis sovutish va qoldiq stressni keltirib chiqarishi mumkin.

Oqim balansi keyingi keladi. Agar profil qalin va ingichka bo'laklarga ega bo'lsa, qalinroq joylar tabiiy ravishda matritsa orqali tezroq harakatlanadi. Asbob muhandislari tez oqim hududlarida erni uzaytirish yoki oqim cheklovchilarini yuqoriga-o'rnatish orqali kompensatsiya qiladi. Dumaloq yoki halqali geometriyalar-plastik quvurlarni ekstruziya qilish asboblarida topilganlar kabi-mandrel pinlari ichi bo'sh teshik hosil qilish uchun qolip ichiga joylashtiriladi va o'rgimchak oyoqlari yoki spiral tarqatuvchi kanallar eritmaning pin atrofida teng taqsimlanishini ta'minlaydi. Kalıp, adapterlar va o'tish plitalari bo'ylab to'liq siqishni ta'minlash juda muhim; Materialning turg'unlashishi mumkin bo'lgan har qanday o'lik zona oxir-oqibat ekstrudatni buzadi va ifloslantiradi, bu qattiq PVX yoki polikarbonat bilan ishlashda ayniqsa jiddiy muammodir.

Inyeksion kalıplanmış qismlar va alyuminiy ekstrudirovka qilingan qismlar dizaynida bo'lgani kabi, bir xil devor qalinligi juda muhimdir.

Plastmassa ekstruziya qismining devor qalinligi notekis bo'lsa, ba'zi qismlari qalin va ba'zi qismlari ingichka bo'lib, bu qolipda ekstruziya qilingan plastmassaning oqim tezligini notekis qiladi, natijada turli xil sovutish tezligi va oxir-oqibat qismning deformatsiyasi.

Agar deformatsiyani nazorat qilish kerak bo'lsa, ishlab chiqarish liniyasining samaradorligini pasaytirish va ishlab chiqarish xarajatlarini oshirish uchun qo'shimcha sovutish jarayonlarini qo'shish kerak.

Plastik ekstruziya uzluksiz jarayon bo'lganligi sababli, ekstrudirovka qilingan qismning kuchi faqat ekstruziya qilinganida past bo'ladi va uning shaklini saqlab turish va deformatsiyadan qochish uchun havo bosimi va mandrel bilan qo'llab-quvvatlanishi kerak, ichi bo'sh qism esa qo'llab-quvvatlay olmaydi va murakkab ichi bo'sh struktura faqat qismni ochish orqali amalga oshirilishi mumkin.

Quvurlar, quvurlar va gofrirovka qilingan quvurlar uchun asboblar

Plastik quvurlarni ekstruziya qilish uchun asboblarva trubkalar ekstruziyaning eng yuqori -hajmli ilovalaridan birini ifodalaydi va ularning asbobga qo'yiladigan talablari qattiq yoki ochiq profillardan sezilarli darajada farq qiladi. Plastik quvurlarni ekstruziya qilish asboblarini loyihalash bo'yicha yo'riqnoma odatda halqa shaklidagi qolip va mandrel yig'ilishidan boshlanadi. Mandra ichki teshikni yaratadi, konsentrik tashqi halqa esa tashqi diametrni belgilaydi; ular orasidagi bo'shliq devor qalinligini o'rnatadi. Eritma matritsani tark etgandan so'ng, yumshoq trubka tashqi diametrni spetsifikatsiyaga muvofiq ushlab turadigan vakuumli o'lchamli gilzaga- kiradi, ozgina ichki havo bosimi esa trubaning qulashini oldini oladi.

Silliq{0}}devor quvurlari-tibbiy liniyalari uchun pnevmatik shlang, simi oʻtkazgich-devor konsentrikligi asosiy sifat koʻrsatkichidir, shuning uchun mandrel mikronlar ichida markazlashtirilgan boʻlishi kerak va payvand choklarining oldini olish uchun eritmaning taqsimlanishi spiral yoki palto{3}}iluvchi turdagi boʻlishi kerak. Gofrirovka qilingan plastmassa quvurlar murakkablikning yana bir qatlamini qo'shadi: matritsaning quyi oqimida harakatlanuvchi qolib bloklari (yoki gofrirovka) to'plami ekstrudat atrofida navbatma-navbat ochiladi va yopiladi, bu esa trubaga eksenel egiluvchanligini va ezilishga chidamliligini ta'minlaydigan o'zgaruvchan tepaliklar va vodiylarni hosil qiladi. Gofrirovka qilingan ekstruziya asboblarini loyihalash bo'yicha ko'rsatmalar qolip blokining qadamini, har bir gofrirovkadagi vakuum vaqtini va qatronning ortiqcha yupqalashmasdan qolib bo'shlig'iga cho'zilishi qobiliyatini hisobga olishi kerak. Yagona{8}}devorli gofrirovka qilingan quvur va ikki{9}}devorli gofrirovka qilingan drenaj trubkasi ham ushbu asbob-uskunalar kontseptsiyasiga tayanadi, lekin devor konstruksiyasi va qatronlar tanlovi (odatda HDPE yoki PP) ikkalasi o'rtasida farq qiladi.

Kichik-diametrli plastik quvurlarni ekstruziyasi-aytaylik, 10 mm dan past boʻlgan OD-qolip boʻshligʻida qattiqroq toleranslar va koʻproq sezgir sovutishni talab qiladi, chunki har qanday harorat yoki bosim oʻzgarishi devor kesmasining-koʻproq foizini tashkil qiladi. Ushbu ilovalar uchun asboblarni belgilashda, ishlab chiqarishga kirishishdan oldin devorning ekssentrikligi, ovalligi va kesish{6}}uzunligi bo'yicha standart imkoniyatlarini tasdiqlash uchun ekstruziya yetkazib beruvchining dizayn bo'yicha qo'llanmasiga murojaat qilish arziydi.

Ko'p devorlarning kesishmasida, odatda, qalin devor qalinligi bo'lgan joylar hosil bo'ladi, shuning uchun inyeksion kalıplamaga juda o'xshash ekstruziyaning tashqi yuzasida qisqarish va yomon ko'rinish hosil qilish oson.

Agar ekstruziya tashqi ko'rinish qismi bo'lsa, quyidagi rasmda ko'rsatilgan optimallashtirish dizayni bilan qisqarishning oldini olish yoki qoplash mumkin.

Ekstruziya xarajatlarini kamaytirish uchun DFM strategiyalari

Dizayn tsiklining boshida DFM tamoyillarini qo'llash, ishlashni yo'qotmasdan ekstrudirovka qilingan plastik profildan xarajatlarni kamaytirishning eng samarali usullaridan biridir. Bir nechta amaliy strategiyalar odatda e'tibordan chetda qoladi.

Birinchidan, qismlarni birlashtiring. Agar yig'ilish hozirda bir-biriga mahkamlangan ikkita yoki uchta alohida profildan foydalansa, ularning o'rnini bitta qo'shma ekstrudirovka qilingan qism bo'lishi mumkinligini baholang. Kamroq qismlar DFM plastmassa muhandisligi nuqtai nazaridan to'g'ridan-to'g'ri g'alabaga-kamroq qoliplar, kamroq qo'shimcha operatsiyalar va kam yig'ish mehnatini anglatadi.

Ikkinchidan, ichi bo'sh qismlarning yopiq maydonini minimallashtirish. Har bir yopiq bo'shliq mandrelni talab qiladi va qolipni muvozanatlashni murakkablashtiradi. Toʻliq yopiq kanal tizimli ravishda zarur boʻlmasa, uni sichqoncha bilan C-kanaliga-oʻtkazishni oʻylab koʻring; bu asbob-uskunalarni soddalashtiradi va qolip muddatini qisqartiradi.

Uchinchidan, standart quyi oqim uskunalari uchun dizayn. Agar mo'ljallangan kesish uzunligiga aniq servo to'sar emas, balki standart uchuvchi arra yordamida erishish mumkin bo'lsa, birlik narxi pasayadi. Xuddi shunday, CNC{4}}oflayn rejimda ishlov berish oʻrniga-inlayn teshib qoʻyilishi mumkin boʻlgan oʻrnatish funksiyalari va oʻrnatish teshiklarini loyihalash jarayonni uzluksiz va kam mehnat sarfini taʼminlaydi.

Nihoyat, dizaynni muzlatishdan oldin ekstruziya yetkazib beruvchi bilan qoralamalarni baham ko'ring. Tajribali asbob-uskunalar bo'yicha muhandislar ko'pincha-bu yerga qoralama burchak qo'shish, radiusni u erga siljitish-bu matritsa muvozanatini va birinchi{3}}o'tish rentabelligini sezilarli darajada yaxshilaydigan kichik geometriyalarni tavsiya etishi mumkin. Plastmassa qismlarga DFMning bunday dastlabki-bosqichli tekshiruvi uzluksiz ishlaydigan profilni doimiy operator aralashuvini talab qiladigan profildan ajratib turadigan narsadir.

Iloji bo'lsa, iloji boricha uzunlik yo'nalishidagi qat'iy tolerantliklardan qochish kerak. Termoplastiklar harorat bilan qisqaradi va kengayadi va plastik ekstruziyalarni kritik uzunliklarga kesish xarajatlarni keraksiz ravishda oshirishi mumkin.

Umuman olganda, 1000 mm uzunlikdagi ekstruziyalarda bardoshlik + / - 5 mm. Albatta, bardoshlik aniqligi uzunlik bilan bog'liq. Uzunlik qanchalik qisqa bo'lsa, shunchalik yuqori aniqlikka erishish mumkin.

Iloji bo'lsa, iloji boricha uzunlik yo'nalishidagi qat'iy tolerantliklardan qochish kerak. Termoplastiklar harorat bilan qisqaradi va kengayadi va plastik ekstruziyalarni kritik uzunliklarga kesish xarajatlarni keraksiz ravishda oshirishi mumkin.

Umuman olganda, 1000 mm uzunlikdagi ekstruziyalarda bardoshlik + / - 5 mm. Albatta, bardoshlik aniqligi uzunlik bilan bog'liq. Uzunlik qanchalik qisqa bo'lsa, shunchalik yuqori aniqlikka erishish mumkin.

Ekstrudirovka qilingan plastmassa qismlarida umumiy nuqsonlar

Yaxshi ishlab chiqilgan matritsa va optimallashtirilgan ekstrusion kalıplama jarayoni- bilan ham, jarayon parametrlari o'zgarib ketsa, nuqsonlar paydo bo'lishi mumkin. Ildiz sabablarini tushunish ishlamay qolish va parchalanish vaqtini tejaydi.

Eritma sinishiprofil yuzasida qo'pol, akulalar terisiga o'xshash-tekstura ko'rinadi. Bu qolip labidagi haddan tashqari kesish kuchlanishidan kelib chiqadi va ko'pincha HDPE va chiziqli LLDPE kabi yuqori{2}}qovushqoqlikdagi qatronlarda uchraydi. Chiziq tezligini pasaytirish, qolip haroratini ko'tarish yoki qolip bo'shlig'ini kengaytirish kesishni kritik chegaradan pastga olib kelishi mumkin. Ekstruziya yoʻnalishi boʻyicha-ingichka, uzluksiz chiziqli chiziqlar-odatda tirnalgan yoki qolipda toʻplanish natijasida paydo boʻladi; qolip lablarini davriy silliqlash standart tuzatish hisoblanadi.

Kesishdan keyin burilish ko'pincha assimetrik sovutish natijasidir. Agar profilning bir tomoni boshqasiga qaraganda ko'proq havo oqimi yoki suv bilan aloqa qilsa, qoldiq stress notekis ravishda hosil bo'ladi va bo'shashgandan keyin qism egiladi. Sovutish purkagichlari va kalibrator vakuum portlarining hizalanishini tekshirish birinchi qadamdir. Qalin va yupqa devorlari bo'lgan murakkab profillar uchun qalinroq tomondan lokalizatsiyalangan sovutish oqimlarini qo'shish qisqarish tezligini tenglashtirishi mumkin.

Devor qismidagi bo'shliqlar va pufakchalar odatda qatrondagi namlikni yoki ekstruder bochkasida etarli darajada shamollatish emasligini ko'rsatadi. Oziqlantirishdan oldin -gigroskopik materiallarni (PA, PC, PETG) tavsiya etilgan namlik darajasi-odatda 0,02 %-gacha quritish zarur. Agar pufakchalar saqlanib qolsa, barrelning shamollatish porti tiqilib qolgan bo'lishi mumkin yoki vida tezligi barrelning dekompressiya zonasi samarali gazsizlanishi uchun juda yuqori bo'lishi mumkin.

Post-Ekstruziya operatsiyalari va pardozlash

Ekstruziya liniyasi uzluksiz uzunlikdagi doimiy kesmani-hosil qiladi, lekin koʻpchilik oxirgi{1}}foydalanish ilovalari profil yigʻishga tayyor boʻlgunga qadar qoʻshimcha ishlov berishni talab qiladi. Umumiy ikkilamchi operatsiyalarga uzunlik bo'yicha aniq kesish, tirqishlar va tirqishlarni CNC yo'nalishi, o'rnatish teshiklarini burg'ulash yoki teshish, markalash uchun issiq shtamplash yoki pad bosib chiqarish kiradi. Yakuniy mahsulotning geometriyasiga mos kelish uchun ba'zi plastik ekstruziya qismlari -engil egrilik uchun sovuq egilish yoki qattiq radiuslar uchun issiqlik egilishi-ga ham o'tadi.

Sirtni tugatish variantlari polimerga bog'liq. ABS va qattiq PVX bo'yoq va yopishtiruvchi birikmani yaxshi qabul qiladi, poliolefinlar esa chop etish yoki yopishtirishdan oldin sirt energiyasini yaxshilash uchun odatda olov yoki korona bilan ishlov berishga muhtoj. Yoritish va displey ilovalari uchun,Kompyuter va PMMA yorug'lik diffuzerining qopqoqlariQumlash jarayonidan keyingi{0}}oʻrniga inline boʻrttirma rulonlari orqali mat teksturani olishi mumkin, bu esa operatsiyani ekstruziya chizigʻi ichida ushlab turadi va zararni qayta ishlashning oldini oladi. Profilni dastlabki loyihalashda ushbu quyi bosqichlarni rejalashtirish-qisqich moslamalari uchun boʻsh joy qoldirish, CNC operatsiyalari uchun joylashishni aniqlash maʼlumotlarini qoʻshish-faqat DFM amaliyoti boʻlib, keyinchalik qimmat qayta ishlashning oldini oladi.

Plastik ekstruziya jarayoni besh-bosqichli operatsiya: (1) xom qatron tortishish kuchi-bunkerdan ekstruder barreliga yuboriladi; (2) aylanadigan vint materialni asta-sekin issiqroq bochka zonalari orqali uzatadi va eritadi; (3) erigan polimer filtrlanadi va profil shaklini aniqlaydigan nozik matritsadan o'tkaziladi; (4) ekstrudat sovutiladi va vakuumli kalibrlash idishida yoki chill rulolarida o'lchovli stabillashadi; va (5) tortuvchi qotib qolgan profilni kerakli uzunlikka kesishdan oldin boshqariladigan tezlikda tortadi. Tayyor ekstruziyaning o'lchovli tolerantliklarga va sirt sifati standartlariga javob berishini ta'minlash uchun barrel harorat rejimi, vint aylanish tezligi, eritma bosimi va{8}}tashuv tezligi kabi jarayon o'zgaruvchilari muvofiqlashtirilishi kerak. Ushbu polimer ekstruziya jarayoni oddiy dumaloq quvurlar, murakkab ko'p{10}}bo'shliqli deraza romlari va yupqa{11}}devor yoritgichli diffuzor qopqoqlariga teng qo'llaniladi.