2.2.9. Экструзионные линии
Экструзионные агрегаты можно разделить по виду изготавливаемых изделий на следующие:
грануляторы;
агрегаты для получения пленок;
агрегаты для получения листов, плит;
трубные агрегаты;
агрегаты для профилей;
линии дл нанесения полимерных покрытий.
Основой любого экструзионного агрегата является экструдер. При этом самые различные агрегаты могут создаваться на базе одного и того же экструдера.
Отличительной особенностью большинства агрегатов является конструкция головки, обусловленная особенностями экструдируемого изделия. Наконец, форма и размеры экструдируемого изделия определяют и все остальные функциональные устройства агрегата, такие, как охлаждающие и калибрующие механизмы, тянущие и приемные устройства, приборы для управления и контроля за качеством.
Формально в любом экструзионном агрегате можно выделить следующие функциональные механизмы: экструдер, преобразующий полимер в расплав с заданными технологическими характеристиками (температура и давление); головка с рабочим инструментом (матрица или дорн и матрица), придающая потоку расплава форму будущего изделия; калибрующее устройство, окончательно формирующее контур и размеры поперечного сечения изделия; охлаждающая ванна, в которой изделие приобретает жесткость и формоустойчивость (часто функции калибрования и охлаждения совмещают в одном механизме), тянущее устройство барабанного или гусеничного типа; приемное устройство барабанного или рулонного типа, отрезные механизмы и циркулярными пилами или гильотинными ножницами; контрольные устройства (толщиномеры, измерители диаметров, электрической прочности и т.д.); различные накопители и компенсаторы, позволяющие производить замену приемных барабанов или бобин без остановки работы агрегата; системы управления и синхронизации работы отдельных механизмов агрегата.
Технологические схемы экструзионных агрегатов для производства различных изделий представлено в разделе по проектированию производств данного учебного пособия.
2.3. Оборудование для формования полых изделий
Можно выделить несколько признаков, по которым классифицируются экструзионно-раздувные агрегаты (ЭВА):
по способу раздува – раздув через головку, раздув через иглу, раздув через ниппель, универсальные;
по режиму работы экструдера – с циклическим режимом, с непрерывным режимом;
по типу головки – без копильника, с копильником;
по числу узлов смыкания формы – однопозиционные, двухпозиционные, многопозиционные;
по способу доставки заготовки из головки в форму – со стационарными узлами смыкания, расположенными под головкой, с перемещаемыми узлами смыкания и др.
2.3.1. Общее устройство и работа экструзионно-раздувных агрегатов
Все ЭВА включают в себя три основные сборочные единицы – пластифицирующий экструдер, головку и приемно-раздувное устройство. В ЭВА используют универсальные червячные машины, как генераторы расплава. Головка при экструзии с раздувом используется в течение всего срока эксплуатации машин, а переход на новую заготовку осуществляется сменой формы и мундштука. Поэтому головка является сборочной единицей агрегата. Приемно-раздувное устройство включает в себя несколько механизмов: нож для обрезки заготовки, механизм транспортировки заготовки от головки к форме; механизм смыкания-размыкания полуформы и их запирания; механизм раздува заготовки; механизм обрыва облоя; механизм съема изделия. Каждое из конкретных приемно-раздувных устройств может и не иметь всех перечисленных механизмов.
По расположению червяка ЭВА бывают с горизонтальным или вертикальным расположением червяка. Первые применяются чаще.
Общая компоновка экструзионно-выдувного агрегата рис. 89 состоит из экструдера 1, головки для формования заготовок 2, выдувной машины с комплектом форм 3, устройства для сушки и подогрева гранул 5, пневмозагрузчика 6, шкафа тепловой автоматики 8. Пульта управления 9, системы пневмо- и гидропривода 7 и устройства для удаления облоя 4.
Основные недостатки описанного агрегата – это циклический режим работы экструдера с частыми включениями. Что снижает температурную однородность расплава заготовки и ускоряет износ привода червяка, а также непроизводительные простои экструдера во время охлаждения в форме и узла смыкания во время выдачи заготовки.
Существуют два пути обеспечения непрерывного режима работы экструдера.
Рис. 89
Первый путь целесообразен при производстве крупных изделий емкостью более 500 л, когда производительность одного или даже двух одновременно работающих в циклическом режиме экструдеров оказывается недостаточной для того, чтобы выдавить заготовку за требуемое время.
В этом случае головку 2 оснащают копильником 6 (рис. 90). Один или два (как на рис. 90) экструдера 5 и 8 непрерывно подают расплав в копильник 6. Из копильника посредством поршня гидроцилиндра 7 расплав периодически за требуемый отрезок времени выдавливается через головку 2 в пространство между плитами 1 узла смыкания, на которые крепятся полуформы.
Червяки экструдеров приводятся во вращение гидродвигателями 3 через редукторы 4. Механизм раздува 10 расположен в нижней части приемно-раздувного устройства 9. Для более равномерного распределения усилия запирания по площади крупногабаритных плит 1 каждая из них оснащена двумя гидроцилиндрами 11.
Время выдачи заготовки в 2-5 раз меньше времени цикла работы машины, поэтому производительность экструдера, габариты и металлоемкость его при непрерывном режиме работы с копильником могут быть, чем при циклическом режиме. Это очень важно для агрегатов большой мощности.
Рис. 90
Второй путь целесообразен при производстве изделий емкостью менее 2 л, когда производительность экструдера больше или достаточна для непосредственной выдачи заготовки через головку без копильника за требуемое время. В этом случае агрегаты делают многопозиционными: экструдер с головкой, работая непрерывно, обслуживает последовательно два или более узлов смыкания с формами. Узлы смыкания выполняются подвижными, они приводятся к головке на время выдачи и захвата заготовки и затем отводятся от нее.
По емкости формируемых изделий ЭВА подразделяются на десять основных типоразмеров, которые приведены в следующей таблице:
Тип агрегата |
Емкость изделий, л |
Число изделий, получае-мых за один цикл |
Емкость копильника, см3 |
Усилие замыкания формы, кН |
Размеры крепежных плит (длина× ширина, см) |
Расстояние между крепежными плитами
|
|
При разомкн. форме |
При замкнут. форме |
||||||
АВ-0,15 АВ-0,5 АВ-1 АВ-2,5 АВ-10 АВ-30 АВ-60 АВ-125 АВ-250 АВ-500 |
0,05-1,15 0,15-0,50 0,5-1,0 1,0-2,5 2,5-10,0 10-30 30-60 60-125 125-250 250-500 |
2-4 2-4 2-4 2-4 2-4 1-2 1 1 1 1 |
60 125 250 500 2500 5000 7500 11800 25000 50000 |
14 21 36 60 150 150 224 316 450 630 |
20х18 28х22 36х25 45х28 75х36 75х63 50х75 75х90 90х100 100х140 |
19 25 28 28 71 85 106 125 160 200 |
9 11 13 13 20 28 48 60 75 85 |