4.8. Прочностной и тепловой расчет головок

Все усилия, возникающие в различных деталях экструзионных голо­вок, являются следствием давления материала в каналах (или пере­пада давления по длине каналов). Гидравлический расчет позволяет определить давление в любой точке каналов при нормальной работе головки. Однако нагруженное состояние головки при нормальной работе не является критическим с точки зрения ее прочности. Наибо­лее опасен тот случай, когда включен (возможно, случайно) экструдер при еще не прогревшемся формующем канале, который закупорен пробкой имеющегося там нерасплавленного полимера. В этом случае в соответствии с уравнением (4.1) давление, создаваемое шнеком, достигает максимально возможного значения (условие Q = 0). Вследст­вие отсутствия расхода через головку отсутствует и перепад давлений вдоль каналов, и давление во всех точках каналов становится равным максимальному, развиваемому экструдером и определенному из уравнения (4.1). Именно этот характер нагруженного состояния дол­жен быть использован при составлении расчетной схемы для опреде­ления прочности элементов головки.

Тепловой расчет головок сводится к определению мощности элект­ронагревателей (или определению потребной поверхности теплообме­на в случае жидкостного или парового обогрева). Тепло затрачивается, во-первых, на нагрев головки от комнатной температуры до рабочей за определенное время (чаще всего 30- 45 мин), во-вторых, на компенса­цию тепловых потерь телом головки в окружающую среду. В каналах головки, за исключением некоторых специальных случаев, материал не должен греться за счет внешних источников тепла; в функции экструдера входит подготовить расплав с температурой экструзии, одинаковой по его объему. Естественно, мощность нагревателей, потребная в пусковом периоде, гораздо больше, чем в установившем­ся режиме. Расчет мощности ведется так же, как и для прессовых форм, по заданному времени прогрева до рабочей температуры.

Выбор материала для изготовления формующего инструмента зависит от конструкции головки и от агрессивности среды перераба­тываемого материала.

Корпусы головок червячных машин часто делают литыми из чугуна и из стали, а также коваными, сварными из листового проката. Выбор Материала для изготовления корпуса головок во многом зависит от вида перерабатываемого материала. Так, для переработки поливинил-хлорида корпус головки выполняется из легированных конструкци­онных сталей с гальваническими покрытиями (хромированием) внутренних поверхностей формующего инструмента, непосредственно соприкасающихся с расплавом перерабатываемого материала. В случае переработки термочувствительных пластмасс конструкционный материал не должен содержать железа и никеля, легко подвергающих­ся коррозии.

Дорны, подвергающиеся постоянному и значитегсьному износу, рекомендуется изготавливать из твердых сплавов. Как дорны, так и мундштуки должны подвергаться обязательной термообработке (отпуску) для устранения возможных деформаций в работе и иметь твердость HRC 42- 66.

Дорны и мундштуки рекомендуется изготавливать из инструмен­тальной стали У8А, стали марки 40 X или материалов, им подобных, с закалкой.

Формующие элементы головки к экструдерам, применяемым е кабельной промышленности, рекомендуется изготавливать из легиро­ванных сталей марок Х12, Х12М, ХГ, ХВГ, и ШХ15, ШХ9, ШХ6.