Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Национальный исследовательский томский политехнический университет»

Инженерная школа энергетики

Направление – 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Отделение электроэнергетики и электротехники

Отчет по лабораторной работе № 4

«Экструзия»

по дисциплине: «Современное кабельное производство»

Выполнил:
студент группы 5АМ09					Абдуллаев Б.С.
		(подпись)
		(дата)
Проверил:
Старший преподаватель						Солдатенко Т.М.
		(подпись)
		(дата)

Томск – 2021

Цель работы: изучить технологию переработки пластмасс

Теоретическая часть

1. Определение экструзии

Экструзия - метод непрерывного придания полимерному материалу необходимой формы путем выдавливания его в вязкотекучем состоянии через формующий инструмент с последующим охлаждением.

Этот метод состоит в том, что термопластичный материал (полимер) в твердом состоянии загружается в цилиндр и с помощью червяка перемещается к головке пресса. При движении материал за счет тепла, поступающего от поверхности цилиндра и тепла, возникающего при превращении механической энергии в тепловую, расплавляется и гомогенизируется, виде вязкой жидкости расплав подается в головку. Головка пресса оказывает определенное сопротивление течению расплава и в этой связи на конце червяка создается избыточное давление. Таким образом, в последней зоне червяка (дозирующей зоне) возникают три основных поток: прямой поток Q_Д, обратный поток Q_p, поток утечки Q_L.

2. Основные параметры червяка, способы прессования, производительность экструдера

Червяк является основным рабочим элементом пресса (рисунок 1).

Рисунок 1 – Червяки для экструдера

Он имеет хвостовую и рабочую части. Основные размеры червяка диаметр (D) и длина рабочей части (L) определяют размеры и производительность пресса. В зависимости от назначения экструдеры выпускаются с диаметром червяка от 12 до 400 мм. Длина червяка обычно выражается кратной его диаметру и зависит от вида перерабатываемых термопластичных материалов и колеблется в интервале (4-50)D, в последние годы преимущественно применяются червяки с L = (18-25)D.

Хвостовая часть червяка закрепляется в упорном подшипнике и соединяется с редуктором системы привода.

Рабочая часть имеет винтовую нарезку, выполненную с постоянным шагом и убывающей глубиной. Отношение объема витков в зонах питания и дозирования или h_зп/h_зд называется компрессией и находится в интервале 4-2. По функциональному назначению рабочая часть делится на три зоны: зону питания, зону сжатия, зону дозирования.

Зона питания служит для подачи твердого полимера в последующие зоны. В связи с небольшим насыпным весом материала зона имеет наибольший объем витка, т.е. наибольшую глубину канала h_рз = 0,127D и длину L_зп = (6-10)D.

Зона сжатия обеспечивает уплотнение, разогрев и частичную пластикацию материала. Длина зоны колеблется от 0,5D до 5D и определяется термостойкостью материала.

Глубина канала нарезки изменяется от 0,127D до (0,1)D.

В зоне дозирования материал окончательно расплавляется до необходимой вязкости, гомогенизируется и подается в головку пресса. Обычно глубина зоны h_зд= (0,1-0,05)D, длина L_зд= (6-12)D, шаг нарезки (0,8-1,2)D, а в среднем равен 1,0 D.

Форма и радиальные размеры изделия обеспечиваются формующим инструментом - дорном и матрицей. Форма последних связана со способом прессования. Существуют два способа прессования: – с обжатием, – без обжатия (рисунок 2).

Рисунок 2 – Способы прессования: а – с обжатием, б – без обжатия

При прессовании с обжатием дорн имеет форму конуса с основными размерами: D_д - внутренний диаметр дорна, L_д - длина цилиндрической части отверстия дорна,  - угол конусности внешней поверхности. Матрица: D_м - диаметр матрицы, L_м - длина цилиндрической части матрицы,  - угол конусности внутренней полости. Этот способ прессования является самым распространенным и применяется в том случае, когда необходимо плотное обжатие изоляцией ТПЖ или при наложении многослойной изоляции, слои в которой должны хорошо свариваться. Величина обжатия изменяется с изменением (при прочих равных условиях) углов  и , т.к. радиальная составляющая давления Р₂ равна

и чем больше  и , тем меньше ’ и больше Р₂.

Прессование без обжатия применяется при изолировании проводов низкого напряжения, изделий повышенной гибкости, при наложении кабельных оболочек или применении материалов, требующих ориентации (вытяжки) - полиамиды, некоторые фторполимеры, а также при наложении изоляции на секторные и сегментные жилы с обязательным вакуумированием дорна. При этом способе получаются покрытия со стабильной толщиной по длине изделия.

При прессовании без обжатия используется дорн с цилиндрическим носиком, входящим в цилиндрическую часть матрицы.

Основные размеры инструмента D_м, L_м, ,  оказывают влияние на производительность пресса. Увеличение  и D_м приводит к увеличению  и L_м и снижению производительности Q_пр.

Производительность экструдера определяется формой и способом подачи материала. Для питания экструдера материал используется в форме ленты, гранул, порошка. Форма материала должна обеспечивать непрерывность, равномерность питания, максимальное заполнение канала нарезки червяка и обеспечивать возможность механизации и автоматизации процесса.

Так же на производительность экструдера влияют следующие факторы:

• Температура полимерного материала при загрузке

• Температурный режим переработки

• Зазор между червяком и втулкой

• Температура жилы (заготовки)