Калибровка труб

Для придания профилю трубы заданных размеров и исключения её деформации в охлаждающем устройстве трубы калибруют, т.е. предварительно охлаждают с приданием расплаву определенной конфигурации и размеров. Калибрование можно проводить по наружной или внутренней поверхности трубы. Как правило, трубы калибруют по их наружному диаметру, так как это важно для стыковки труб при дальнейшем их использовании.

Калибровка по наружному диаметру осуществляется раздуванием трубы либо сжатым воздухом, подаваемым внутрь через отверстие в дорне (рис. 9.4, 9.5), либо созданием вакуума между калибрующей втулкой и трубой – «в вакуумном танке» (рис. 9.6).

В первом случае внутри трубы необходимо размещать пробку, прикрепленную к дорну тросом, во втором – усложнять устройство калибратора чередующимися по длине калибрующей втулки участками охлаждения и вакуумирования.

Раздувание сжатым воздухом позволяет создавать внутри трубы высокое давление (0,05-0,2 МПа). Этот способ калибровки используют при производстве труб диаметром более 100 мм и толщиной стенки более 5 мм. Применение пробки ухудшает качество внутренней поверхности трубы и увеличивает силу ее трения по калибратору.

Вакуумная калибровка исключает появление дефектов на внутренней поверхности трубы изделия, но так как предельное значение давления раздува не превышает 0,05 МПа, ее используют для тонкостенных шлангов и реже — труб.

Упрощенная схема калибрующего устройства по наружному диаметру с использованием сжатого воздуха представлена на рис. 9.4.

Рис. 9.4 Устройство для калибровки труб по наружному диаметру.

Более детальная схема калибрующего устройства по наружному диаметру с использованием сжатого воздуха представлена на рис. 9.5.

Рис. 9.5 Схема калибрования трубы внутренним давлением ∆q.

1 — головка; 2 — дорн; 3 — калибрующая втулка; 4 – корпус с охлаждающей водой; 5 — трос; 6 — пробка.

Такое устройство состоит из втулки с внешней водяной рубашкой. Отверстие втулки расточено по наружному диаметру изготавливаемой трубы с учетом допуска на усадку после окончательного охлаждения. Вся конструкция устанавливается перед головкой, точно по её оси. Головка может быть прямоточной, угловой или офсетной. Необходимо добиться, чтобы потери тепла между головкой и калибрующим устройством были минимальными.

В процессе экструзии труба, конец которой закупорен, движется через калибрующую втулку и одновременно раздувается воздухом, подаваемым через отверстие в дорне. Таким образом, наружная поверхность трубы скользит по внутренней поверхности втулки и одновременно прижимается к ней давлением воздуха. Рабочее давление воздуха зависит от диаметра и толщины стенки трубы и от вязкости материала. Наружный слой стенки трубы охлаждается во втулке до такого состояния, когда труба становится достаточно жесткой и не изменяет своих размеров. Окончательное охлаждение на всю толщину стенки осуществляется путем пропускания трубы через водяную ванну или душ [4].

Схема калибрующего устройства по наружному диаметру с использованием вакуума представлена на рис. 9.6.

При калибровке по внутреннему диаметру калибратор (рис. 9.7) крепится непосредственно к дорну головки. По трубке, проходящей через дорн, в него подается охлаждающая вода. Труба, протягиваемая по калибратору, охлаждается и разглаживается. Используя этот метод, можно получать изделия с толщиной стенки до 0,2 мм и с сечением любой формы, соответствующей конфигурации, соответствующей конфигурации формующей щели головки.

Рис. 9.6 Схема вакуумкалибровки трубы:

1 — головка; 2 — дорн; 3 — изделие; 4 — калибрующая втулка; 5 — полости охлаждения

Рис. 9.7 Схема калибровки по внутреннему диаметру трубы:

1— головка; 2 — калибратор; 3 — трубка для холодной воды; 4 — изделие.

Физико-химическая особенность калибрования состоит в том, что для придания калибруемому изделию требуемой формы с последующим ее сохранением процесс должен начинаться при температуре, близкой к температуре плавления термопласта, а заканчиваться, когда расплав затвердевает, то есть при температуре ниже температуры размягчения Т₂ < Т_р. В связи с этим калибратор располагается в непосредственной близости от головки на расстоянии 30-100 мм. Скольжение трубы по калибрующей втулке сопровождается интенсивным теплоотводом и охлаждением изделия.

При калибровании изделий следует избегать быстрого их охлаждения, чтобы свести к минимуму остаточные напряжения и неравномерность усадки, нередко являющиеся причиной образования микротрещин.

Таким образом, необходимо тщательное согласование толщины стенки изделия, скорости ее отвода от головки, длины калибрующей втулки и теплофизических свойств перерабатываемого полимерного материала (теплопроводность, температуропроводность).

Для более равномерного охлаждения трубы внутрь нее также

через дорн впрыскивается водяной туман. В этом случае тепло отводится не только через калибрующую втулку, но и внутрь изделия.