Пренапрежение на екструдера: Защо продукцията от екструдиране се увеличава и намалява — и как да го поправите

• Пренапрежение на екструдера: Защо продукцията от екструдиране се увеличава и намалява — и как да го поправите

  Theвинтскоростта е стабилна. Температурите на цевта изглеждат стабилни. И все пак екструдатът, идващ от матрицата, се държи така, сякаш някой многократно отваря и затваря клапан. В един момент материалът изтича. Тогава потокът отслабва. Малко по-късно отново се повишава.

  Операторите могат да видят и друга група проблеми:

  • Следи от газ по повърхността на продукта
  • Неправилни вдлъбнатини или ями
  • Видими мехурчета
  • Пулсиращ разряд
  • Налягането на стопилката се движи нагоре и надолу
  • Колебания в дебелината на филма или тръбата
  • Лоша цветна мастърбач дисперсия

  Разочароващото е, че очевидните настройки може да изглеждат напълно нормални. Температура: стабилна. Обороти на винта: стабилни. Така че защо изходът от екструзията все още е нестабилен?

  Това състояние обикновено се нарича бум на екструдера, флуктуация на производителността на екструдиране или флуктуация на налягането на стопилката. Основната причина не винаги е скоростта на винта или температурата. Понякога истинският проблем е, че системата за екструдиране не може да поддържа стабилен баланс между захранване, топене, обезгазяване, смесване, изграждане на налягане и поток на матрицата.

  

• Как всъщност изглежда издуването на екструдера?

  Стабилният процес на екструдиране трябва да се държи като:
  Стабилно захранване → Стабилно топене → Стабилно налягане → Стабилен изход

  Ускоряването се държи по-скоро като:
  Висок дебит → Нисък дебит → Голям дебит → Нисък дебит

  Понякога флуктуацията е очевидна при матрицата. Изглежда, че екструдатът пулсира: силен изблик на материал, след това слаб разряд, след това още един силен изблик.

  Друг път първото предупреждение се появява на повърхността на продукта.

  Типични повърхностни дефекти

  • Газови ивици
  • Мехурчета
  • Неправилни ями
  • Повърхностни депресии
  • Лоша равномерност на повърхността

  Тези дефекти могат да показват задържан газ, влага, летлив материал, нестабилно топене или променливо налягане на стопилката.

  1. Започнете с хранене – но не спирайте дотук

  Първата проверка все още трябва да бъде бункерът и хранилката.

  • Мост на бункера
  • Плъх дупка
  • Нестабилна хранилка
  • Променлива насипна плътност
  • Високо или непостоянно повторно смилане
  • Лош поток на суха смес
  • Неправилни пелети

  Ако винтът получава материал непоследователно, изходът в крайна сметка ще варира.

  Но ако подаването, оборотите на шнека и температурата на цевта са стабилни, докато изпускането все още пулсира, започнете да гледате по-надолу по течението. Това е мястото, където топенето, дегазирането, изграждането на налягане и състоянието на шнека/цевта стават все по-важни.

  2. Ниското налягане на топене също може да създаде проблеми

  Операторите обикновено се притесняват от твърде голям натиск. Но при някои процеси на екструдиране твърде малкото ефективно съпротивление надолу по веригата също може да причини проблеми.

  Стоилката се нуждае от достатъчно пълнене и налягане през системата на шнека и матрицата надолу по веригата, за да се поддържа контролиран транспорт на стопилката, хомогенизиране, обезгазяване, смесване и крайно дозиране.

  Когато налягането е твърде ниско, възможните симптоми включват:

  • Лошо уплътняване на стопилката
  • Непълна дегазация
  • Газ, уловен в стопилката
  • Мехурчета или газови ивици
  • Лош външен вид на повърхността
  • Слабо смесване
  • Нестабилност на изхода

  Ключовият момент не е „по-големият натиск винаги е по-добър“. Системата за екструдиране се нуждае от достатъчно контролирано съпротивление, за да поддържа стабилно пълнене, смесване, обезгазяване и дозиране.

  3. Защо много ниското съпротивление може да навреди на смесването

  Представете си винт, който просто избутва материал напред с много малко съпротивление надолу по веригата. Стоилката се движи бързо, но може да има недостатъчно задържане, запълване или деформация в зоните, предназначени за хомогенизиране.

  За цветен мастербач, пълнители и многокомпонентни формули резултатът може да бъде:

  • Цветни ивици
  • Лоша дисперсия
  • Локални концентрационни разлики
  • Непостоянна температура на топене
  • Нестабилни свойства на продукта

  Това не означава, че трябва да създадете възможно най-голямо обратно налягане. Това означава, че винтът, смесителната секция и съпротивлението надолу по веригата трябва да работят заедно.

  4. Контролираното съпротивление може да помогне за стабилизиране на потока

  В машини, оборудвани с подходящо устройство за контрол на налягането на топене или обратното налягане, може да се използва контролирано ограничение за промяна на налягането надолу по веригата.

  Концептуално:
  Нестабилен поток с ниско съпротивление: Винт → Газ / лошо смесена стопилка → Пулсиращ изход
  Зона на контролирано налягане: Винт → Контролирано съпротивление → Хомогенна стопилка под налягане → Стабилен изход

  Когато се прилага правилно, контролираното обратно налягане може да помогне:

  • Увеличете пълненето на стопилката
  • Подобрете стабилността на налягането
  • Поддържа смесване
  • Намаляване на нискочестотните изходни колебания
  • Подобрете уплътняването на стопилката
  • Създайте по-равномерен поток на матрицата

  Мислете за зоната на топене под налягане като за малък буферен резервоар. Вместо всяка малка флуктуация от винта да достига незабавно до матрицата, част от тази вариация може да бъде заглушена, преди материалът да излезе.

  

  5. Никога не използвайте обратното налягане, за да скриете истинския проблем

  Ако производителността се увеличава поради свързване на бункера, износен шнек и цилиндър, неправилна геометрия на шнека, лош контрол на температурата, блокирано сито или лоша консистенция на материала, простото увеличаване на противоналягането може временно да скрие симптома, вместо да реши причината.

  Преди да увеличите съпротивлението, попитайте: Защо системата се нуждае от повече съпротивление, отколкото преди?

  6. Прекомерното противоналягане може да причини термично разграждане

  Обратното налягане е полезно само в правилния прозорец за обработка. Твърде голямото ограничение може да увеличи работата на винта, скоростта на срязване, температурата на стопилката, времето на престой и вътрешната рециркулация.

  PVC
  PVC има относително тесен прозорец за обработка и е чувствителен към прекомерна температура и срязване. Твърде голямото ограничение може да допринесе за пожълтяване, тъмни частици, изгаряне, разграждане на материала и отлагания.

  PLA и други чувствителни към разграждане материали
  PLA и други чувствителни към топлина полимери изискват внимателен контрол на температурата на стопилката, времето на престой, влагата и срязването. За тези материали: повече противоналягане не означава автоматично по-добра обработка.

  7. Регулирайте обратното налягане бавно - никога насилствено

  Ако машината е оборудвана с регулируем клапан за налягане на топене или обратно налягане, регулирането трябва да става постепенно. Наблюдавайте налягането на стопилката, температурата на стопилката, натоварването на двигателя, производителността, повърхността на продукта и поведението на отдушника.

  Регулирайте на малки стъпки в рамките на разрешения диапазон на налягане от производителя на машината. За оборудване с достатъчно фино управление, промени от порядъка на 1-2 бара наведнъж могат да бъдат полезни като стъпка за наблюдение, но това не трябва да се третира като универсална настройка за всеки екструдер.

  Принципът е:
  Регулирайте малко → изчакайте стабилизиране → наблюдавайте → коригирайте отново

  8. Материалите с висок пълнител се нуждаят от допълнително внимание

  Ако обработвате PVC с високо съдържание на CaCO3, PE/PP с минерален пълнеж, WPC, мастербач за пълнител или рециклирани съединения със силно замърсяване, самите компоненти за контрол на налягането също могат да се износят.

  Високото натоварване с минерален пълнител може да увеличи абразивното износване на:

  • Винтови полети
  • Отвор на цевта
  • Вентилни повърхности
  • Ограничения на потока
  • Сменяеми вложки

  Ако клапанът за контрол на налягането постепенно загуби способността си да регулира потока, процесът на екструзия може отново да стане нестабилен.

  За приложения с високо съдържание на пълнеж, проверете клапана, ограничителя, канала за топене, пакета сита и входа на матрицата за абразивно износване или отлагания. Преди спиране следвайте одобрената от доставчика на машината и материалите процедура за прочистване. За съединения, склонни към разграждане, натрупване или тежки отлагания на пълнител, правилното продухване може да намали оставащия материал в тесните канали на потока.

  9. Нестабилното обезгазяване може да изглежда като издуване

  Ако вашият екструдер има вентилационен отвор или вакуумен порт, наблюдавайте го внимателно.

  • Вентилационният порт многократно се наводнява
  • Топилката се издига и пада във вентилационния отвор
  • Често пренасяне на материала
  • Видимото отделяне на газ се променя циклично
  • Мехурчетата на продукта се появяват заедно с колебания в налягането

  Ако поведението на отдушника се промени значително, докато материалът и работните настройки остават същите, проучете състоянието на топене, пълненето на винта, геометрията на отдушника, ограничението надолу по веригата и износването на винта.

  10. Износването на винта и цевта може да унищожи способността за изграждане на налягане

  Тъй като износването на винта и цевта се увеличава, просветът от полет до цев нараства. Повече стопилка може да изтече назад.

  вместо:
  Въртене → Изпомпване напред → Налягане

  получавате все повече:
  Въртене → Вътрешен теч → Загубена ефективност на изпомпване

  Типичните симптоми включват:

  • Същият кг/ч изисква по-високи обороти
  • Специфичният добив намалява
  • Налягането на главата става трудно за изграждане
  • Изходът започва да се колебае
  • Необходимо е увеличаване на регулирането на противоналягането
  • Температурата на стопилката се повишава
  • Консистенцията на продукта се влошава

  Практически тест: Може ли екструдерът все още да създава натиск?

  При безопасни, контролирани работни условия и в границите на OEM налягане, сравнете днешната способност за изграждане на налягане с историческите данни.

  Пример:
  Преди: 60 rpm → 180 бара стабилно
  Сега: 60 ​​rpm → 140 bar

  След това контролираното съпротивление надолу по веригата се увеличава леко, но налягането все още се повишава много малко.

  Ако материалът е един и същ, температурата на топене е сравнима, екранът е чист, състоянието на матрицата е непроменено и сензорът за налягане функционира, това силно предполага, че винтът губи ефективно уплътняване и способност за изпомпване.

  Правилният прозорец за обратно налягане

  Целта не е минимално налягане, нито максимално налягане. Това е стабилно налягане при обработка.

  Зона на налягане	Типичен резултат
  Твърде ниско	Лошо пълнене / слаба хомогенизация / възможно нестабилно обезгазяване / колебания на потока
  Правилно	Стабилна стопилка / добро смесване / контролирана дегазация / стабилна производителност
  Твърде високо	Висока топлина на срязване / по-висока енергия / прекомерно време на престой / риск от разграждане

  

  Раздуването на екструдера: по-бърза диагностична матрица

  Симптом	Първа област за разследване
  Изходни импулси заедно с фидер	Бункер / хранене
  Мехурчета + газови ивици + нестабилен изход	Влага / обезгазяване / налягане
  Отдушник многократно наводнява	Баланс за топене / пълнене / налягане
  Цветната мастербач е лошо смесена	Смесителна секция / резиденция / устойчивост на процеса
  Пренапрежението се влошава при високи обороти	Капацитет на топене/шнекова конструкция
  Температурата на топене се колебае	Контрол на отопление/охлаждане
  Налягането нагоре по веригата продължава да се увеличава	Ограничение на екрана / матрицата
  Същата мощност изисква по-високи обороти	Износване на винта и цевта
  Налягането не може да се изгради както преди	Клирънс / ефективност на изпомпване
  По-голямото противоналягане временно стабилизира потока	Проучете защо естественото налягане/смесването е отслабнало

  Как PIPLL отстранява този тип проблем

  Когато клиент ни каже: „Потокът на екструдиране продължава да се движи нагоре и надолу“, ние не препоръчваме незабавна смяна на винта. Разделяме системата на пет етапа:

  • Подаване — Постоянно ли постъпва материал?
  • Топене — Може ли шнекът да стопи твърдите вещества с необходимата скорост?
  • Дегазиране — Могат ли уловените газ, влага или летливи вещества да излязат правилно?
  • Смесване и изграждане на налягане — Има ли достатъчно контролирано пълнене и съпротивление за хомогенно подаване на стопилка?
  • Състояние на винта и цилиндъра — Увеличеният просвет намалява ли уплътняването и ефективността на изпомпване?

  Възможни PIPLL решения

  • Оптимизирана геометрия на шнека — за несъответстващ капацитет на захранване, топене или дозиране.
  • Бариерен винт — за приложения, при които контролираното топене е ограничаващият фактор.
  • Персонализирана секция за смесване — за лошо хомогенизиране на цвят, пълнител или добавка.
  • Набраздена захранваща цилиндър + пасващ винт — за PE / HDPE приложения, ограничени от транспортиране на твърди частици.
  • Устойчив на износване винт и цилиндър — за високопълнежни, рециклирани или абразивни съединения.
  • Биметални / линейни решения — за приложения, при които многократното абразивно износване скъсява експлоатационния живот.

  

  Не решавайте проблема с пренапрежението, като завъртите едно копче

  Когато потокът внезапно стане нестабилен, е изкушаващо да регулирате температурата, скоростта на винта и обратното налягане многократно. Това прави диагнозата по-трудна.

  По-добра последователност е:
  Захранване → Тенденция на налягането → Поведение на отдушника/газа → Температура на топене → Съпротивление на екрана и матрицата → Специфичен изход → Състояние на винта и цевта

  Само тогава трябва да промените дизайна на компонента.

  Вашият екструдер пулсира ли, въпреки че оборотите и температурата са стабилни?

  Изпратете PIPLL:

  • Модел екструдер
  • Диаметър на винта / L/D
  • Състав на материала
  • Процент на пълнител или повторно смилане
  • Обороти на винта
  • Текущ изход
  • Исторически стабилен изход
  • Тенденция на налягането на топене
  • Температура на топене
  • Снимки или видеоклипове на поведението на отдушника
  • Снимки на повърхностни дефекти
  • Чертеж на винт/цев, ако е наличен

  Кратък видеоклип, показващ манометъра и изпразването на матрицата по време на един пълен цикъл на пренапрежение, може да бъде особено полезен.

  PIPLL може да помогне да се определи дали нестабилността е свързана с подаване, обезгазяване, смесване, баланс на налягането, геометрия на винта или износване на винта/цевта.

Contact us