What is an extruder? How to set up an extruder?

Ce este un extruder?

Un extruder este un echipament foarte folosit în procesul de fabricație. Este utilizat în principal pentru a modela materialele prime în produse cu forme specifice prin încălzire, topire și extrudare. Acest proces se numește extruzie și este comun să se utilizeze pentru producerea unei varietăți de materiale, inclusiv plastice, produse din cauciuc, metale, alimente și multe altele.

Principiu de funcționare

Principiul de funcționare al extruderului se bazează pe un proces simplu și eficient. Întâi, materialele prime (de obicei materiale granulate) sunt introduse în extruder printr-un sistem de alimentare. În interiorul mașinii, o şaibă rotește și împinge materialul brut într-un cilindru încălzit. Aici, materialul brut este încălzit și topit până la starea de flux extrudabil. În final, materialul topit este extrudat printr-o moartă pentru a forma forma secțiunii transversale dorite, apoi este răcit și solidificat în produsul final.

Componente principale

Extruderul este compus în principal din mai multe componente cheie, cum ar fi sistemul de alimentare, şaiba și cilindrul, precum și moarta.

• Sistemul de alimentare: Responsabil cu transportul materialelor prime spre interiorul extruderului.
• Shaiba și cilindrul: Shaiba rotește în cilindru pentru a comprima, încălzi și topi materialele prime.
• Moarta: Ea determină forma finală a materialului extrudat. Moartele cu forme diferite pot fi proiectate în funcție de cerințele produsului.

Zone de aplicare

• Industria plasticelor: Produce diverse produse din plastic, cum ar fi conducte, foi, filme, etc.
• Industria cauciucului: fabricarea siguranțelor din cauciuc, șuruburi, etc.
• Procesarea metalelor: Extrudarea materialelor metalice pentru utilizare în construcții, automobile și alte domenii.
• Industria alimentară: Produce diverse alimente, cum ar fi fidele, snack-uri, etc.

Gama largă de aplicatii a extruderelor le-a făcut echipamente indispensabile în fabricația modernă, iar eficiența și flexibilitatea lor le fac să joace un rol cheie în diverse industrii. Cu avansarea continuă a tehnologiei, sistemul de design și control al extruderelor se inova constant pentru a se adapta nevoilor schimbătoare ale pieței.

Diferite tipuri de extrudere

Extruderile pot fi împărțite în multe tipuri în funcție de structurile și principiile de funcționare, dintre care extruderile cu o singură şaibă și cele cu două shaibe sunt două tipuri comune.

Extruder cu o singură shaibă

Structura și principiul de funcționare:

Un extruder cu o singură shaibă constă dintr-o shaibă care rotește într-un cilindru. Rotirea shaibei împinge materialul brut spre ieșirea extruderului, unde este încălzit și topit pentru a forma în final forma produsului dorit.

Scopul de aplicare:

Extruderile cu o singură shaibă sunt potrivite pentru procesarea unor materiale relativ simple, cum ar fi pastilele de plastic obișnuite. Ele sunt folosite des în producția de conducte, filme, fire, etc.

Extruder cu două shaibe

Avantaje și scenarii de aplicare:

Un extruder cu două shaibe are două shaibe care lucrează împreună sau rotesc în sens opus una față de cealaltă. Comparativ cu extruderile cu o singură shaibă, extruderile cu două shaibe au o eficiență mai mare de extrudare și o aplicabilitate mai largă. Ele permit amestecarea și procesarea mai uniformă a unei varietăți de materiale, inclusiv amestecuri complexe. Prin urmare, extruderile cu două shaibe sunt folosite extins în industria cauciucului, aliajelor de plastic, alimentelor, echipamentelor medicale și alte industrii.

Compară avantajele și dezavantajele extruderelor cu o singură shaibă:

Comparație cu extruderile cu o singură shaibă, extruderile cu două shaibe au efecte de amestecare mai bune și capacități de producție mai mari. Totuși, structura extruderului cu două shaibe este complexă, iar întreținerea și operarea pot fi relativ complicate. La selectarea tipului de extruder, există compromisuri bazate pe nevoile specifice de producție și caracteristicile materialelor.

Cum se setează extruderul?

Performanța și eficiența de producție a extruderului sunt afectate de mai mulți parametri cheie. Setările corecte ale parametrilor sunt cheia pentru a asigura un proces stabil de extrudare și o calitate excelentă a produsului.

Controlul temperaturii:

Efectul temperaturii de extrudare: Temperatura afectează direct topirea și fluiditatea materialelor brute, ceea ce are un impact important asupra performanței și aspectului produsului final.

Cum se setează: Diferite tipuri de materiale brute și produse pot necesita temperaturi de extrudare diferite. De obicei, extruderile au mai multe zone de încălzire unde temperaturile pot fi setate individual pentru a asigura topirea și formarea corespunzătoare.

Controlul presiunii și debitului:

Importanța presiunii: Presiunea afectează direct viteza de extrudare și forma materialelor brute, având un impact direct asupra dimensiunii și aspectului produsului.

Optimizarea debitului: Optimizarea debitului poate crește eficiența de producție și asigura o extrudare uniformă.

Viteza shaibei

Afectează viteza de extrudare și efectul de amestecare: Viteza de rotație a shaibei afectează direct viteza de extrudare și efectul de amestecare, și trebuie ajustată în funcție de caracteristicile materialelor brute și cerințele produsului.

Metoda de setare: Controlează viteza de rotație a shaibei prin ajustarea vitezei motorului.

Sistemul de răcire:

Controlul vitezei de răcire: Viteza de răcire afectează direct dimensiunea și aspectul produsului. Răcire prea rapidă sau prea lentă poate cauza probleme.

Metoda de setare: Ajustează debitul de apă și temperatura sistemului de răcire pentru a asigura o rată adecvată de răcire.

Designul și ajustarea moartei:

Afectează forma produsului: Designul și ajustarea moartei determină direct forma materialului extrudat și trebuie ajustat cu precizie în funcție de cerințele de design ale produsului.

Metoda de setare: Controlează forma produsului prin ajustarea deschiderii și formei moartei.

Viteza de funcționare a mașinii:

Eficiența de producție: Viteza de funcționare este direct legată de eficiența de producție a extruderului și trebuie setată rațional în funcție de specificațiile produsului și cerințele de calitate.

Presiunea cilindrului:

Afectează topirea materialelor brute: Setarea presiunii cilindrului este direct legată de procesul de topire a materialelor brute în cilindru, și trebuie ajustată în funcție de punctul de topire și fluiditatea materialelor brute.

Setarea corectă a acestor parametri cheie poate crește eficiența de producție a extruderului și asigura o calitate stabilă a produsului. Atunci când ajustezi parametrii, este necesar să monitorizezi atent starea de funcționare a extruderului și să faci ajustări la timp în funcție de situația reală pentru a satisface cerințele de procesare ale diferitelor materiale și produse.

Cum se selectează parametrii shaibei pentru diferite materiale brute?

PC

Caracteristici:

Plastic amorfu, fără punct de topire evident, temperatura de tranziție din vid 140°~150°C, temperatura de topire 215°C~225°C, temperatura de moldeare 250°C~320°C.

Are vâscozitate mare și este sensibil la temperatură. Are o bună stabilitate termică în intervalul normal de temperatură de procesare. Practic nu se degradează dacă rămâne la 300°C pentru o perioadă lungă. Începe să se degradeze când depășește 340°C. Vâscozitatea este mai puțin afectată de rata de tăiere.

Foarte absorbant.

Selectarea parametrilor shaibei:

• L/D are caracteristici de bună stabilitate termică și vâscozitate mare. Pentru a îmbunătăți efectul de plasticizare, trebuie selectat un raport de aspect cât mai mare. Din cauza intervalului larg de temperatură de topire, se folosește o shaibă progresivă. L1=30% din lungimea totală, L2=46% din lungimea totală.
• Raportul de comprimare ε trebuie adaptat la rata de topire din gradientul A, dar rata de topire nu poate fi calculată în prezent. Conform caracteristicilor de procesare ale PC-ului de la topire de la 225°C la 320°C, valoarea gradientului A poate fi relativ medie. Valoarea maximă, când L2 este mai mare, raportul de comprimare obișnuit progresiv ε=2~3.
• Alți parametri cum ar fi e, s, φ și spațiul cu cilindrul pot fi egali cu ceilalți shaibi obișnuiți.

PMMA

Caracteristici:

• Temperatura de tranziție din vid este 105°C, temperatura de topire este mai mare de 160°C, temperatura de degradare este 270°C, iar intervalul de temperatură de moldeare este foarte larg.
• Vâscozitate mare, fluiditate slabă și bună stabilitate termică.
• Absorbție puternică de apă.

Selectarea parametrilor shaibei:

• L/D selectează un șurub gradual cu o rată de aspect de 20 la 22. În funcție de cerințele de precizie ale modelării produsului, în general L1=40% și L2=40%.
• Rata de compresie ε este selectată în general între 2,3 și 2,6.
• Având o anumită hidrofilie, la capătul frontal al șurubului se adoptă o structură cu inel de amestecare.
• Alte parametrii pot fi proiectați în general conform șurubului universal, iar spațiul dintre șurub și butoi nu trebuie să fie prea mic.

PA

Caracteristici:

• Există multe tipuri de plastice cristaline; tipurile diferite au puncte de topire diferite, iar intervalul punctelor de topire este restrâns. Punctul de topire al PA66, cel mai des utilizat, este de 260°C ~ 265°C.
• Vâscozitate scăzută, fluiditate bună, punct de topire relativ evident și stabilitate termică slabă.

Selectarea parametrilor shaibei:

• L/D selectează un șurub mutant cu o rată de aspect de 18 la 20.
• Rata de compresie este selectată în general între 3 și 3,5, dintre care h3=0,07 la 0,08D pentru a preveni dezcompunerea prin încălzire excesivă.
• Datorită vâscozității scăzute, spațiul dintre inelul de neîntoarcere și butoi trebuie să fie cât mai mic, aproximativ 0,05, iar spațiul dintre șurub și butoi este de aproximativ 0,08. Dacă este necesar, în funcție de material, capătul frontal poate fi echipat cu un inel de neîntoarcere, iar nozzle-ul trebuie să fie autoblocant.
• Alte parametrii pot fi proiectați conform șurubului general.

PET

Caracteristici:

• Punctul de topire este de 250℃~260℃, iar temperatura de modelare a PET-ului de tip blow molding este mai largă, aproximativ 255℃~290℃.
• PET-ul de tip blow molding are o vâscozitate mare; temperatura influențează foarte mult vâscozitatea și are o stabilitate termică slabă.

Selectarea parametrilor șurubului

• L/D este în general luat ca 20, distribuția în trei secțiuni L1=50%-55%, L2=20%.
• Utilizați un șurub cu tăietură scăzută și rată de compresie scăzută. Rata de compresie ε este în general de 1,8 la 2. În același timp, tăietura și supraîncălzirea vor cauza colorare sau opacitate h3=0,09D.
• Nu există inel de amestecare la capătul frontal al șurubului pentru a preveni supraîncălzirea și acumularea de material.

PVC

Caracteristici:

• Nu are un punct de topire evident; devine moale la 60℃, devine viscoelastic la 100℃~150℃, se topește la 140℃ și se descompune în același timp, descompunerea fiind rapidă la 170℃; punctul de moliciune este apropiat de punctul de descompunere, iar în timpul descompunerii eliberă gaz HCl.
• Stabilitatea termică este slabă; temperatura și timpul vor cauza descompunerea, iar fluiditatea este slabă.

Selectarea parametrilor shaibei:

• Controlul temperaturii este strict, iar designul șurubului trebuie să fie cât mai scăzut pentru a preveni supraîncălzirea.
• Șurubul și butoiul trebuie să fie rezistenți la coroziune.
• Procesul de injectare trebuie controlat strict.
• În general, parametrii șurubului sunt L/D=16~20, h3=0,07D, ε=1,6~2, L1=40%, L2=40%.
• Pentru a preveni acumularea de material, nu există inel de neîntoarcere, iar conicitatea capului este de 20°~30°, fiind mai potrivită pentru cauciucul moale. Dacă cerințele produsului sunt mai ridicate, se poate utiliza un șurub separat fără secțiune de măsurare. Acest tip de șurub este potrivit pentru PVC dur. Este mai potrivit, iar pentru a coopera cu controlul temperaturii, se adaugă găuri pentru apă sau ulei răcoritoare în interiorul șurubului în secțiunea de alimentare, iar un rezervor pentru apă sau ulei rece se adaugă în exteriorul butoiului. Precizia controlului temperaturii este de aproximativ ±2℃.