Экструзионная крестовина: типы, конструкция, поток материала и влияние на качество кабеля

Где на самом деле решается качество кабельной стены

Строительный провод с ПВХ-изоляцией сечением 0,5 мм² выходит из охлаждающего желоба с разницей в 0,02 мм между самой тонкой и самой толстой точкой на его окружности. Экструдер новый. Комплекс прошел входной контроль. Скорость шнека, температура ствола и скорость лески стабильны. После двух часов устранения неполадок техник открывает крестовину и обнаруживает, что кончик направляющей находится на расстоянии 0,15 мм от центра, поскольку держатель наконечника не был повторно затянут после предыдущей смены цвета. Это единственное небольшое смещение превращает хороший производственный тираж в бракованный кабель.

Экструзионная поперечина — это компонент, который большинство операторов проверяют в последнюю очередь и ругают в первую очередь. Он расположен между цилиндром экструдера и охлаждающим желобом и выполняет последнюю работу по формированию расплавленного полимера вокруг движущегося проводника. Если геометрия траверсы неправильная, никакой регулятор температуры или настройка скорости линии не смогут компенсировать результат.

На практике крестовина определяет три выходных значения: концентричность изоляционного слоя, разброс толщины стены по окружности и качество поверхности экструдата. Эти три значения определяют электрические и механические характеристики готового кабеля.

Что такое экструзионная крестовина и как она работает?

Экструзионная поперечина представляет собой узел распределения расплава, установленный на выпускном конце цилиндра экструдера. Его основная задача — превратить осевое течение расплава, выходящего из винта по прямой линии, в равномерный кольцевой поток вокруг проводника, проходящего через центр головки.

Путь плавления выглядит так. Полимер поступает через входной фланец в задней части головки, попадает на распределитель, разделяется на два или более отдельных канала, воссоединяется внутри кольцеобразной камеры вокруг держателя направляющего наконечника, а затем перемещается по кольцевому выступу между наконечником направляющего устройства и втулкой матрицы. На выходе расплав обволакивает движущийся проводник и втягивается в секцию охлаждения.

Типичная поперечина состоит из следующих частей:

• Корпус и зажимное кольцо, которые фиксируют головку на фланце цилиндра экструдера.
• Распределитель, иногда называемый распределителем или перегородкой, который направляет и разделяет поток расплава.
• Направляющий наконечник, также называемый сердцевинной трубкой, который поддерживает и позиционирует проводник в центре.
• Пластинчатая втулка, определяющая внешний диаметр изоляции или оболочки.
• Радиальные и осевые регулировочные винты для смещения наконечника или матрицы во время настройки концентричности.
• Нагревательные ленты и гнезда термопар для контроля температуры.
• Дополнительные порты для датчиков давления и температуры для мониторинга процесса

Если вам нужно понять, как работает этот узел вместе со шнеком, стволом и системой нагрева, наш подробная разбивка компонентов экструзионной машины объясняет каждый раздел по порядку.

Почему крестовина контролирует больше, чем вы думаете

Большинство инженеров-технологов тратят свой бюджет и внимание на винт и компаунд. Поперечине уделяется гораздо меньше внимания, однако это единственный компонент, который физически формирует расплав в последние миллисекунды перед тем, как он попадет на проводник.

Концентричность и минимальная толщина стенки

Наконечник со смещением от центра создает тонкую стенку с одной стороны и толстую стенку с другой. Тонкая сторона — это та сторона, которая не проходит испытание на диэлектрические свойства, поскольку расстояния между проводником и внешней поверхностью просто недостаточно. При нормальной работе линии хорошо центрированная головка удерживает разброс по толщине внутри расчетного окна кабеля. Когда разброс выходит за пределы этого окна, первой проверкой всегда является механическое центрирование кончика направляющей и матрицы.

Центрирование — это не одноразовая настройка. Каждый раз, когда оператор снимает головку для очистки или меняет комплект наконечников и матриц, центрирование необходимо проверять повторно. Тепловое расширение во время нагрева также немного смещает положение кончика, поэтому хорошая конструкция головки включает в себя регулировочные винты, до которых можно добраться, пока головка горячая.

Равномерность давления и температуры расплава

Крестовина также является теплообменником и небольшим сосудом под давлением. Расплав может находиться внутри головки от нескольких секунд до более минуты, в зависимости от производительности и объема головки. В течение этого времени любой мертвый угол создает медленно движущийся карман из материала, который разлагается, превращается в углерод, а затем отрывается в виде пятнышка на поверхности кабеля.

Разница температур всего в несколько градусов поперек расплава, выходящего из головки, меняет вязкость настолько, что смещается баланс толщины стенок. Поэтому зоны нагрева на крестовине не являются украшением. Каждая зона должна контролироваться независимо, а термопара должна располагаться вблизи канала расплава, а не на внешней поверхности ленты нагревателя.

Отделка поверхности и линии сварки

Когда расплав разделяется на два канала и воссоединяется в камере, два фронта потока образуют линию сварки. Линия сварного шва, которая не спаяна должным образом, имеет немного другую молекулярную ориентацию и иногда выглядит как матовая полоса на поверхности кабеля. Длина площадки, угол входа и температура плавления — все это влияет на то, насколько полно свариваются два фронта. Увеличение длины площадки или уменьшение угла входа дает расплаву больше времени для схватывания перед выходом из матрицы.

Изношенная или поврежденная кромка матрицы образует механическую линию, идущую по всей длине кабеля. Линию невозможно удалить путем регулировки температуры. Единственное решение — отполировать или заменить матрицу. Тот же принцип применим и к наконечнику.

Типы крестовин, которые вы встретите на линиях изоляции и обшивки

Существует три функциональных семейства траверс. Правильное семейство зависит от того, что вы хотите, чтобы произошло на поверхности проводника.

Траверсы нажимного типа

Головки нажимного типа плотно прижимают матрицу к проводнику, поэтому расплав контактирует с поверхностью проводника под давлением до того, как выйдет из матрицы. Это обеспечивает прочное сцепление между изоляцией и проводником, поэтому головки напорного типа доминируют в приложениях с твердой изоляцией, таких как одиночные провода с ПВХ-изоляцией и кабели передачи данных с полиэтиленовой изоляцией.

Траверсы трубчатого типа

Головки трубчатого типа создают трубку расплава, которая сначала выходит из матрицы, а затем вытягивается на проводник с помощью вакуума или давления воздуха. Проводник не касается расплава до выхода из матрицы. Такая конструкция снижает трение и позволяет отличать скорость отдачи сердечника от скорости плавления. Головки трубчатого типа часто используются на линиях оболочки и линиях с вспененной изоляцией, где структура пенопласта должна оставаться неповрежденной.

Многослойные крестовины для совместной экструзии

Многослойные головки подают два или три потока расплава в один корпус головки и объединяют их в одну стенку. Типичная трехслойная конструкция представляет собой экран проводника, изоляцию и изоляционный экран за один проход. Многослойные головки уменьшают занимаемую площадь и длину линии подачи, но требуют тщательной балансировки каждого потока расплава, поскольку давление одного слоя давит на другие перед выходом из головки.

Вы также услышите термины «голова под углом 90 градусов» и «голова под углом 45 градусов». Головка на 90 градусов поворачивает расплав под прямым углом, что делает ее компактной и хорошо подходит для большинства диаметров изоляции. Головка под углом 45 градусов обеспечивает более плавный поворот и предпочтительна для соединений с низкой прочностью расплава, которые имеют тенденцию рваться или ломаться во время поворота, но для нее требуется корпус большей длины и более сложный набор инструментов.

Совместимость материалов меняет конструкцию траверсы

Одна поперечина не может хорошо обрабатывать все соединения. Каждое семейство материалов предъявляет свои требования к геометрии канала, чистоте поверхности, длине фаски и защите от коррозии. Подбор головки к соединению так же важен, как и подбор винта.

В таблице видна четкая закономерность: универсальной головки не существует. Для процессоров из фторполимеров практическим примером является Высокотемпературный экструдер для изоляции жил из FEP/PFA , где траверса имеет коррозионно-стойкие поверхности и имеет стратегию нагрева, подходящую для температуры плавления выше 300 °C.

Экструзионная линия для производства высокотемпературной изоляции жил из FEP/PFA/ETFE/PEEK/PA Manufa Gemwell Electrical Technology Co., Ltd является китайским производителем экструзионной линии для производства высокотемпературной изоляции жил из FEP/PFA/ETFE/PEEK/PA... Посмотреть продукт →

Как оценить производительность крестовины перед покупкой

Независимо от того, покупаете ли вы полную экструзионную линию или сменную головку для существующей машины, применяются одни и те же критерии приемки. Вы не просто покупаете кусок металла. Вы покупаете возможность центрировать инструмент, быстро его очищать и следить за тем, что происходит внутри.

1. Диапазон регулировки центрирования: практичная конструкция обеспечивает радиальное перемещение не менее /- 0,25 мм по каждой оси, с регулировочными винтами, которые можно поворачивать в горячем состоянии.
2. Время замены инструмента: полная замена наконечника и матрицы должна занимать менее 30 минут на линии изоляции, включая зажим и центрирование.
3. Расположение зон нагрева: ищите как минимум две независимо контролируемые зоны на головке с гнездами для термопар, которые крепятся близко к каналу расплава.
4. Порты для приборов: порты для датчиков давления и температуры позволяют отслеживать фактическое состояние расплава, а не гадать по цилиндру.
5. Обработка материала и поверхности: убедитесь, что смачиваемый материал совместим с используемыми вами составами, особенно для высокотемпературных и не содержащих галогенов материалов.
6. Усилия по разборке: меньшее количество болтов, стандартные гаечные ключи и чистое внутреннее отверстие существенно влияют на переключение передач.

Есть еще один момент, который покупатели часто упускают из виду. Крестовая головка соответствует шнеку и цилиндру с точки зрения уровня сдвига и времени пребывания. Если головка слишком мала для выходного винта, расплав перегреется. Если он слишком велик, расплав будет оставаться слишком долго и разлагаться. Вот почему многие опытные покупатели предпочитают оценивать всю экструзионную линию, а не смешивать компоненты от разных поставщиков. Например, для фторполимеров причина, по которой экструзия фторполимеров требует другого подхода к оборудованию, выходит далеко за рамки одной только головы, и мы рассмотрели эти различия в отдельной статье.

Распространенные дефекты крестовины и способы их предотвращения

Линии штамповки

Сплошная тонкая линия на поверхности кабеля обычно возникает из-за поврежденной кромки матрицы, поврежденной кромки наконечника или небольшого кусочка углерода, застрявшего рядом с площадкой матрицы. Линия штампа повторяется под одним и тем же углом при каждом обороте, и ее легко обнаружить под яркой лампой. Решение — снять головку, осмотреть края с помощью лупы и отполировать или заменить поврежденную часть.

Углеродные пятна и гели

Черные точки на изоляции почти всегда являются результатом разрушения материала внутри головки. Деградация начинается в мертвом углу, где расплав перестает двигаться, обугливается, а затем отрывается. Частицы геля имеют аналогичное происхождение, но происходят из нерасплавленного или сшитого материала. Профилактика — геометрия головки без острых углов и процедура очистки, происходящая по графику, а не после жалоб клиента.

Отклонение толщины стенки

Когда толщина медленно меняется в течение нескольких часов, даже если при запуске головка была отцентрирована правильно, причина обычно термическая или механическая. Распространенными причинами являются смещение зоны нагревателя, незакрепленный держатель наконечника или изменение скорости винта из-за изношенных подшипников. Проверка выравнивания головки в начале и середине каждой смены помогает поймать занос, прежде чем он приведет к образованию длинных отбракованных тросов.

Разрушение расплава

Если поверхность становится шероховатой и волнистой при высокой скорости линии, причиной обычно является разрушение расплава. Материал течет быстрее, чем земля штампа может ослабить внутреннее напряжение. Увеличение длины фаски, повышение температуры расплава в технологическом окне или снижение скорости линии могут устранить шероховатость. Правильное решение зависит от материала.

Практические правила технического обслуживания, действующие на реальных производственных линиях:

• Очищайте наконечник и штамп после каждой работы, связанной с цветным составом.
• Перед повторной сборкой осмотрите края контактных площадок с помощью лупы на предмет зазубрин.
• Проверяйте выходную мощность ленты нагревателя и контакт термопары не реже одного раза в неделю.
• Проверяйте центрирование наконечника при каждом запуске, даже после незначительного отключения.
• Используйте правильный чистящий состав при переключении между несовместимыми материалами.

Эти правила кажутся элементарными, но на большинстве производственных линий крестовине уделяется меньше внимания, чем винту. Линия, которая обрабатывает крестовину так же строго, как и винт, будет неизменно обеспечивать лучшую геометрию.

Крестовая головка работает так же, как и вся линия.

Новая крестовина, установленная на старом экструдере, может устранить один симптом и создать другой. Крестовина взаимодействует со всеми остальными частями экструзионной линии: шнек подает расплав, цилиндр контролирует подвод тепла, охлаждающий желоб устанавливает точку замерзания, а система натяжения контролирует натяжение проводника. Если какой-либо из них разбалансирован, выходной сигнал крестообразной головки будет неправильным, даже если сама головка идеальна.

При пуско-наладке линии опытные инженеры начинают с теплового профиля, затем настраивают скорость шнека и только потом регулируют траверсу. Они также измеряют температуру расплава на входе в головку перед регулировкой инструмента, поскольку разница температур в десять градусов меняет вязкость расплава настолько, что центрирование кажется неправильным, даже если инструмент правильный.

Для линий изоляции из ПВХ, полиэтилена или полиуретана практический подход заключается в выборе экструдера, шнек, цилиндр и головка которого спроектированы как одна система. Соответствующая изоляционная линия, такая как Экструдер для изоляции жил из ПВХ/ПЭ/ПП/ПУ поддерживает постоянное время пребывания расплава и дает оператору единый набор параметров для контроля.

ПВХ/PE/PP/PU Core Wire Insulation Extrusion Line Manufacturers, Factory - Gemwe Gemwell Electrical Technology Co., Ltd является китайским производителем экструзионной линии для изоляции проводов с сердечником из ПВХ/ПЭ/ПП/ПУ и фабрикой OEM/ODM, мы ... Посмотреть продукт →

Выдавливание оболочки отличается. Стенка толще, скорость линии часто ниже, а материал может иметь совершенно другой показатель текучести расплава. Инструмент и геометрия головки для обшивки требуют большей распределительной камеры и другой конфигурации площадки. Подробности вы можете прочитать в нашем база знаний по экструзии оболочек проводов и кабелей , а для малодымящих, сшитых, термопластичных эластомеров и полиуретановых материалов оболочки специально разработанным вариантом является Машина для экструдера оболочки кабеля LSZH/XLPE/TPE/TPU .

Производители экструзионных линий для производства оболочек LSZH/XLPE/TPE/TPU, завод - Gemwell Electr Gemwell Electrical Technology Co., Ltd является китайским производителем линий экструзии оболочек LSZH/XLPE/TPE/TPU и заводом OEM/ODM. Мы специализируемся ... Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы

Вот вопросы, которые чаще всего задают руководители кабельных заводов и инженеры-технологи, когда оценивают производительность кроссовера.

Вопрос 1. Какова основная функция экструзионной крестовины?

Крестовина равномерно распределяет расплавленный полимер вокруг проводника и формирует изоляцию или оболочку до необходимого диаметра и концентричности. Он преобразует прямолинейный поток расплава от шнека в равномерный кольцевой профиль потока.

В2. Как узнать, что поперечина вызывает смещение изоляции по центру?

Если самая тонкая точка всегда оказывается под одним и тем же углом по длине кабеля, причина механическая: смещение наконечника направляющей, изношенный держатель наконечника или неравномерная мощность нагревателя на одной стороне головки. Если тонкая точка перемещается по окружности, причина, скорее всего, в секции охлаждения или намотки.

Вопрос 3. В чем разница между траверсой напорного типа и траверсой трубчатого типа?

Головка напорного типа прижимает расплав к проводнику перед выходом из матрицы, обеспечивая прочную адгезию. Головка трубчатого типа образует трубку, которая натягивается на проводник после выхода из матрицы, что защищает проводник и предпочтительна для обшивки и пенопластовой изоляции.

Вопрос 4. Может ли одна крестовая головка обрабатывать ПВХ, ПЭ и ФЭП?

Не с тем же инструментом. Каждое семейство материалов требует разной геометрии потока и обработки поверхности, а диапазон рабочих температур совершенно разный. Использование FEP в стандартной головке из ПВХ может привести к коррозии и серьезным дефектам поверхности.

Вопрос 5. Как часто следует чистить крестовину?

Очищайте головку после каждой смены цвета и всякий раз, когда вы переключаетесь на несовместимые материалы. При обычном производстве проверяйте внутренние поверхности во время каждого планового технического обслуживания, а также проверяйте кончик и кромки матрицы при каждой смене инструмента.

Вопрос 6. Что следует проверить при покупке лески с новой крестовиной?

Проверьте диапазон центровки, время смены оснастки, количество и положение зон нагрева, наличие портов датчиков давления и температуры, смачиваемый материал корпуса головки, наличие запасных наконечников и матриц.

Заключительный вывод

Экструзионная поперечина — это небольшая часть линии, но именно она задает геометрию готового кабеля. Концентричность, разброс толщины стенок, качество поверхности и даже риск разрушения диэлектрика связаны с головкой. Уделите ему такое же внимание, как винту и компаунду.

При оценке новой линии спросите у поставщика характеристики головки: диапазон регулировки, зоны нагрева, защиту от коррозии и время смены инструмента. Эти детали расскажут вам больше о практических возможностях линии, чем одна только номинальная мощность двигателя.