Объяснение экструзионной головки: функции, типы, материалы, выбор и обслуживание

Что такое экструзионная головка?

Экструзионная экструзионная головка представляет собой прецизионный блок распределения потока, установленный на разгрузочном конце одношнекового или двухшнекового экструдера. При производстве кабелей он оборачивает расплавленный полимер вокруг движущегося проводника непрерывным концентрическим слоем без появления линий сварки, мертвых зон или температурных градиентов.

Его работа не ограничивается формированием. Хорошо спроектированная головка также способствует стабильной работе винта за счет создания противодавления, выравнивает колебания давления и температуры, исходящие от винта, и поддерживает течение расплава с одинаковой скоростью по всей окружности проводника.

Что он делает на линии экструзии кабеля

• Равномерно распределяет расплав вокруг провода или жилы кабеля.
• Контролирует соотношение толщины стенки посредством геометрии матрицы и наконечника.
• Сохраняет концентричность на скоростях выше 1000 м/мин.
• Создает достаточное противодавление, чтобы обеспечить стабильную производительность винта.
• Поддерживает однородную температуру полимера по всему каналу потока.

Ключевые компоненты экструзионной головки

Хотя конструкции головок различаются у разных производителей машин, основные элементы одинаковы. Каждый компонент выполняет определенную задачу, и небольшой износ или ошибка в выравнивании любого из них сразу же проявляется в готовом кабеле.

Эти части работают вместе как система. Если направляющий сердечник отцентрирован, но кольцо матрицы изношено на 0,02 мм с одной стороны, изменение толщины стенки может превысить /-0,03 мм на тонком слое FEP, чего достаточно, чтобы сдвинуть емкость за пределы требований заказчика.

Вы можете увидеть, как каждый из них вписывается в полную проводную линию, в нашей предыдущей разбивке. компоненты, из которых состоит экструдер .

Как работает экструзионная головка

Расплав поступает в головку из фланца экструдера, проходит через разделительную пластину, а затем обтекает распределитель. Распределитель перераспределяет полимер из кругового потока в кольцевое кольцо, окружающее направляющий наконечник. Проводник проходит через центр головки, а плашка на выходе контролирует конечный диаметр.

Три переменные конструкции имеют наибольшее значение:

• Длина участка : прямой участок на выходе из матрицы. Более длинный участок стабилизирует поток, но увеличивает перепад давления.
• Угол уклона : конус, ведущий к земле. Слишком крутой угол приводит к сильному сдвигу и нагреву; слишком мелкий конус приводит к образованию толстого и медленно движущегося пограничного слоя.
• Баланс каналов потока : путь расплава должен быть симметричен вокруг проводника. Даже разница в длине канала в 10% создает ощутимую разницу в толщине.

Для высокотемпературной изоляции FEP типичная температура плавления составляет от 380 до 420°C. Стальное кольцо диаметром 100 мм может расширяться примерно на 0,4 мм при переходе от комнатной температуры к рабочей температуре, поэтому головке необходимо дать возможность достичь полного теплового равновесия, прежде чем будет произведена окончательная регулировка концентричности.

Расплав выходит в виде трубки, размер которой больше проводника. Затем экструдированную трубку вытягивают до необходимого конечного диаметра. Взаимосвязь между геометрией матрицы, просадкой и скоростью вытягивания определяет окончательную толщину стенки.

Типы экструзионных головок и их применение

Различные конструкции кабелей требуют разных концепций головок. Выбор влияет не только на стоимость инструмента, но также на допуск толщины стенки и максимальную скорость линии, которую вы можете достичь.

Напорные головки

В головке напорного типа расплавленный полимер встречается с проводником внутри головки и выходит в виде связанного слоя. Такая конструкция обычно используется для оболочек и оболочек, где требуется сцепление между полимером и жилой кабеля. Давление удерживает полимер в контакте с поверхностью проводника.

Резьбовые головки трубчатого типа

В головке трубчатого типа сначала формируется трубка расплавленного полимера, а затем прикладывается к проводнику после выхода из головки, часто с помощью вакуума. Этот тип предпочтителен для тонких слоев изоляции, поскольку он снижает растягивающее напряжение на проводнике и обеспечивает более высокую скорость линии.

Высокотемпературные головки для FEP и PFA

Фторполимерам необходим устойчивый к коррозии путь потока и точный контроль нагрева. Головка должна быть изготовлена ​​из материалов, выдерживающих непрерывную эксплуатацию при температуре 400°C и выше без образования накипи. Gemwell объединяет свои Высокотемпературный экструдер для изоляции жил из FEP/PFA с головкой, которая удерживает отклонение температуры расплава в пределах /-5°C, что критично, когда толщина стенки всего 0,09 мм .

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 →

Пенообразующие головки

Процессы химического вспенивания требуют тщательно контролируемого профиля давления через головку, чтобы пенообразователь не расширялся преждевременно. Давление напора должно оставаться достаточно высоким, чтобы подавить расширение газа до тех пор, пока расплав не покинет фильеру. Вот почему в линиях с вспененной изоляцией из ПЭ/ПП/ПУ используется головка специальной геометрии вместо головки с твердой изоляцией.

Многослойные и коэкструзионные головки

Для многослойных кабелей, таких как изоляция из вспененного материала или конструкции со склеенной оболочкой, требуется головка для совместной экструзии, которая объединяет два или более потоков расплава в одном канале. Геометрия головки должна сохранять параллельность и однородность каждого слоя до их слияния, а на границе между слоями не должно быть выступов или волнистости.

Крестовина против сквозной конструкции

В большинстве линий изоляции и оболочки кабелей используется траверса, в которую проводник входит под углом 90° к оси экструдера. Прямоточные головки чаще используются для экструзии стержней и профилей и редко используются для покрытия проволоки. Изгиб траверсы на 90° является потенциально мертвой зоной, поэтому канал потока должен быть спроектирован с большими радиусами и плавными переходами, чтобы избежать деградации полимера.

Материалы, используемые в конструкции головки

Выбор материала для головки сводится к трем требованиям: износостойкость, коррозионная стойкость и стабильность размеров при рабочей температуре.

• Инструментальная сталь H13 является наиболее широко используемым материалом для изготовления корпусов, поскольку он сохраняет твердость до 500°C и обладает хорошей ударной вязкостью.
• легированная сталь 4140 используется для более крупных тел, которые не подвергаются сильному износу, но имеют преимущества за счет более легкой обработки.
• Нержавеющие стали такие как 17-4 PH или 431, используются для поверхностей потока, подвергающихся воздействию фторполимеров.
• Азотирование или хромирование. улучшает износостойкость. Азотированная поверхность H13 может достигать твердости более 1000 HV.
• Вставки из карбида вольфрама используются в зонах с наибольшим износом, таких как матрица на высокоскоростных линиях FEP.

Для повседневных сердечников из ПВХ, ПЭ, ПП или ПУ можно использовать один и тот же корпус головки из инструментальной стали, но обработка поверхности потока и допуски по-прежнему должны соответствовать условиям применения. Сборка Gemwell завершена Экструдеры для изоляции проводов с твердой жилой из ПВХ/ПЭ/ПП/ПУ с головками, соответствующими диапазону мощности винта и диапазону размеров проволоки, которую вы планируете использовать.

Производители экструзионных линий для производства изоляции жил из ПВХ/ПЭ/ПП/ПУ, завод - 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 →

Для LSZH и других высоконаполненных компаундов коррозия и абразивный износ более агрессивны, чем для чистых полиолефинов. Головка, которая хорошо работает для полиэтилена, может показать значительный износ плашки в течение шести месяцев при LSZH, особенно если содержание минерального наполнителя превышает 40%.

Факторы, влияющие на производительность головки

Производительность головки зависит от реологии расплава, геометрии инструмента и практики эксплуатации. Наиболее влиятельными факторами являются:

Помимо этого, необходимо учитывать скорость линии и коэффициент просадки. Если коэффициент вытяжки слишком высок, расплав чрезмерно растягивается между матрицей и проводником, что приводит к сужению и изменению диаметра.

Как выбрать правильную экструзионную головку

Выбор головки не является отдельным решением от выбора экструдера. Головка должна соответствовать диаметру винта, производительности, семейству полимеров и конструкции кабеля. Головка, которая слишком велика для маленького экструдера, приводит к длительному времени пребывания; слишком маленький напор приводит к чрезмерному падению давления и высокой температуре плавления.

Контрольный список выбора

1. Определите конструкцию кабеля: сплошная изоляция, вспененная изоляция или оболочка.
2. Подтвердите семейство полимеров и максимальную температуру обработки.
3. Определите диапазон толщины стенки и требуемый допуск на концентричность.
4. Определите максимальную скорость линии и соответствующую производительность расплава.
5. Проверьте диаметр шнека экструдера и размеры фланца.
6. Выбирайте между головкой напорного и трубчатого типа в зависимости от структуры слоев.

Если вы используете несколько изоляционных материалов в одной мастерской, рассмотрите модульную конструкцию головки, которая позволяет заменять только направляющий наконечник и плашки вместо замены всей головки.

Для слоев оболочки и толстостенной оболочки компания Gemwell рекомендует использовать головку отдельной конструкции, поскольку требования к потоку для изоляционного слоя толщиной 0,3 мм полностью отличаются от требований к потоку для оболочки толщиной 1,5 мм. Наш Экструдеры для проводов и кабельных оболочек LSZH/XLPE/TPE/TPU используйте канал потока большего размера и другой подход к матрице, чтобы избежать чрезмерного давления при высокой производительности.

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 →

Более подробную информацию о размерах головы для многослойных курток см. в нашей статье. База знаний о машинах для экструзии кабельной оболочки , в котором сравниваются конструкции и типичные геометрии инструментов.

Техническое обслуживание и распространенные проблемы с головкой

Головка может месяцами работать без внимания, но когда возникают проблемы, они, как правило, возникают внезапно. Наиболее распространенными симптомами являются изменение толщины стенок, черные точки, линии течения и шероховатость поверхности.

Профилактическое обслуживание

• Разбирайте головку и очищайте проточные поверхности после каждой расширенной кампании.
• Осмотрите площадку и наконечник направляющей на наличие царапин и закруглений кромок.
• Перед повторной сборкой отполируйте поверхности потока до Ra 0,4 мкм или лучше.
• Проверьте ленты нагревателей на наличие холодных участков и замените термопары калиброванными.
• После достижения рабочей температуры повторно затяните болты головки до рекомендованных значений.

Полный График регламентной эксплуатации, технического обслуживания и ремонта экструзионных машин поэтому головку следует включать в качестве отдельного объекта контроля, поскольку она изнашивается иначе, чем шнек и цилиндр.

Распространенные проблемы и их исправления

Часто задаваемые вопросы об экструзионных головках

В чем разница между экструзионной матрицей и экструзионной головкой?

Головка представляет собой законченный узел, распределяющий расплав, а сама матрица обычно представляет собой сменное кольцо на выходе, определяющее окончательный внешний диаметр. На повседневном рабочем языке операторы часто говорят «матрица», имея в виду всю головку, но при проектировании оснастки это различие имеет значение, поскольку матрица — это лишь одна из нескольких частей, которые контролируют геометрию.

Можно ли использовать одну и ту же головку для твердой и пенопластовой изоляции?

Не обычно. Для пенопластовой изоляции требуется профиль давления, который удерживает вспенивающий агент в сжатом состоянии до тех пор, пока расплав не выйдет из головки. Твердая изоляция не нуждается в этом ограничении. Использование пенообразующей головки для твердых слоев может создать избыточное давление и шероховатую поверхность; использование твердой головки для вспенивания может привести к преждевременному расширению внутри канала.

Как часто следует очищать экструзионную головку?

Интервал очистки зависит от полимера. Термопластичные материалы, такие как ПВХ, имеют тенденцию медленно разлагаться, поэтому может потребоваться протирание головы каждые одну-две недели. Фторполимеры и высоконаполненные компаунды LSZH требуют более частых проверок, а любая остановка более чем на 20 минут или видимое повышение давления является поводом открыть головку и осмотреть поверхности потока.

Что является причиной эксцентричной изоляции в кабельном экструдере?

Эксцентричная изоляция чаще всего возникает из-за смещения направляющего сердечника, изношенного плашки или смещения проводника-направляющей трубки. Это также может быть связано с неравномерной температурой нагревателя вокруг головки, что создает разницу вязкости между противоположными сторонами канала потока.

Имеют ли значение материалы головки штампа для безгалогенных компаундов с низким содержанием дыма (LSZH)?

Да. Соединения LSZH часто имеют высокое содержание минеральных наполнителей и образуют кислые продукты разложения. Стандартная головка H13 изнашивается быстрее и может подвергнуться коррозии. Поверхности потока из азотированной или нержавеющей стали являются более надежным выбором для LSZH, особенно при высокой производительности.

Как узнать, не слишком ли велика моя фильерная головка для экструдера?

Основными показателями являются время пребывания и падение давления. Если вы видите длительную задержку между изменением цвета и появлением нового цвета на выходе или если давление расплава в головке слишком низкое, чтобы стабилизировать шнек, возможно, канал потока слишком велик для данного применения.

Заключение

Экструзионно-фильерная головка — наименее заметная, но наиболее влиятельная часть линии экструзии кабеля. Он определяет, может ли высокоскоростная линия обеспечивать строгий допуск по толщине стенки, чистую поверхность и стабильный диаметр без постоянного вмешательства оператора.

При выборе нового экструдера оцените фильерную головку так же внимательно, как шнек и привод. Сопоставьте его с семейством полимеров, диапазоном толщины стенок и максимальной скоростью линии. Затем контролируйте рабочие переменные: температуру расплава, давление напора, выравнивание инструмента и состояние поверхности.

Если вы преследуете проблему допуска в существующей линии, начните исследование с головки. Во многих случаях винт не является первопричиной; изношенная или смещенная головка . Gemwell проектирует каждый экструдер с учетом конкретной головки и набора инструментов, поэтому производители кабелей используют наши линии для применений, где важна постоянная геометрия.