Capul matriței de extrudare explicat: funcție, tipuri, materiale, selecție și întreținere

Ce este un cap de matriță de extrudare?

Un cap de matriță de extrudare este unitatea de distribuție a fluxului de precizie montată la capătul de descărcare al unui extruder cu un singur șurub sau cu două șuruburi. În fabricarea cablurilor, acesta înfășoară polimerul topit în jurul unui conductor în mișcare într-un strat continuu, concentric, fără a introduce linii de sudură, puncte moarte sau gradienți termici.

Sarcina lui nu se limitează la modelare. Un cap de matriță bine proiectat promovează, de asemenea, funcționarea stabilă a șurubului prin crearea de contrapresiune, uniformizează variațiile de presiune și temperatură provenite de la șurub și menține topitura să curgă la o viteză uniformă pe întreaga circumferință a conductorului.

Ce face într-o linie de extrudare a cablurilor

• Distribuie uniform topitura în jurul firului sau miezului cablului.
• Controlează raportul de grosime a peretelui prin geometria matriță la vârf.
• Menține concentricitatea la viteze de peste 1.000 m/min.
• Creează suficientă contrapresiune pentru a face ieșirea șurubului stabilă.
• Menține temperatura polimerului uniformă pe canalul de curgere.

Componentăele cheie ale unui cap de matriță de extrudare

Deși modelele capetelor de matriță diferă între constructorii de mașini, elementele de bază sunt aceleași. Fiecare componentă are o sarcină specifică, iar o mică eroare de uzură sau de aliniere în oricare dintre ele apare imediat în cablul finit.

Aceste părți funcționează împreună ca un sistem. Dacă miezul de ghidare este centrat, dar inelul matriței este uzat cu 0,02 mm pe o parte, variația grosimii peretelui poate depăși /-0,03 mm pe un strat subțire de FEP, ceea ce este suficient pentru a schimba capacitatea în afara cerințelor clientului.

Puteți vedea cum fiecare dintre acestea se potrivește într-o linie de cablu completă în defalcarea noastră anterioară a componentele care alcătuiesc un extruder .

Cum funcționează un cap de matriță de extrudare

Topitura intră în cap de pe flanșa extruderului, trece prin placa de rupere, apoi curge în jurul distribuitorului. Distribuitorul redistribuie polimerul dintr-un flux circular într-un inel inelar care înconjoară vârful de ghidare. Conductorul trece prin centrul capului, iar inelul matriței de la ieșire controlează diametrul final.

Trei variabile de proiectare contează cel mai mult:

• Lungimea terenului : secțiunea dreaptă la ieșirea filierei. Un teren mai lung stabilizează fluxul, dar crește căderea de presiune.
• Unghiul de aspirare : conicul care duce la pământ. Un unghi prea abrupt creează forfecare și căldură ridicate; o conicitate prea mică produce un strat limită gros, cu mișcare lentă.
• Echilibrul flux-canal : traseul de topire trebuie să fie simetric în jurul conductorului. Chiar și o diferență de 10% în lungimea canalului creează o diferență de grosime detectabilă.

Pentru izolația FEP la temperatură înaltă, temperaturile tipice de topire sunt de 380 până la 420°C. Un inel de matriță din oțel de 100 mm se poate extinde cu aproximativ 0,4 mm între temperatura camerei și temperatura de funcționare, astfel încât capul trebuie lăsat să atingă echilibrul termic complet înainte de reglarea finală a concentricității.

Topitura iese ca un tub care este mai mare decât conductorul. Tubul extrudat este apoi tras în jos până la diametrul final necesar. Relația dintre geometria matriței, tragere și viteza de retragere este cea care determină grosimea finală a peretelui.

Tipuri de capete de matriță de extrudare și aplicațiile acestora

Diferite construcții de cabluri necesită concepte diferite de cap de matriță. Alegerea afectează nu numai costul sculelor, ci și toleranța la grosimea peretelui și viteza maximă a liniei pe care o puteți obține.

Capete de matriță de tip presiune

Într-un cap de tip presiune, polimerul topit se întâlnește cu conductorul din interiorul capului și iese ca un strat lipit. Acest design este comun pentru aplicațiile de manta și manta unde este necesară aderența între polimer și miezul cablului. Presiunea menține polimerul în contact cu suprafața conductorului.

Capete de matriță de tip tub

Într-un cap de tip tub, un tub de polimer topit este format mai întâi și apoi aplicat pe conductor după ieșirea matriței, adesea cu asistență în vid. Acest tip este preferat pentru straturile subțiri de izolație deoarece reduce tensiunea de tracțiune asupra conductorului și permite viteze mai mari ale liniei.

Capete de matriță de înaltă temperatură pentru FEP și PFA

Fluoropolimerii au nevoie de o cale de curgere rezistentă la coroziune și un control precis al încălzirii. Capul trebuie să fie realizat din materiale care supraviețuiesc funcționării continue la 400°C sau mai mult, fără detartrare. Gemwell o pereche Extruder de izolație a firului de miez FEP/PFA la temperatură înaltă cu un cap de matriță care menține abaterea temperaturii de topire în /-5°C, adică critic atunci când grosimea peretelui este de numai 0,09 mm .

FEP/PFA/ETFE/PEEK/PA Linie de extrudare de izolație a firului de miez de temperatură înaltă Manufa Gemwell Electrical Technology Co., Ltd este un producător din China FEP/PFA/ETFE/PEEK/PA de linie de extrudare a izolației firelor de miez de temperatură înaltă... Vizualizare produs →

Capete de matriță cu spumă

Procesele chimice de spumare necesită un profil de presiune atent controlat prin cap, astfel încât agentul de suflare să nu se extindă prematur. Presiunea de cap trebuie să rămână suficient de mare pentru a suprima expansiunea gazului până când topitura părăsește matrița. Acesta este motivul pentru care liniile de izolație cu spumă PE/PP/PU utilizează o geometrie dedicată a capului de matriță în loc de un cap de izolație solidă.

Capete multistrat și co-extrudare

Cablurile cu mai multe straturi, cum ar fi izolația cu piele spumă sau structurile de manta lipit, necesită un cap de co-extrudare care combină două sau mai multe fluxuri de topitură într-un singur canal de curgere. Geometria capului trebuie să mențină fiecare strat paralel și uniform înainte de a se îmbina, iar interfața dintre straturi nu trebuie să dezvolte cocoașe sau ondulații.

Crosshead vs. Design direct

Majoritatea liniilor de izolație și de acoperire a cablurilor folosesc o cruce, unde conductorul intră la 90° față de axa extruderului. Capetele drepte sunt mai frecvente pentru extrudarea tijei și a profilului și sunt rareori utilizate în acoperirea sârmei. Cotul de 90° a traversei este un potențial punct mort, astfel încât canalul de curgere trebuie proiectat cu raze generoase și tranziții netede pentru a evita degradarea polimerului.

Materiale utilizate în construcția capetelor de matriță

Alegerile materialelor pentru un cap de matriță se reduc la trei cerințe: rezistență la uzură, rezistență la coroziune și stabilitate dimensională la temperatura de funcționare.

• Oțel pentru scule H13 este cel mai utilizat material pentru caroserie deoarece păstrează duritatea până la 500°C și are o rezistență bună.
• oțel aliat 4140 este folosit pentru corpuri mai mari care nu prezinta uzura severa dar beneficiaza de o prelucrare mai usoara.
• Oțeluri inoxidabile precum 17-4 PH sau 431 sunt utilizate pentru suprafețele de curgere expuse la fluoropolimeri.
• Nitrurare sau cromare îmbunătățește rezistența la uzură. O suprafață nitrurata H13 poate atinge o duritate peste 1.000 HV.
• Inserții din carbură de tungsten sunt utilizate în zonele cu cea mai mare uzură, cum ar fi aterizarea matrițelor pe liniile FEP de mare viteză.

Pentru miezurile de zi cu zi din PVC, PE, PP sau PU, se poate folosi același corp de cap din oțel pentru scule, dar finisajul suprafeței de curgere și toleranțele trebuie să se potrivească în continuare cu aplicația. Gemwell construiește complet Extrudere de izolație din sârmă solidă din PVC/PE/PP/PU cu capete de matriță potrivite cu domeniul de ieșire al șurubului și cu intervalul de dimensiuni ale firului pe care intenționați să îl rulați.

PVC/PE/PP/PU Producători de linii de extrudare pentru izolație de sârmă, fabrică - Gemwe Gemwell Electrical Technology Co., Ltd este un producător de linie de extrudare a izolației sârmei din China din PVC/PE/PP/PU și o fabrică OEM/ODM, noi... Vizualizare produs →

Pentru LSZH și alți compuși puternic umpluți, coroziunea și uzura abrazivă sunt mai agresive decât pentru poliolefinele pure. Un cap care funcționează bine pentru PE poate prezenta o uzură semnificativă a matriței în termen de șase luni pe LSZH, mai ales dacă conținutul de umplutură minerală este peste 40%.

Factoruli care afectează performanța capului de matriță

Performanța capului matriței este rezultatul reologiei topiturii, geometriei sculelor și practicii de operare. Cei mai influenți factori sunt:

Dincolo de acestea, trebuie luate în considerare viteza liniei și raportul de tragere. Dacă raportul de tragere este prea mare, topitura este întinsă excesiv între matriță și conductor, ceea ce duce la variația gâtului și a diametrului.

Cum să selectați capul de matriță de extrudare potrivit

Selectarea unui cap de matriță nu este o decizie separată de selectarea extruderului. Capul trebuie să se potrivească cu diametrul șurubului, viteza de ieșire, familia de polimeri și construcția cablului. Un cap prea mare pentru un extruder mic creează un timp de ședere lung; un cap prea mic forțează o scădere excesivă a presiunii și o temperatură ridicată de topire.

Lista de verificare a selecției

1. Definiți construcția cablului: izolație solidă, izolație spumă sau manta.
2. Confirmați familia de polimeri și temperatura maximă de procesare.
3. Definiți intervalul de grosime a peretelui și toleranța necesară de concentricitate.
4. Determinați viteza maximă a liniei și puterea de topire corespunzătoare.
5. Verificați diametrul șurubului extruderului și dimensiunile flanșei.
6. Alegeți între cap de tip presiune și cap de tip tub în funcție de structura stratului.

Dacă executați mai multe materiale de izolare într-un singur atelier, luați în considerare un design modular al capului care vă permite să schimbați doar vârful de ghidare și inelul matriței în loc să înlocuiți întregul cap.

Pentru straturile de manta și mantaua cu pereți gros, Gemwell recomandă un design separat al capului, deoarece cerințele de curgere pentru un strat de izolație de 0,3 mm este complet diferită de cea a unei mantale de 1,5 mm. Al nostru Extrudere pentru sârmă și cablu LSZH/XLPE/TPE/TPU utilizați un canal de curgere mai mare și o abordare diferită a matriței pentru a evita presiunea excesivă la putere mare.

LSZH/XLPE/TPE/TPU Producători de linii de extrudare a mantalei, fabrică - Gemwell Electr Gemwell Electrical Technology Co., Ltd este un producător din China LSZH/XLPE/TPE/TPU pentru linii de extrudare a tecii și o fabrică OEM/ODM, suntem specializați... Vizualizare produs →

Pentru o privire mai detaliată asupra dimensiunii capului pentru straturile de jachetă, consultați Baza de cunoștințe pentru mașina de extrudare a mantalei cablului , care compară construcții și geometrii tipice de scule.

Întreținere și probleme comune cu capul matriței

Un cap de matriță poate rula luni de zile fără atenție, dar atunci când apar probleme, acestea tind să apară brusc. Cele mai frecvente simptome sunt variația grosimii peretelui, petele negre, liniile de curgere și rugozitatea suprafeței.

Întreținere preventivă

• Dezasamblați capul și curățați suprafețele de curgere după fiecare campanie prelungită.
• Inspectați terenul și vârful ghidajului pentru zgârieturi și rotunjiri ale marginilor.
• Lustruiți suprafețele de curgere la Ra 0,4 µm sau mai bine înainte de reasamblare.
• Verificați benzile de încălzire pentru puncte reci și înlocuiți termocuplurile cu unități calibrate.
• Strângeți din nou șuruburile cu cap la valorile recomandate după atingerea temperaturii de funcționare.

Un complet program de operare, întreținere și reparații de rutină pentru mașinile de extrudare Prin urmare, ar trebui să includă capul matriței ca element de inspecție separat, deoarece se uzează diferit de șurub și cilindric.

Problemăe comune și remedieri

Întrebări frecvente despre capetele matrițelor de extrudare

Care este diferența dintre o matriță de extrudare și un cap de matriță de extrudare?

Capul matriței este ansamblul complet care distribuie topitura, în timp ce matrița în sine este de obicei inelul înlocuibil la ieșire care definește diametrul exterior final. În limbajul zilnic al atelierului, operatorii spun adesea „mor” atunci când se referă la întregul cap, dar în designul sculelor distincția contează, deoarece matrița este doar una dintre câteva părți care controlează geometria.

Poate fi folosit același cap de matriță pentru izolație solidă și izolație cu spumă?

Nu în mod normal. Izolația cu spumă necesită un profil de presiune care menține comprimat agentul de suflare până când topitura iese din matriță. Izolația solidă nu are nevoie de această constrângere. Utilizarea unui cap de spumare pentru straturi solide poate crea o presiune excesivă și o suprafață aspră; utilizarea unui cap solid pentru spumare poate provoca o expansiune prematură în interiorul canalului.

Cât de des trebuie curățat un cap de matriță de extrudare?

Intervalul de curățare depinde de polimer. Materialele termoplastice precum PVC-ul tind să se degradeze lent și pot necesita o ștergere a capului la fiecare una sau două săptămâni. Fluoropolimerii și compușii LSZH foarte umpluți au nevoie de verificări mai frecvente, iar orice oprire de peste 20 de minute sau o creștere vizibilă a presiunii este un motiv pentru a deschide capul și a inspecta suprafețele de curgere.

Ce cauzează izolarea excentrică într-un extruder de cablu?

Izolația excentrică este cauzată cel mai adesea de un miez de ghidare nealiniat, un inel de matriță uzat sau un tub de ghidare conductor nealiniat. De asemenea, poate proveni din cauza temperaturii inegale ale încălzitorului din jurul capului, ceea ce creează o diferență de vâscozitate între părțile opuse ale canalului de curgere.

Materialele capului matriței contează pentru compușii fără halogen (LSZH) cu fum redus?

Da. Compușii LSZH au adesea un conținut ridicat de umplutură minerală și generează produse de descompunere acide. Un cap standard H13 se va uza mai repede și se poate coroda. Suprafețele de curgere nitrurate sau din oțel inoxidabil sunt o alegere mai fiabilă pentru LSZH, în special la rate mari de ieșire.

Cum știu dacă capul meu de matriță este prea mare pentru extruder?

Timpul de rezidență și căderea presiunii sunt principalii indicatori. Dacă observați o întârziere mare între schimbarea culorii și noua culoare care apare la ieșire sau dacă presiunea topiturii la cap este prea scăzută pentru a stabiliza șurubul, canalul de curgere este probabil prea mare pentru aplicare.

Concluzie

Capul matriței de extrudare este cea mai puțin vizibilă, dar cea mai influentă parte a unei linii de extrudare a cablurilor. Acesta determină dacă o linie de mare viteză poate păstra toleranța strânsă a grosimii peretelui, suprafața curată și diametrul stabil fără intervenția constantă a operatorului.

Când selectați un extruder nou, evaluați capul matriței la fel de atent ca șurubul și antrenamentul. Potriviți-l cu familia de polimeri, intervalul de grosime a peretelui și viteza maximă a liniei. Apoi controlați variabilele de funcționare: temperatura topiturii, presiunea capului, alinierea sculelor și starea suprafeței.

Dacă urmăriți o problemă de toleranță într-o linie existentă, începeți investigația la capul matriței. În multe cazuri, șurubul nu este cauza principală; un cap de matriță uzat sau nealiniat este . Gemwell proiectează fiecare extruder în jurul unui cap specific și setului de scule, motiv pentru care producătorii de cabluri folosesc liniile noastre pentru aplicații în care geometria consecventă contează.