氟聚合物导管高速精密挤出工艺是怎么样的?
实际上,选择好的原材料,选择正确的工装设备,仔细调整好挤出工艺,高速度挤出高精度的氟聚合物导管完全是可以做到的。
选择正确的工装材料以提高工装耐腐蚀性能是氟聚合物挤出的要点,通常宜选镍基合金钢,国外通常选INCONEL、MONEL和HASTELLOY,国内有选新三号钢。对于镍基合金钢来说,由于添加了不同组分的CR铬,MO钼,SI硅等元素,耐腐蚀性和钢材的强度是一对矛盾,耐腐蚀性的提高会带来钢材强度的下降,特别是屈服强度和抗扭强度会大幅下降。
根据不同氟聚合物的不同的腐蚀强度,选择不同的镍基合金钢是挤出生产线工装材料设计的关键,例如某品牌的FEP料就只能选INCONEL 718。国外很多客户愿意选用价格较高的INCONEL合金的原因是,在国际的耐腐蚀标准MR-01-75标准中,INCONEL合金是最高标准7级。
螺杆和模头的设计
螺杆设计
氟聚合物的螺杆通常选单螺杆的等距螺杆的分流型螺杆设计,增大螺杆的压缩比可以提高熔体的的强度,减少制品裂纹。
混炼头
氟聚合物的混炼头一般选用SAXTON设计,可以通过改变熔体的流动方向,有效地熔融混合,增进混炼和均化效果。
螺杆和料管是挤出机乃至挤出生产线的核心,螺杆料管的质量直接关系到产品的精度,产量,生产的稳定性,选用最合适的螺杆料管是氟聚合物导管高速精密挤出生产的关键。
模头
除了接触面材料(多孔板,分流器,模芯,模唇)要选用INCONEL以外,为提高制品的密实度,根据氟聚合物的流变特点,依据材料的弹性模量来进行模头的流道设计和压缩比选择很重要。
氟聚合物导管精密挤出模头要求有流道阻力自动调节功能,采用针阀结构能够减少轴向压力波动对制品尺寸造成影响;另外,口模间隙的自动调节可以保证稳定的壁厚公差;自动浮动的芯棒是同心度公差的保证。
如同螺杆料桶一样,耐高温、耐磨损、抗腐蚀对模头的材料有很高的要求,另外,精密挤出模具热变形要求较高,对材料的选择,加工精度,以及结构的补偿设计。
工艺控制
一个强大的控制系统在氟聚合物导管的高速精密挤出中必不可少,无论是扭矩控制,温度压力快速采样反馈,多层共挤的同步控制,生产系统信息通讯集成,都是保证制品质量和产量的核心。
和其他工具钢不锈钢螺杆相比,INCONEL螺杆的抗扭强度较低,在冷开机和超载时螺杆很容易扭断,氟聚合物导管挤出机的螺杆占整机价格比例很高,控制系统必须具备扭矩超载保护功能。
氟聚合物导管高速挤出时,最佳的螺杆转速应该开到负荷的90%,以最大程度提高生产率,如螺杆设计的最大转速为100RPM,实际生产应该开到90RPM以上,这样才能保证生产的线数度每分钟达到60米以上。当然这首先要由螺杆设计来保证。
氟聚合物由于其优异的耐化学性,阻燃性,耐高温,耐腐蚀性能,经常应邀和其他塑料配合,进行共挤,担当重任,如汽车上的刹车管,包括2层ETFE的5层共挤,外层还有PA12等,由于不同材料流变特性不同,共挤难度很高,对挤出机和模头提出很高要求,尤其是控制系统,自动化同步控制多台挤出机包括上下游设备实现高速高精度挤出。
和其他挤出应用不同的是,氟聚合物挤出通常采用伺服电机驱动,而不是变频电机或直流电机,这样可以提高驱动精度和控制反应时间,最终提高产品的精度。另外,考虑国内的电力供应实际情况,在实际生产线配置时,配备电源优化器(Line Reactor)是一个必要的选择。
最后需要强调的是,氟聚合物导管的高速精密挤出是一个综合系统工程,除挤出机和模头外,真空定型冷却,线上测量,牵引切割都是精密挤出的重要环节,外径和壁厚的线上测量形成了一个从挤出机、模头、真空冷却的闭环回馈控制系统,关系到最终制品的质量和产量,可以说没有线上测量,高精度公差0.02mm是不可能实现的。原料,设备,工艺等都会对最终制品的质量和产量造成影响,生产流程中每一个环节都需要精益求精,才能确保最终产品的质量和产量。
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