ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ

Конструкция профилей и требования к ним

Технологический процесс изготовления профилей практически подобен производству труб. Однако профили имеют сложную геометрию сечения, и возникают некоторые особенности, поэтому прогрессивность и уровень процесса, в отличие от процесса производства труб, зависят от технологичности профиля. Классификация типовых профильных изделий приведена в табл. 5.1.

В первой колонке расположены профили группы а, не имеющие замкнутых полостей. Подобные изделия подразделяются на следующие виды: яj — массивные профильные; а2 — сложной формы без поднутрений; аъ сложной формы с поднутрениями; а4 — с касанием поверхностей, образующих полость; а5 с «замком», запирающим полость.

Таблица 5.1

Конструкции экструзионных профильных изделий

а)

б)

в)

1

Ш А

0

2

Ш аЛ

сСХХЗ КХГТ

3

|Га Щ

ш Ш-

4

о*

| -О»

5

О

В колонке б приведены профили закрытого типа, к ним относятся: бх изделия кольцевого сечения (трубки); б2 изделия сложного профиля с одной полостью; бъ изделия с закрытыми полостями с поднутрениями; бА изделия с закрытыми полостями и без поднутрений.

В колонке в изображены ячеистые профили, т.е. профили с несколькими замкнутыми полостями. В эту группу входят: в{ — ячеистые изделия без поднутрений; в2 ячеистые с поднутрениями и касанием стенок; 3 — ячеистые с замком.

Основное технологическое требование к изделию — это минимально возможная толщина его стенки. Поскольку профиль охлаждается со стороны внешней поверхности, то в сплошных массивных конструкциях, не имеющих внутренних полостей, при охлаждении появляются утяжины или раковины. В процессе охлаждения при повышении плотности расплава объем его уменьшается, а замкнута наружный контур препятствует усадке, что приводит к появлению внутренних пустот. Сплошной профиль очень сложно калибровать, так как при незначительном утолщении экструдата расплав скапливается перед входом в калибратор, охлаждается и прерывает движение. Конфигурацию таких изделий необходимо изменять, делая их пустотелыми. Наличие отверстия внутри профиля позволяет полимеру изменять свой объем за счет увеличения внутреннего диаметра, и на внешней стороне дефекты не появляются (рис. 5.35).

Нетехнологичность профиля можно ликвидировать за счет одного или нескольких симметрично расположенных отверстий, в последнем случае полимер между ними выполняет роль перемычек (ребер жесткости) и прочность профиля не уменьшается. Для проРис. 5.35. Устранение утяжин в сплошном профиле большого сечения за счет доработки конструкции:

а — применение нескольких отверстий; 6 — одного технологического отверстия; в — выполнение с отверстием или с открытой полостью

филя а при повышении технологичности предусмотрены два воздушных канала.

Если видоизмененный массивный профиль перестанет отвечать требованиям заданной прочности, то изготавливать такое изделие нужно с ребрами жесткости, расположенными внутри. При невозможности применения в сплошном профиле технологических внутренних отверстий изготавливать его можно методом последовательного многократного наложения тонких слоев материала друг на друга с промежуточным охлаждением расплава, но это нетехнологично и повышает стоимость изделия.

Основное технологическое требование к изделию — это равно- толщинность. Для таких профилей намного проще осуществить выбор геометрии каналов, обеспечивающих равенство скоростей экструзии в различных точках выходного сечения формующего канала. Выравнивается также скорость охлаждения профиля и его различных элементов сечения в калибрующем устройстве и охлаждающей ванне, вследствие чего в материале профиля практически отсутствуют внутренние напряжения, поэтому изделие не коробится. Для изготовления подобных профилей с замкнутыми полостями необходимо предусматривать в головке дорн и дорнодержатель, через отверстия которых будет подаваться воздух. Такая конструкция несколько сложнее головок, применяемых для изготовления цельных профилей, но обеспечивает стабильность технологического процесса.

Большинство пустотелых профилей имеют внутренние перегородки или ребра (группа в2 или 3, см. табл. 5.1). В связи с тем, что профили снаружи охлаждаются в основном калибровочными пластинами, а изнутри — холодным воздухом, толщина внутренних перегородок в таких изделиях должна быть на 20—30% меньше толщины внешних стенок. Это связано с тем, что коэффициент теплопередачи воздуха гораздо ниже, чем металла, и соответственно внутренние перегородки будут охлаждаться медленнее. Однако это при течении расплава вызывает разность напряжений сдвига и перепадов давлений в каналах головки, поэтому длину каналов необходимо балансировать (см. рис. 5.40).

Коробление профилей (изгиб после охлаждения) может происходить из-за неправильного расположения отдельных элементов друг относительно друга. Примером может служить конструкция, изображенная на рис. 5.36, а. Когда отверстия расположены симметрично только относительно одной оси, то за счет различной толщины стенок или неравномерного охлаждения возникает неоднородная ориентация и усадка полимера. Под действием разности остаточных напряжений, возникающих в стенках профиля, как правило, происходит его изгиб. Для обеспечения равновероятных условий формования и равномерного воздействия остаточных напряжений нужно расположить отверстия профиля симметрично относительно обеих осей (рис. 5.36, б).

Процесс изготовления профилей состоит из следующих технологических операций: 1) подготовка сырья; 2) плавление и гомогенизация расплава; 3)формование профиля из расплава; 4) калибрование; 5) охлаждение; 6) намотка или резка.

Схема технологической линии для производства профилей практически подобна линии по изготовлению труб (см. рис. 5.1). Гранулы полимера загружают в бункер экструдера, где они расплавляются, гомогенизируются и выдавливаются через формующую головку, затем профиль поступает внутрь калибровочной насадки, где частично охлаждается и приобретает необходимые размеры. Для прижатия расплава к стенкам калибрующей насадки внутри нее создается вакуум. Затем гибкий профиль охлаждается в ванне, а жесткий подается на рольганг (роликовый транспортер), где обдувается холодным воздухом, протягивается тянущим устройством через узел нанесения маркировки и поступает на узел резки и упаковки. Профили небольшого сечения сматываются в бухты.

Шланг с отверстиями разного диаметра

Рис. 5.36. Шланг с отверстиями разного диаметра: а — нетехнологичный; б — технологичный профиль

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >