ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ

Наружное калибрование с помощью вакуума

11ри наружном калибровании с помощью вакуума необходимый для охлаждения и калибровки контакт между экструдируемым профилем и поверхностью калибра­тора осуществляется за счет использования вакуума, создаваемого вакуум-насосом. При таком калибровании профиль прижимается к охлаждаемой поверхности калиб­ратора по контуру (закрытое наружное калибрование по контуру), при этом вакуум создается путем откачки воздуха через небольшие отверстия или щели в стенках калибратора, к которым примыкает профиль (рис. 11.5).

На рис. 11.6 показан еще один способ калибрования, при использовании которого профиль протягивается через серию пластин, в пространстве между которыми создан вакуум (калибрование пластинами). Основное преимущество этого способа состоит в отсутствии необходимости герметизации внутренней полости плавающей проб­кой. Необходимо только поддерживать внутри профиля атмосферное давление. С этой целью в дорне или сердечниках экструзионной головки предусмотрены от­верстия для сообщения с атмосферой и выравнивания давления воздуха.

Наружное калибрование по контуру (рис. 11.5) применяется при производстве полых профилей и труб небольшого диаметра. Для калибрования профилей обычно используют несколько блоков калибра торов, между которыми располагаются участки охлаждения. Например, для калибрования оконных профилей используются 3 ка­либрующих блока длиной 400-450 мм каждое. Размеры соответствующих блоков калибрования принимаются в соответствии с термической усадкой охлаждаемого профиля (рис. 11.7) |8-10]. При такой конструкции калибрующего устройства до­стигается оптимальный для охлаждения контакт между профилем и калибраторами. Экструдат протягивается через первую калибрующую секцию. За счет пластиче­ской деформации охлаждаемого расплава, которая может составлять 5-30 %, экс­трудат прижимается к стенкам блока калибратора [2,3], и формируется требуемый контур профиля, соответствующий поперечному сечению калибратора. Различные
выступающие вставки, предназначенные, например, для формирования впадин, под­нутрений в профиле, в следующих блоках калибратора отсутствуют, что снижает риск застревания на них профиля (рис. 11.7) [8,10].

а)

2-й калибратор 68,35

Рис. 11.7. Оконный профиль и устройства, применяющиеся для его калибрования [8]: а — поперечное сечение формующего отверстия головки для экструзии оконного про­филя; Ь — поперечные сечения каналов трех последовательных блоков калибраторов

При калибровании сложных профилей не всегда возможно создать равномерное прижатие по всей длине участка вакуумного калибрования. Поэтому процесс калиб­рования во многом похож на калибрование протяжкой с той или иной степенью ваку­умной калибровки. Чтобы облегчить прохождение наружных выступов профилей, пазы калибраторов, в которых выступы охлаждаются и частично калибруются, в не­которых местах умышленно увеличивают на 10-30 %. Из-за возникающих при ка­либровании высоких сил трения профиль может разорваться. Поэтому для безопас­ной работы вакуумную линию снабжают вентилем для частичного сброса вакуума [2,3].

На рис. 11.8 показана сложная сеть каналов охлаждения и вакуумирования в сек­ции калибратора, используемого при изготовлении оконных профилей (рис. 11.7). При калибровании больших открытых с одной стороны профилей для улучшения охлаждения внутренних полостей в калибраторах могут применяться охлаждаемые вставки (рис. 11.9) [4]. В этом случае формующее сечение экструзионной головки рекомендуется изменить, как показано на рис. 11.9, чтобы упростить наладку экстру­зионного процесса и вставить в полость профиля охлаждаемую вставку [4].

Поскольку такие детали должны обладать высокой теплопроводностью, для их изготовления используют латунь и медно-бериллиевые сплавы. Как правило, для повышения износостойкости на поверхности деталей наносят твердое хромовое по­крытие.

3

Рис. 11.9. Калибратор с охлаждающей вставкой: а — форма отверстия экструзионной голов­ки на выходе; b — калибрование с помощью охлаждаемой вставки [4]; 1 — верхняя половина; 2 — нижняя часть калибратора; 3 — охлаждаемая вставка

При производстве профилей из ПВХ калибрующие поверхности должны быть очень гладкие, некоторым местам придается легкая шероховатость, тогда как при эк­струзии труб из полиолефинов больше подходят слегка шероховатые матированные поверхности [3].

На рис. 11.10 показан длинномерный вакуумный калибратор, изготовленный с ис­пользованием унифицированных деталей [11]. Верхняя часть такого калибратора для упрощения наладки процесса легко снимается или откидывается на петлях. На рис. 11.11 показан короткий вакуумный калибратор для простых профилей, устанавливаемый на входе в охлаждающую ванну. Последующее охлаждение профилей осуществляется в водяной ванне путем погружения, водяным орошением из форсунок или струей сжатого воздуха от воздуходувки.

Рис. 11.10. Длинномерный вакуумный ка­либратор «сухого» типа [11]

Рис. 11.11. Короткий вакуумный ка­либратор, устанавливае­мый на входе в охлаждаю­щую ванну [ 11 ]: 1 — выход воды; 2 — вход воды; 3 — короткий блок калибрато­ра; 4 — водяная ванна; 5 — вакуум; 6 — профильная экструзионная головка

Скорость калибрования (и соответственно, линейной скорости отвода профиля) всегда зависит от формы калибруемого профиля, толщины его стенок и свойств пере­рабатываемого материала. Для наружного калибрования скорость экструзии состав­ляет примерно 4-5 м/мин [5[36]].

Рассмотренное выше калибрование пластинами (см. рис. 11.6) представляет один из вариантов снижения трения. При таком калибровании профиль (чаще всего труба) протягивается через серию калибрующих пластин, устанавливаемых в закрытой ваку - умной ванне, с охлаждением погружением в воду или методом разбрызгивания, что делает сто во многом похожим на изготовление металлической проволоки волочением

[12] . В этом процессе профиль непосредственно контактирует с охлаждающей водой.

Вакуумное калибрование подразумевает использование вакуум-насоса, создаю­щего при экструзии труб разрежение примерно 50-200 см водяного столба. 11ласт - массовый профиль попадает в закрытую вакуумную ванну, в которой за счет разности
давлений внутри профиля и в ванне прижимается к поверхности отверстий в пласти­нах. Поэтому и сам процесс часто называется калиброванием в вакуумной ванне. На первой пластине для предотвращения подсоса в ванну воздуха из окружающей среды осуществляется уплотнение расплавом за счет его вытяжки и заполнением по конту­ру отверстия пластины, которая для полых профилей может достигать 30 %' [2, 3]. Трение между первой пластиной и профилем можно уменьшить за счет водяной смаз­ки, подаваемой на профиль при входе в пластину. Такие смазки выполняют также частичное охлаждение профиля, увеличивая его прочность [13].

Калибрующие пластины из латуни или алюминия толщиной 5-8 мм на входе имеют наклонные стенки под углом 30-40° [2,3] со скруглением перехода к горизон­тальной части. По мере затвердевания экструдата расстояния между калибрующими пластинами можно увеличивать. Калибрующие пластины можно заменить на корот­кие калибрующие блоки, устанавливаемые аналогично пластинам [2,3].

При калибровании профилей в вакуумной ванне наличие серии отверстий во­круг центрального калибрующего отверстия улучшают циркуляции охлаждающей воды и существенно повышает эффективность охлаждения [7,14].

Устройства для калибрования должны иметь возможность осевого перемещения для обеспечения необходимого уплотнения на входе профиля в калибратор (для двух рассмотренных выше методов наружного калибрования). Расстояние между голов­кой и калибрующим устройством обычно составляет 10-100 мм [12].

11а выходе из вакуумной ванны профиль уплотняется резиновой манжетой. При ка­либровании пластинами линейная скорость экструзии может достигать 10 м/мин [5].

Трубы с наружным диаметром до 630 мм производят, например, [ 15] с использо­ванием комбинированного калибрования пластинами в вакуумной ванне с охлажде­нием трубы в пространстве между пластинами методом разбрызгивания [12].