Ekstruderingsdysehoved forklaret: Funktion, typer, materialer, valg og vedligeholdelse

Hvad er et ekstruderingsdysehoved?

Et ekstruderingsdysehoved er præcisionsflowfordelingsenheden monteret ved udløbsenden af ​​en enkeltskruet eller dobbeltskruet ekstruder. Ved kabelfremstilling vikler det smeltet polymer omkring en bevægelig leder i et kontinuerligt, koncentrisk lag uden at indføre svejselinjer, døde punkter eller termiske gradienter.

Dens opgave er ikke begrænset til at forme. Et veldesignet matricehoved fremmer også stabil skruedrift ved at skabe modtryk, udjævner tryk- og temperaturvariationer, der kommer fra skruen, og holder smelten flydende med en ensartet hastighed rundt om hele lederens omkreds.

Hvad det gør i en kabelekstruderingslinje

• Fordeler smelten jævnt rundt om ledningen eller kabelkernen.
• Styrer vægtykkelsesforholdet via matrice-til-spids-geometrien.
• Bevarer koncentriciteten ved hastigheder over 1.000 m/min.
• Opbygger nok modtryk til at gøre skrueudgangen stabil.
• Holder polymertemperaturen ensartet over flowkanalen.

Nøglekomponenter i et ekstruderingsdysehoved

Selvom formhoveddesignet er forskelligt mellem maskinbyggere, er kerneelementerne de samme. Hver komponent har et specifikt job, og en lille slid- eller justeringsfejl i nogen af ​​dem viser sig straks i det færdige kabel.

Disse dele arbejder sammen som et system. Hvis styrekernen er centreret, men matriceringen er slidt 0,02 mm på den ene side, kan vægtykkelsesvariationen overstige /-0,03 mm på et tyndt FEP-lag, hvilket er nok til at flytte kapacitansen uden for kundens krav.

Du kan se, hvordan hver af disse passer ind i en komplet ledningslinje i vores tidligere opdeling af de komponenter, der udgør en ekstruder .

Sådan fungerer et ekstruderingsdysehoved

Smelten kommer ind i hovedet fra ekstruderflangen, passerer gennem bryderpladen og flyder derefter rundt om sprederen. Sprederen omfordeler polymeren fra en cirkulær strømning til en ringformet ring, der omgiver styrespidsen. Lederen løber gennem midten af ​​hovedet, og matriceringen ved udgangen styrer den endelige diameter.

Tre designvariabler betyder mest:

• Land længde : den lige sektion ved matriceudgangen. Et længere land stabiliserer flowet, men øger trykfaldet.
• Trækvinkel : tilspidsningen, der fører til landet. For stejl en vinkel skaber høj forskydning og varme; for lav en tilspidsning frembringer et tykt, langsomt bevægende grænselag.
• Flow-kanal balance : smeltebanen skal være symmetrisk omkring lederen. Selv en forskel på 10 % i kanallængde skaber en detekterbar tykkelsesforskel.

Til højtemperatur FEP-isolering er typiske smeltetemperaturer 380 til 420°C. En 100 mm ståldysering kan udvide sig med ca. 0,4 mm mellem stuetemperatur og driftstemperatur, så hovedet skal have lov til at nå fuld termisk ligevægt, før den endelige koncentricitetsjustering foretages.

Smelten kommer ud som et rør, der er større end lederen. Det ekstruderede rør trækkes derefter ned til den ønskede slutdiameter. Forholdet mellem matricegeometrien, nedtrækningen og aftrækshastigheden er det, der bestemmer den endelige vægtykkelse.

Typer af ekstruderingsdysehoveder og deres anvendelser

Forskellige kabelkonstruktioner kræver forskellige formhovedkoncepter. Valget påvirker ikke kun værktøjsomkostningerne, men også vægtykkelsestolerancen og den maksimale linjehastighed, du kan opnå.

Trykformehoveder

I et trykformet hoved møder den smeltede polymer lederen inde i hovedet og kommer ud som et bundet lag. Dette design er almindeligt for kappe- og kappeapplikationer, hvor adhæsion mellem polymeren og kabelkernen er påkrævet. Trykket holder polymeren i kontakt med lederens overflade.

Slangeformehoveder

I et hoved af rørtypen dannes et rør af smeltet polymer først og påføres derefter lederen efter matriceudgangen, ofte med vakuumassistance. Denne type foretrækkes til tynde isoleringslag, fordi den reducerer trækspænding på lederen og tillader hurtigere linjehastigheder.

Højtemperatur-matricehoveder til FEP og PFA

Fluoropolymerer har brug for en korrosionsbestandig strømningsvej og præcis varmestyring. Hovedet skal være lavet af materialer, der overlever kontinuerlig drift ved 400°C eller mere uden afskalning. Gemwell parrer sin FEP/PFA højtemperatur kernetrådsisoleringsekstruder med et matricehoved, der holder smeltetemperaturafvigelsen inden for /-5°C, dvs kritisk, når vægtykkelsen kun er 0,09 mm .

FEP/PFA/ETFE/PEEK/PA Højtemperatur kernetrådisolering Ekstruderingslinje Manufa Gemwell Electrical Technology Co., Ltd er en kinesisk FEP/PFA/ETFE/PEEK/PA højtemperatur-kernetrådisoleringsekstruderingslinjeproducenter... Se produkt →

Skummende dørhoveder

Kemiske opskumningsprocesser kræver en nøje kontrolleret trykprofil gennem hovedet, så blæsemidlet ikke udvider sig for tidligt. Hovedtrykket skal forblive højt nok til at undertrykke gasudvidelsen, indtil smelten forlader matricen. Dette er grunden til, at PE/PP/PU-skumisoleringslinjer bruger dedikeret formhovedgeometri i stedet for et solidt isoleringshoved.

Flerlags- og co-ekstruderingshoveder

Flerlagskabler, såsom opskummet isolering eller bundne kappestrukturer, kræver et co-ekstruderingshoved, der kombinerer to eller flere smeltestrømme i en enkelt strømningskanal. Hovedgeometrien skal holde hvert lag parallelt og ensartet, før de smelter sammen, og grænsefladen mellem lagene må ikke udvikle pukler eller bølger.

Crosshead vs Straight-Through Design

De fleste kabelisolerings- og beklædningslinjer bruger et krydshoved, hvor lederen går ind 90° i forhold til ekstruderens akse. Gennemgående hoveder er mere almindelige til stang- og profilekstrudering og bruges sjældent i trådbelægning. Krydshovedets 90° bøjning er et potentielt dødpunkt, så flowkanalen skal designes med generøse radier og glatte overgange for at undgå polymernedbrydning.

Materialer, der bruges til konstruktion af matricehoveder

Materialevalget til et matricehoved kommer ned til tre krav: slidstyrke, korrosionsbestandighed og dimensionsstabilitet ved driftstemperatur.

• H13 værktøjsstål er det mest udbredte kropsmateriale, fordi det bevarer hårdhed op til 500°C og har god sejhed.
• 4140 legeret stål bruges til større karosserier, der ikke ser voldsomt slid, men som har gavn af lettere bearbejdning.
• Rustfrit stål såsom 17-4 PH eller 431 bruges til flydeoverflader udsat for fluorpolymerer.
• Nitrering eller forkromning forbedrer slidstyrken. En nitreret H13 overflade kan nå en hårdhed over 1.000 HV.
• Tungsten-carbid skær bruges i områder med højest slid, såsom matricen lander på højhastigheds FEP-linjer.

Til daglige PVC-, PE-, PP- eller PU-kerner kan det samme værktøjsstålhovedlegeme bruges, men flow-overfladefinishen og tolerancerne skal stadig matche applikationen. Gemwell bygger færdigt PVC/PE/PP/PU solid-core trådisoleringsekstrudere med matricehoveder tilpasset til udgangsområdet for skruen og det ledningsstørrelsesområde, du planlægger at køre.

Producenter af PVC/PE/PP/PU-kernetrådsisoleringsekstruderingslinje, fabrik - Gemwe Gemwell Electrical Technology Co., Ltd er en Kina PVC/PE/PP/PU Core Wire Insulation Extrusion Line producenter og OEM/ODM fabrik, vi ... Se produkt →

For LSZH og andre højtfyldte forbindelser er korrosion og slibende slid mere aggressive end for rene polyolefiner. Et hoved, der fungerer godt til PE, kan vise betydeligt slid på matricen inden for seks måneder på LSZH, især hvis indholdet af mineralfyldstof er over 40 %.

Faktorer, der påvirker hovedets ydeevne

Dysehovedets ydeevne er resultatet af smeltereologi, værktøjsgeometri og betjeningspraksis. De mest indflydelsesrige faktorer er:

Ud over disse skal linjehastighed og nedtrækningsforhold tages i betragtning. Hvis nedtrækningsforholdet er for højt, strækkes smelten for meget mellem matricen og lederen, hvilket fører til indsnævring og diametervariation.

Sådan vælger du det rigtige ekstruderingshoved

Valg af et matricehoved er ikke en separat beslutning fra valg af ekstruder. Hovedet skal matche skruediameteren, outputhastigheden, polymerfamilien og kabelkonstruktionen. Et hoved, der er for stort til en lille ekstruder, skaber lang opholdstid; et for lille hoved fremtvinger for stort trykfald og høj smeltetemperatur.

Udvælgelsestjekliste

1. Definer kabelkonstruktionen: solid isolering, opskummet isolering eller kappe.
2. Bekræft polymerfamilien og den maksimale forarbejdningstemperatur.
3. Definer vægtykkelsesområdet og den nødvendige koncentricitetstolerance.
4. Bestem den maksimale ledningshastighed og den tilsvarende smelteydelse.
5. Kontroller ekstruderskruens diameter og flangedimensioner.
6. Vælg mellem tryk- og slangehoved baseret på lagstrukturen.

Hvis du kører flere isoleringsmaterialer på et værksted, skal du overveje et modulært hoveddesign, der giver dig mulighed for kun at ændre styrespidsen og matriceringen i stedet for at udskifte hele hovedet.

Til kappelag og tykvæggede kappe anbefaler Gemwell et separat hoveddesign, fordi flowkravet til et 0,3 mm isoleringslag er helt anderledes end for en 1,5 mm kappe. Vores LSZH/XLPE/TPE/TPU wire- og kabelkappeekstrudere brug en større strømningskanal og en anden matrice-land tilgang for at undgå for højt tryk ved høj output.

Producenter af LSZH/XLPE/TPE/TPU kappeekstruderingslinje, fabrik - Gemwell Electr Gemwell Electrical Technology Co., Ltd er en kinesisk LSZH/XLPE/TPE/TPU-skedeekstruderingslinjeproducenter og OEM/ODM-fabrik, vi specialiserer os i... Se produkt →

For et mere detaljeret kig på, hvordan hovedet er dimensioneret til jakkelag, se vores vidensbase for kabelkappeekstruderingsmaskine , som sammenligner konstruktioner og typiske værktøjsgeometrier.

Vedligeholdelse og almindelige dørhovedproblemer

Et dysehoved kan køre i flere måneder uden opmærksomhed, men når der opstår problemer, har de en tendens til at dukke op pludseligt. De mest almindelige symptomer er variation i vægtykkelse, sorte pletter, flowlinjer og overfladeruhed.

Forebyggende vedligeholdelse

• Adskil hovedet og rengør flowoverfladerne efter hver længere kampagne.
• Undersøg jorden og styrespidsen for ridser og kantafrunding.
• Poler flowoverfladerne til Ra 0,4 µm eller bedre før genmontering.
• Kontroller varmebåndene for kolde steder, og udskift termoelementer med kalibrerede enheder.
• Spænd hovedboltene til de anbefalede værdier efter at have nået driftstemperaturen.

En komplet rutinemæssig drift, vedligeholdelse og reparationsplan for ekstruderingsmaskiner bør derfor inkludere matricehovedet som et separat inspektionsstykke, fordi det slides anderledes end skruen og cylinderen.

Almindelige problemer og rettelser

Ofte stillede spørgsmål om ekstruderingsdysehoveder

Hvad er forskellen mellem en ekstruderingsmatrice og et ekstruderingsmatricehoved?

Matricehovedet er den komplette samling, der fordeler smelten, mens matricen i sig selv normalt er den udskiftelige ring ved udgangen, der definerer den endelige udvendige diameter. I det daglige sprog på butiksgulvet siger operatører ofte "dø", når de mener hele hovedet, men i værktøjsdesign er forskellen vigtig, fordi matricen kun er en af ​​flere dele, der styrer geometrien.

Kan det samme matricehoved bruges til solid isolering og opskummet isolering?

Ikke normalt. Opskummet isolering kræver en trykprofil, der holder blæsemidlet komprimeret, indtil smelten forlader matricen. Solid isolering behøver ikke denne begrænsning. Brug af et skummende hoved til faste lag kan skabe for stort tryk og en ru overflade; Brug af et solidt hoved til skumning kan forårsage for tidlig ekspansion inde i kanalen.

Hvor ofte skal et ekstruderingsmatricehoved rengøres?

Rengøringsintervallet afhænger af polymeren. Termoplastiske materialer som PVC har en tendens til at nedbrydes langsomt og kan kræve en aftørring af hovedet hver til anden uge. Fluoropolymerer og højtfyldte LSZH-forbindelser har brug for hyppigere kontrol, og ethvert stop på mere end 20 minutter eller en synlig trykstigning er en grund til at åbne hovedet og inspicere strømningsfladerne.

Hvad forårsager excentrisk isolering i en kabelekstruder?

Excentrisk isolering er oftest forårsaget af en forkert justeret styrekerne, en slidt matricering eller et forkert justeret leder-styrerør. Det kan også komme fra ujævn varmetemperatur omkring hovedet, hvilket skaber en viskositetsforskel mellem modsatte sider af flowkanalen.

Betyder matricehovedmaterialer sig for lav-røg halogen-fri (LSZH) forbindelser?

Ja. LSZH-forbindelser har ofte et højt indhold af mineralske fyldstoffer og genererer sure nedbrydningsprodukter. Et standard H13 hoved slides hurtigere og kan korrodere. Nitreret eller rustfrit stål flowoverflader er et mere pålideligt valg for LSZH, især ved høje outputhastigheder.

Hvordan ved jeg, om mit matricehoved er for stort til ekstruderen?

Opholdstid og trykfald er de vigtigste indikatorer. Hvis du ser en lang forsinkelse mellem et farveskift og den nye farve vises ved udgangen, eller hvis smeltetrykket ved hovedet er for lavt til at stabilisere skruen, er flowkanalen sandsynligvis for stor til applikationen.

Konklusion

Ekstruderingsdysehovedet er den mindst synlige, men mest indflydelsesrige del af en kabelekstruderingslinje. Det bestemmer, om en højhastighedslinje kan holde en stram vægtykkelsestolerance, ren overflade og stabil diameter uden konstant operatørindgreb.

Når du vælger en ny ekstruder, skal du vurdere dysehovedet lige så omhyggeligt som skruen og drevet. Match den til polymerfamilien, vægtykkelsesområdet og den maksimale linjehastighed. Kontroller derefter driftsvariablerne: smeltetemperatur, hovedtryk, værktøjsjustering og overfladetilstand.

Hvis du jagter et toleranceproblem i en eksisterende linje, så start din undersøgelse ved matricehovedet. I mange tilfælde skruen er ikke grundårsagen; et slidt eller forkert justeret matricehoved er . Gemwell designer hver ekstruder omkring det specifikke hoved og værktøjssæt, hvilket er grunden til, at kabelproducenter bruger vores linjer til applikationer, hvor ensartet geometri betyder noget.