Regulace teploty předehřívání v procesu máčení ve fluidním loži
Úvod do pozadí
Při ponořování do fluidního lože se tepelná kapacita obrobku využívá k roztavení termoplastického prášku a dosažení požadované tloušťky a kvality povlaku. Proto je klíčové stanovit vhodnou teplotu předehřevu obrobku. Teplota předehřevu by měla být mírně vyšší než teplota tání termoplastického prášku. Pokud je příliš vysoká, mohou se v důsledku příliš silných povlaků nebo praskání polymerní pryskyřice objevit vady toku, což má za následek bubliny, žloutnutí nebo spálení. Naopak, pokud je příliš nízká, nedostatečné roztavení povede k tenkým povlakům s povrchovými rýhami nebo nedokonalostmi, které nesplňují požadavky na ponořování.
Obecně řečeno, teplota předehřívání obrobku je ovlivněna faktory, jako je jeho materiál, velikost, tvar, vlastnosti termoplastického prášku, požadovaná tloušťka povlaku, doba ohřevu a doba máčení. V praktických operacích se však obrobky výrazně liší, pokud jde o tloušťku, velikost a tvar, a proto je obtížné kvantitativně určit teplotu předehřívání.
Abychom prozkoumali vhodnou teplotu předehřevu obrobků během procesu ponořování do fluidního lože , využíváme náš vlastní navržený a vyrobený automatický systém ponořování do fluidního lože. V kombinaci s našimi zkušenostmi s výrobou různých produktů, jako jsou dopravní izolační ploty, ochranné sítě pro zahrady a městské budovy, police do chladniček, nákupní police, sítě do chovných klecí, pružiny a ocelové trubky s použitím různých termoplastických prášků, poskytují experimenty teoretický základ a metodologii pro optimalizaci procesu ponořování.
Experimentální metody
1.Příprava vzorků
Vzorky sestávají především z tyčovité oceli, některé jsou také vyrobeny z mědi a hliníku o průměrech 0.8, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 12.0, 14.0, 16.0, 18.0 , 20.0
2. Termoplastický prášek
V experimentu byl převážně použit LDPE termoplastický prášek PVC, PA a další prášek byly také podrobeny testování.
3.Proces
Předúprava → předehřátí → ponoření do prášku → následné zahřátí ( vytvrzení) → chlazení
4. Kvalita povlaku
Pro ponoření výše uvedených vzorků do různých termoplastických prášků byly použity různé teploty předehřívání; po procesech nízkoteplotního vytvrzování a vyrovnávání byla kvalita nátěru vyhodnocena a zaznamenána v tabulce 1, tabulce 2 a tabulce 3.
Analýza ovlivňujících faktorů
Na základě experimentálních výsledků a ve spojení s údaji uvedenými v Tabulce 1, Tabulce 2 a Tabulce 3 byla vynesena křivka představující optimální hodnotu teploty předehřívání pro každý vzorek, jak je znázorněno na obrázku.
Účinky termoplastického prášku
Křivka ohřevu obrobku se liší pro různé práškové pryskyřice, jak je znázorněno na obrázku výše. Díky širokému rozmezí mezi teplotou měknutí (80 – 90 ℃) a teplotou tání (105 – 130 ℃) polyethylenu (PE)spolu s teplotou praskání 300 ℃ je pro obrobek vyžadována vyšší teplota předehřívání. Pouze při zahřívání na teploty přesahující 360 °C po delší dobu dochází k žloutnutí povlaku.
Polyvinyl chlorid(PVC) postrádá zřetelný bod tání, ale začíná měknout při 130 ℃ a může téci při 180 ℃. Začíná se rozkládat nad 200 °C, uvolňuje chlorovodík, kouř a vydává nosní zápach. Mírné zvýšení teploty nebo delší doba působení postupně vedou ke žloutnutí a zčernání nátěru. Tak jako PVCTeplota tavení je blízká teplotě rozkladu, je nutná přísnější kontrola teploty předehřívání obrobku.
Polyamidové (PA) povlaky (typicky nylon 1010, nylon 11, nylon12) mají bod tání v rozmezí 180 až 230 °C a teploty tepelného rozkladu přesahující 300 °C; rozsah mezi jejich teplotou tání a teplotou rozkladu však zůstává úzký. Nylonové namáčení často vyžaduje rychlé chlazení a řízení teploty předehřívání se ukazuje jako náročné.
Vliv od tloušťky obrobku
Teoreticky by teplota předehřívání obrobku měla být mírně vyšší než teplota tavení prášku, aby se usnadnilo vytvrzování prášku a ukládání na kovový povrch. Experimentální výsledky však naznačují významné změny teplot předehřívání pro obrobky s různými průměry a tloušťkami. To je přičítáno větší tepelné kapacitě silnějších obrobků, která brání účinnému odvodu tepla po zahřátí a vede k minimálním změnám teploty během přenosu z pece do zásobníku prášku. V důsledku toho nelze použít vysokou teplotu předehřívání na tlustší obrobky; místo toho se musí delší dobu zahřívat na nižší teploty. Naopak menší obrobky mají nižší tepelné kapacity a rychle odvádějí teplo, což vyžaduje využití „efektu tepelného šoku“ prostřednictvím vyšších teplot předehřívání pro účinné roztavení práškové pryskyřice. Ultratenké obrobky mají minimální tepelnou kapacitu a dokonce i při zvýšených teplotách je obtížné dosáhnout úplné přilnavosti povlaku.
U obrobků vyrobených z materiálů s různými průměry nebo tloušťkami je třeba věnovat komplexní pozornost při určování teplot předehřívání – zajistit, aby nejnižší teplota zaručovala úplné pokrytí povlakem v nejtenčích oblastech a zároveň se zabránilo žloutnutí na silnějších částech výběrem vhodné horní hranice.
Vliv materiálu obrobku
Většina výše uvedených zkušebních obrobků je vyrobena z nízkouhlíkové oceli. U různých typů oceli, ať už jde o uhlíkovou nebo legovanou ocel, má teplota předehřívání minimální vliv. Teplota předehřívání mědi je podobná teplotě oceli, ale mírně vyšší. Hliník má rychlé vedení a odvod tepla, takže teplota předehřívání by měla být vyšší.
Vliv Tvaru Obrobku
Experimenty byly také prováděny na obrobcích s různými tvary, které odhalily, že pevné části vykazují pomalejší akumulaci a rozptyl tepla, zatímco uzavřené duté části, jako jsou trubkové součásti, také vykazují snížený rozptyl tepla. Naopak u síťovaných a štíhlých částí dochází k nejrychlejším tepelným ztrátám. Rychlost akumulace a odvodu tepla je primárně určena poměrem objemu k ploše povrchu obrobku. Proto je nutné upravit teplotu předehřevu na základě příslušného koeficientu odpovídajícímu tvaru obrobku. V této oblasti je zapotřebí další výzkum.
Závěr
- Teplota předehřívání obrobku je nejkritičtějším faktorem při určování kvality povlaku během máčení ve fluidním loži.
- Teplota předehřívání obrobku je primárně určena jeho průměrem nebo tloušťkou a lze ji určit podle obrázku 1 jako vodítko.
- Různé práškové pryskyřice mají různé teploty tání a teploty rozkladu, které by měly být plně zohledněny při určování procesu máčení.
- Materiál a tvar obrobku také ovlivňuje požadovanou teplotu předehřevu, kterou lze kompenzovat pomocí korekčního faktoru.
