Eelsoojendustemperatuuri reguleerimine keevkihis kastmisprotsessis
Taust Sissejuhatus
Keevkihis kastmise protsessis kasutatakse töödeldava detaili soojusmahtuvust termoplastilise pulbri sulatamiseks ja soovitud katte paksuse ja kvaliteedi saavutamiseks. Seetõttu on töödeldava detaili sobiva eelsoojendustemperatuuri määramine ülioluline. Eelsoojendustemperatuur peaks olema veidi kõrgem kui termoplastilise pulbri sulamistemperatuur. Kui see on liiga kõrge, võivad liiga paksude katete või polümeervaigu pragunemise tõttu tekkida voolavusdefektid, mille tulemuseks on mullid, kollasus või põlemine. Vastupidi, kui see on liiga madal, põhjustab ebapiisav sulamine õhukeste katete teket, millel on pinnale mõlke või ebatäielikkus, mis ei vasta kastmise eesmärkidele.
Üldiselt mõjutavad tooriku eelsoojendustemperatuuri sellised tegurid nagu selle materjal, suurus, kuju, termoplastilise pulbri jõudlus, nõutav katte paksus, kuumutamisaeg ja kastmise kestus. Kuid praktilistes toimingutes erinevad tooriku paksus, suurus ja kuju märkimisväärselt, mistõttu on eelsoojendustemperatuuri kvantitatiivne määramine keeruline.
Keevkihtpulbri kastmise käigus töödeldavate detailide sobiva eelsoojendustemperatuuri uurimiseks kasutame omaenda projekteeritud ja toodetud automaatset fluidkihtpulbri kastmise süsteemi. Kombineerides seda meie kogemustega mitmesuguste toodete, näiteks liikluse isoleerimise aedade, aia- ja munitsipaalhoonete piirdevõrkude, külmikute riiulite, osturiiulite, pesitsuspuuride võrkude, vedrude ja terastorude tootmisel, kasutades erinevaid termoplastpulbreid, pakuvad katsed teoreetilise aluse ja metoodika kastmisprotsessi optimeerimiseks.
Katsemeetodid
1. Proovi ettevalmistamine
Näidised koosnevad peamiselt vardakujulisest terasest, mõned on valmistatud ka vasest ja alumiiniumist, läbimõõduga 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
2. Termoplastiline pulber
Katses kasutati valdavalt LDPE termoplastilist pulbrit, samas kui PVCSamuti testiti , PA ja muud pulbrit.
3. Protsess
Eeltöötlus → eelkuumutamine → pulbrisse kastmine → järelkuumutamine ( kõvenemine) → jahutamine
4. Katte kvaliteet
Eelnimetatud proovide sukeldamisel erinevatesse termoplastidesse pulbritesse kasutati erinevaid eelsoojendustemperatuure; pärast madalal temperatuuril kõvenemise ja tasandamise protsesse hinnati katte kvaliteeti ja registreeriti tabelites 1, 2 ja 3.
Mõjutegurite analüüs
Tuginedes katsetulemustele ja koos tabelis 1, tabelis 2 ja 3 esitatud andmetega, joonistati kõver, mis kujutab iga proovi optimaalset eelkuumutustemperatuuri väärtust, nagu on näidatud joonisel.
Termoplastilise pulbri mõju
Töödeldava detaili kuumutuskõver on erinevate pulbervaikude puhul erinev, nagu on kujutatud ülaltoodud joonisel. Tänu laiale vahemikule polüetüleeni pehmenemistemperatuuri (80–90 ℃) ja sulamistemperatuuri (105–130 ℃) vahel (PE), koos pragunemistemperatuuriga 300 ℃, on töödeldava detaili jaoks vajalik kõrgem eelsoojendustemperatuur. Katte kollaseks muutumine toimub ainult siis, kui seda kuumutatakse pikema aja jooksul temperatuuril üle 360 ℃.
Polüvinüülkloriid(PVC) puudub selge sulamistemperatuur, kuid hakkab pehmenema 130 ℃ juures ja võib voolata 180 ℃ juures. See hakkab lagunema üle 200 ℃, vabastades vesinikkloriidi, suitsu ja eraldades nina lõhna. Kerge temperatuuri tõus või pikemad kokkupuuteajad põhjustavad järk-järgult katte kollasust ja mustumist. Nagu PVCsulamistemperatuur on lähedane selle lagunemistemperatuurile, vajalik on töödeldava detaili eelsoojendustemperatuuri rangem kontroll.
Polüamiidkatete (PA) (tavaliselt nailon 1010, nailon 11, nailon 12) sulamistemperatuur on vahemikus 180–230 ℃ ja termilise lagunemise temperatuur üle 300 ℃; vahemik nende sulamis- ja lagunemistemperatuuride vahel jääb aga kitsaks. Nailonist kastmine nõuab sageli kiiret jahutamist ja eelsoojendustemperatuuri reguleerimine osutub keeruliseks.
Töödeldava detaili paksuse mõju
Teoreetiliselt peaks töödeldava detaili eelsoojendustemperatuur olema veidi kõrgem kui pulbri sulamistemperatuur, et hõlbustada pulbri kõvenemist ja metalli pinnale sadestumist. Kuid katsetulemused näitavad erineva läbimõõdu ja paksusega toorikute eelsoojendustemperatuuride olulisi erinevusi. Selle põhjuseks on paksemate toorikute suurem soojusmahtuvus, mis takistab tõhusat soojuse hajumist pärast kuumutamist ja põhjustab minimaalseid temperatuurimuutusi ahjust pulbripaaki üleviimisel. Järelikult ei saa paksematele töödeldavatele detailidele rakendada kõrget eelsoojendustemperatuuri; selle asemel tuleb neid pikema aja jooksul kuumutada madalamal temperatuuril. Vastupidi, väiksematel toorikutel on madalam soojusvõimsus ja nad hajutavad soojust kiiresti, mistõttu on vaja kasutada "termilise šoki efekti" kõrgemate eelsoojendustemperatuuride kaudu, et pulbervaigu sulatada tõhusalt. Üliõhukestel detailidel on minimaalne soojusmahtuvus ja isegi kõrgetel temperatuuridel on katte täieliku nakkumise saavutamine keeruline.
Erineva läbimõõduga või paksusega materjalidest valmistatud toorikute puhul tuleks eelsoojendustemperatuuride määramisel põhjalikult kaaluda – tagades, et madalaim temperatuur tagab katte täieliku katmise kõige õhemates kohtades, vältides samal ajal paksemate osade kollasust, valides sobiva ülemise piiri.
Töödeldava detaili materjali mõju
Enamik ülalmainitud katsedetailidest on valmistatud madala süsinikusisaldusega terasest. Erinevat tüüpi terase puhul, olgu selleks süsinikteras või legeerteras, on eelsoojendustemperatuuril minimaalne mõju. Vase eelsoojendustemperatuur on sarnane terase omaga, kuid veidi kõrgem. Alumiiniumil on kiire soojusjuhtivus ja -hajumine, seega peaks eelsoojendustemperatuur olema kõrgem.
Töödeldava detaili kuju mõju
Katsed viidi läbi ka erineva kujuga toorikutega, mis näitasid, et tahketel osadel on aeglasem soojuse salvestamise ja hajumise kiirus, samas kui suletud õõnesosad, näiteks torukujulised komponendid, näitavad ka soojuse hajumise vähenemist. Ja vastupidi, võrgusilma ja peenikeste osade soojuskadu on kõige kiirem. Soojuse salvestamise ja hajumise kiiruse määrab peamiselt töödeldava detaili ruumala ja pinna suhe. Seetõttu on vaja eelsoojendustemperatuuri reguleerida sobiva koefitsiendi alusel, mis vastab tooriku kujule. Selles valdkonnas on vaja täiendavaid uuringuid.
Järeldus
- Töödeldava detaili eelsoojendustemperatuur on keevkihti kastmise ajal katte kvaliteedi määramisel kõige kriitilisem tegur.
- Töödeldava detaili eelsoojendustemperatuur määratakse peamiselt selle läbimõõdu või paksuse järgi ning seda saab määrata juhisena jooniselt 1.
- Erinevatel pulbervaikudel on erinevad sulamis- ja lagunemispunktid, mida tuleks kastmisprotsessi määramisel täielikult arvesse võtta.
- Tooriku materjal ja kuju mõjutavad ka vajalikku eelsoojendustemperatuuri, mida saab parandusteguri abil kompenseerida.
