Contrôle de la température de préchauffage dans le processus de trempage en lit fluidisé
Contexte Introduction
Lors du procédé d'immersion en lit fluidisé , la capacité thermique de la pièce est exploitée pour faire fondre la poudre thermoplastique et obtenir l'épaisseur et la qualité de revêtement souhaitées. Il est donc crucial de déterminer la température de préchauffage appropriée de la pièce. Cette température doit être légèrement supérieure à la température de fusion de la poudre thermoplastique. Une température trop élevée peut entraîner des défauts d'écoulement dus à une épaisseur excessive du revêtement ou à la fissuration de la résine polymère, provoquant des bulles, un jaunissement ou des brûlures. À l'inverse, une température trop basse ne permettra pas une fusion suffisante et conduira à des revêtements trop fins, présentant des piqûres ou des irrégularités en surface, ne répondant pas aux objectifs du procédé d'immersion.
D'une manière générale, la température de préchauffage de la pièce est influencée par des facteurs tels que son matériau, sa taille, sa forme, les performances de la poudre thermoplastique, l'épaisseur de revêtement requise, le temps de chauffage et la durée de trempage. Cependant, dans les opérations pratiques, les pièces varient considérablement en termes d'épaisseur, de taille et de forme, ce qui rend difficile la détermination quantitative de la température de préchauffage.
Afin de déterminer la température de préchauffage optimale des pièces lors du procédé d'immersion dans un lit fluidisé de poudre , nous utilisons notre propre système d'immersion automatique en lit fluidisé, conçu et fabriqué par nos soins. Forts de notre expérience dans la production de divers produits tels que des barrières de signalisation routière, des filets de protection pour jardins et bâtiments municipaux, des étagères de réfrigérateur et de supermarché, des filets pour cages d'élevage, des ressorts et des tubes en acier, à partir de différentes poudres thermoplastiques, nous avons mené des expériences qui fournissent une base théorique et une méthodologie pour optimiser le procédé d'immersion.
Méthodes expérimentales
1. préparation de l'échantillon
Les échantillons sont principalement constitués d'acier en forme de tige, certains également en cuivre et en aluminium, ayant des diamètres 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. Poudre thermoplastique
La poudre thermoplastique LDPE a été principalement utilisée dans l'expérience, tandis que PVC, PA et autres poudres ont également été soumis à des tests.
3. processus
Prétraitement → préchauffage → trempage dans la poudre → post-chauffage (durcissement) → refroidissement
4. Qualité du revêtement
Différentes températures de préchauffage ont été utilisées pour immerger les échantillons susmentionnés dans diverses poudres thermoplastiques ; après des processus de durcissement et de nivellement à basse température, la qualité du revêtement a été évaluée et enregistrée dans les tableaux 1, 2 et 3.
Analyse des facteurs d'influence
Sur la base des résultats expérimentaux et en conjonction avec les données présentées dans les tableaux 1, 2 et 3, une courbe a été tracée pour représenter la valeur optimale de la température de préchauffage pour chaque échantillon, comme illustré sur la figure.
Impacts de la poudre thermoplastique
La courbe de chauffage de la pièce varie selon les différentes résines en poudre, comme le montre la figure ci-dessus. En raison de la large plage entre le point de ramollissement (80 – 90℃) et le point de fusion (105 – 130℃) du polyéthylène (PE), ainsi qu'une température de fissuration de 300 ℃, une température de préchauffage plus élevée est requise pour la pièce. Ce n'est que lorsqu'il est chauffé à des températures supérieures à 360 ℃ pendant une période prolongée que le revêtement apparaît jaunissant.
Chlorure de polyvinyle(PVC) n'a pas de point de fusion distinct mais commence à ramollir à 130 ℃ et peut s'écouler à 180 ℃. Il commence à se décomposer au-dessus de 200 ℃, libérant du chlorure d'hydrogène, de la fumée et une odeur nasale. De légères augmentations de température ou des temps d'exposition plus longs entraînent progressivement un jaunissement et un noircissement du revêtement. Comme PVCLa température de fusion de la pièce est proche de sa température de décomposition, un contrôle plus strict de la température de préchauffage de la pièce est nécessaire.
Les revêtements en polyamide (PA) (généralement le nylon 1010, le nylon 11, le nylon12) ont un point de fusion allant de 180 à 230 ℃ et des températures de décomposition thermique supérieures à 300 ℃ ; cependant, la plage entre leurs températures de fusion et de décomposition reste étroite. Le trempage du nylon nécessite souvent un refroidissement rapide et le contrôle de la température de préchauffage s'avère difficile.
Influence de l'épaisseur de la pièce
En théorie, la température de préchauffage de la pièce doit être légèrement supérieure à la température de fusion de la poudre pour faciliter le durcissement et le dépôt de la poudre sur la surface métallique. Cependant, les résultats expérimentaux indiquent des variations significatives des températures de préchauffage pour des pièces de diamètres et d'épaisseurs différents. Cela est attribué à la plus grande capacité thermique des pièces plus épaisses, ce qui empêche une dissipation efficace de la chaleur après chauffage et conduit à des changements de température minimes pendant le transfert du four au réservoir de poudre. Par conséquent, une température de préchauffage élevée ne peut pas être appliquée aux pièces plus épaisses ; au lieu de cela, elles doivent être chauffées à des températures plus basses pendant des durées plus longues. Inversement, les pièces plus petites possèdent des capacités thermiques plus faibles et dissipent rapidement la chaleur, ce qui nécessite l'utilisation de « l'effet de choc thermique » via des températures de préchauffage plus élevées pour une fusion efficace de la résine en poudre. Les pièces ultra-minces ont une capacité thermique minimale et même avec des températures élevées, il devient difficile d'obtenir une adhérence complète du revêtement.
Pour les pièces fabriquées à partir de matériaux de diamètres ou d'épaisseurs variables, une attention particulière doit être accordée lors de la détermination des températures de préchauffage – en veillant à ce que la température la plus basse garantisse une couverture complète du revêtement sur les zones les plus fines tout en évitant le jaunissement sur les sections plus épaisses en sélectionnant une limite supérieure appropriée.
Influence du matériau de la pièce à usiner
La plupart des pièces d'essai mentionnées ci-dessus sont en acier à faible teneur en carbone. Pour différents types d'acier, qu'il s'agisse d'acier au carbone ou d'acier allié, la température de préchauffage a un impact minime. La température de préchauffage du cuivre est similaire à celle de l’acier mais légèrement supérieure. L'aluminium a une conduction et une dissipation thermique rapides, la température de préchauffage doit donc être plus élevée.
Influence de la forme de la pièce
Des expériences ont également été menées sur des pièces de formes variées, révélant que les pièces solides présentent des taux de stockage et de dissipation de chaleur plus lents, tandis que les pièces creuses fermées telles que les composants tubulaires démontrent également une dissipation thermique réduite. À l’inverse, les pièces grillagées et minces subissent la perte de chaleur la plus rapide. Le taux de stockage et de dissipation de la chaleur est principalement déterminé par le rapport volume/surface de la pièce. Il est donc nécessaire d'ajuster la température de préchauffage en fonction d'un coefficient approprié correspondant à la forme de la pièce. Des recherches supplémentaires sont nécessaires dans ce domaine.
Conclusion
- La température de préchauffage de la pièce est le facteur le plus critique pour déterminer la qualité du revêtement lors du trempage en lit fluidisé.
- La température de préchauffage de la pièce est principalement déterminée par son diamètre ou son épaisseur et peut être déterminée en se référant à la figure 1 à titre indicatif.
- Différentes résines en poudre ont des points de fusion et des points de décomposition différents, qui doivent être pleinement pris en compte lors de la détermination du processus de trempage.
- Le matériau et la forme de la pièce influencent également la température de préchauffage requise, qui peut être compensée par un facteur de correction.
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