Контроль температуры предварительного нагрева в процессе погружения в псевдоожиженный слой
Предпосылки Введение
В процессе погружения в псевдоожиженном слое теплоемкость заготовки используется для расплавления термопластичного порошка и достижения желаемой толщины и качества покрытия. Поэтому определение соответствующей температуры предварительного нагрева заготовки имеет решающее значение. Температура предварительного нагрева должна быть немного выше температуры плавления термопластичного порошка. Если она слишком высока, могут возникнуть дефекты текучести из-за чрезмерно толстого покрытия или растрескивания полимерной смолы, что приведет к образованию пузырьков, пожелтению или пригоранию. И наоборот, если она слишком низка, недостаточное плавление приведет к тонким покрытиям с поверхностными вкраплениями или неполнотой, которые не будут соответствовать целям погружения.
Вообще говоря, на температуру предварительного нагрева заготовки влияют такие факторы, как ее материал, размер, форма, характеристики термопластического порошка, необходимая толщина покрытия, время нагрева и продолжительность погружения. Однако на практике заготовки значительно различаются по толщине, размеру и форме, что затрудняет количественное определение температуры предварительного нагрева.
Для определения оптимальной температуры предварительного нагрева заготовок в процессе погружения порошка в псевдоожиженном слое мы используем разработанную и изготовленную нами автоматическую систему погружения в псевдоожиженном слое. Сочетание этого опыта с нашим опытом производства различных изделий, таких как дорожные ограждения, защитные сетки для садовых и муниципальных зданий, полки для холодильников, торговые полки, сетки для клеток для разведения скота, пружины и стальные трубы с использованием различных термопластичных порошков, позволяет получить теоретическую основу и методологию для оптимизации процесса погружения.
Экспериментальные методы
1. Подготовка проб
Образцы в основном состоят из стержневой стали, а также из меди и алюминия, диаметром 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. Термопластичный порошок
В эксперименте преимущественно использовался термопластичный порошок ПЭВД, а PVC, ПА и другие порошки также подвергались испытаниям.
3. процесс
Предварительная обработка → предварительный нагрев → погружение в порошок → последующий нагрев (отверждение) → охлаждение
4. Качество покрытия
Для погружения вышеупомянутых образцов в различные термопластичные порошки использовались различные температуры предварительного нагрева; после низкотемпературного отверждения и процессов выравнивания качество покрытия оценивалось и фиксировалось в Таблице 1, Таблице 2 и Таблице 3.
Анализ влияющих факторов
На основании экспериментальных результатов и в сочетании с данными, представленными в таблице 1, таблице 2 и таблице 3, была построена кривая, представляющая оптимальное значение температуры предварительного нагрева для каждого образца, как показано на рисунке.
Воздействие термопластического порошка
Кривая нагрева заготовки различается для разных порошковых смол, как показано на рисунке выше. Из-за широкого диапазона между температурой размягчения (80–90 ℃) и температурой плавления (105–130 ℃) полиэтилена. (PE)Помимо температуры растрескивания 300 ℃, для заготовки требуется более высокая температура предварительного нагрева. Только при нагревании при температуре выше 360℃ в течение длительного периода времени на покрытии происходит пожелтение.
Поливинил хлорид(PVC) не имеет четкой точки плавления, но начинает размягчаться при 130 ℃ и может течь при 180 ℃. Он начинает разлагаться при температуре выше 200 ℃, выделяя хлористый водород, дым и неприятный запах из носа. Небольшое повышение температуры или увеличение времени воздействия постепенно приводят к пожелтению и почернению покрытия. Как PVCтемпература плавления близка к температуре его разложения, необходим более строгий контроль за температурой предварительного нагрева заготовки.
Покрытия из полиамида (PA) (обычно нейлон 1010, нейлон 11, нейлон 12) имеют температуру плавления от 180 до 230 ℃ и температуру термического разложения, превышающую 300 ℃; однако диапазон между температурами их плавления и разложения остается узким. Окунание нейлона часто требует быстрого охлаждения, а контроль температуры предварительного нагрева оказывается сложной задачей.
Влияние толщины заготовки
Теоретически температура предварительного нагрева заготовки должна быть немного выше температуры плавления порошка, чтобы облегчить отверждение порошка и осаждение на поверхность металла. Однако экспериментальные результаты указывают на значительные различия в температурах предварительного нагрева для заготовок с разным диаметром и толщиной. Это объясняется большей теплоемкостью более толстых заготовок, что затрудняет эффективное рассеивание тепла после нагрева и приводит к минимальным изменениям температуры при переносе из печи в емкость с порошком. Следовательно, высокая температура предварительного нагрева не может применяться к более толстым заготовкам; вместо этого их необходимо нагревать при более низких температурах в течение более длительного времени. Наоборот, заготовки меньшего размера обладают меньшей теплоемкостью и быстро рассеивают тепло, что требует использования «эффекта теплового шока» за счет более высоких температур предварительного нагрева для эффективного плавления порошковой смолы. Сверхтонкие заготовки имеют минимальную теплоемкость, и даже при повышенных температурах становится сложно добиться полной адгезии покрытия.
Для заготовок, изготовленных из материалов различного диаметра или толщины, следует уделить всестороннее внимание при определении температуры предварительного нагрева – обеспечить, чтобы самая низкая температура гарантировала полное покрытие покрытия на самых тонких участках, избегая при этом пожелтения на более толстых участках, выбрав соответствующий верхний предел.
Влияние материала заготовки
Большинство упомянутых выше тестовых заготовок изготовлены из низкоуглеродистой стали. Для различных типов стали, будь то углеродистая или легированная сталь, температура предварительного нагрева оказывает минимальное влияние. Температура предварительного нагрева меди аналогична температуре стали, но немного выше. Алюминий обладает быстрой теплопроводностью и рассеянием, поэтому температура предварительного нагрева должна быть выше.
Влияние формы заготовки
Эксперименты были также проведены на заготовках различной формы и показали, что твердые детали демонстрируют более медленные скорости аккумулирования и рассеивания тепла, в то время как закрытые полые детали, такие как трубчатые компоненты, также демонстрируют пониженное рассеивание тепла. И наоборот, сетчатые и тонкие детали испытывают наибольшую потерю тепла. Скорость накопления и отвода тепла в первую очередь определяется соотношением объема и площади поверхности заготовки. Поэтому необходимо регулировать температуру предварительного нагрева на основе соответствующего коэффициента, соответствующего форме заготовки. В этой области необходимы дальнейшие исследования.
Заключение
- Температура предварительного нагрева заготовки является наиболее важным фактором, определяющим качество покрытия при погружении в псевдоожиженный слой.
- Температура предварительного нагрева заготовки в первую очередь определяется ее диаметром или толщиной, и ее можно определить, обратившись к рисунку 1.
- Различные порошковые смолы имеют разные температуры плавления и разложения, что следует полностью учитывать при выборе процесса погружения.
- Материал и форма заготовки также влияют на требуемую температуру предварительного нагрева, которую можно компенсировать с помощью поправочного коэффициента.
