Kiểm soát nhiệt độ làm nóng trước trong quá trình nhúng tầng sôi
Giới thiệu cơ sở
Trong quy trình nhúng tầng sôi , nhiệt dung riêng của phôi được sử dụng để làm tan chảy bột nhựa nhiệt dẻo và đạt được độ dày và chất lượng lớp phủ mong muốn. Do đó, việc xác định nhiệt độ làm nóng sơ bộ thích hợp cho phôi là rất quan trọng. Nhiệt độ làm nóng sơ bộ nên cao hơn một chút so với nhiệt độ nóng chảy của bột nhựa nhiệt dẻo. Nếu quá cao, có thể xảy ra các khuyết tật về dòng chảy do lớp phủ quá dày hoặc nhựa polymer bị nứt, dẫn đến nổi bọt, ố vàng hoặc cháy. Ngược lại, nếu quá thấp, sự nóng chảy không đủ sẽ dẫn đến lớp phủ mỏng với bề mặt bị rỗ hoặc không hoàn chỉnh, không đáp ứng được mục tiêu nhúng.
Nói chung, nhiệt độ gia nhiệt trước của phôi bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như vật liệu, kích thước, hình dạng, hiệu suất của bột nhựa nhiệt dẻo, độ dày lớp phủ yêu cầu, thời gian gia nhiệt và thời gian nhúng. Tuy nhiên, trong hoạt động thực tế, phôi gia công có sự khác biệt đáng kể về độ dày, kích thước và hình dạng, khiến việc xác định định lượng nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ trở nên khó khăn.
Để tìm ra nhiệt độ làm nóng sơ bộ thích hợp cho các chi tiết trong quá trình nhúng bột bằng hệ thống tầng sôi , chúng tôi sử dụng hệ thống nhúng tầng sôi tự động do chính chúng tôi thiết kế và sản xuất. Kết hợp với kinh nghiệm sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau như hàng rào phân cách giao thông, lưới bảo vệ lan can công trình công cộng và sân vườn, kệ tủ lạnh, kệ mua sắm, lưới chuồng nuôi, lò xo và ống thép sử dụng các loại bột nhựa nhiệt dẻo khác nhau, các thí nghiệm cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp luận để tối ưu hóa quá trình nhúng.
Phương pháp thực nghiệm
1. Chuẩn bị mẫu
Các mẫu chủ yếu bao gồm thép hình que, một số mẫu còn được làm bằng đồng và nhôm, có đường kính 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. Bột nhựa nhiệt dẻo
Bột nhựa nhiệt dẻo LDPE được sử dụng chủ yếu trong thí nghiệm, trong khi PVC, PA và các loại bột khác cũng đã được thử nghiệm.
3. quy trình
Tiền xử lý → làm nóng trước → nhúng bột → gia nhiệt sau (đóng rắn) → làm mát
4. Chất lượng sơn
Nhiệt độ gia nhiệt trước khác nhau được sử dụng để nhúng các mẫu nói trên vào nhiều loại bột nhiệt dẻo khác nhau; sau quá trình xử lý và làm phẳng ở nhiệt độ thấp, chất lượng lớp phủ được đánh giá và ghi lại trong Bảng 1, Bảng 2 và Bảng 3.
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng
Dựa trên các kết quả thực nghiệm và kết hợp với dữ liệu được trình bày trong Bảng 1, Bảng 2 và Bảng 3, một đường cong được vẽ để biểu thị giá trị nhiệt độ gia nhiệt trước tối ưu cho mỗi mẫu, như được minh họa trong hình.
Tác dụng của bột nhựa nhiệt dẻo
Đường cong gia nhiệt của phôi thay đổi đối với các loại nhựa bột khác nhau, như được mô tả trong hình trên. Do phạm vi rộng giữa điểm làm mềm (80 – 90oC) và điểm nóng chảy (105 – 130oC) của polyetylen (PE), cùng với nhiệt độ nứt là 300oC, cần có nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ cao hơn cho phôi. Chỉ khi được nung ở nhiệt độ trên 360oC trong thời gian dài thì lớp phủ mới xuất hiện màu vàng.
Polyvinyl clorua (PVC) không có điểm nóng chảy rõ rệt nhưng bắt đầu mềm ở 130oC và có thể chảy ở 180oC. Nó bắt đầu phân hủy ở nhiệt độ trên 200oC, giải phóng hydro clorua, khói và phát ra mùi mũi. Nhiệt độ tăng nhẹ hoặc thời gian phơi sáng lâu hơn dần dần dẫn đến lớp phủ bị ố vàng và đen. BẰNG PVCnhiệt độ nóng chảy của nó gần với nhiệt độ phân hủy của nó, nên cần phải kiểm soát chặt chẽ hơn nhiệt độ gia nhiệt trước của phôi.
Lớp phủ polyamit (PA) (thường là nylon 1010, nylon 11, nylon12) có điểm nóng chảy từ 180 đến 230oC và nhiệt độ phân hủy nhiệt vượt quá 300oC; tuy nhiên, phạm vi giữa nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ phân hủy của chúng vẫn còn hẹp. Việc nhúng nylon thường đòi hỏi phải làm mát nhanh chóng và việc kiểm soát nhiệt độ làm nóng trước là một thách thức.
Ảnh hưởng từ độ dày phôi
Về mặt lý thuyết, nhiệt độ gia nhiệt trước của phôi phải cao hơn một chút so với nhiệt độ nóng chảy của bột để tạo điều kiện cho bột đông cứng và lắng đọng trên bề mặt kim loại. Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm chỉ ra sự thay đổi đáng kể về nhiệt độ gia nhiệt trước đối với các phôi có đường kính và độ dày khác nhau. Điều này là do dung lượng nhiệt lớn hơn của các phôi dày hơn, cản trở quá trình tản nhiệt hiệu quả sau khi gia nhiệt và dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ tối thiểu trong quá trình chuyển từ lò sang bể bột. Do đó, không thể áp dụng nhiệt độ gia nhiệt trước cao cho các phôi dày hơn; thay vào đó, chúng phải được gia nhiệt ở nhiệt độ thấp hơn trong thời gian dài hơn. Ngược lại, các phôi nhỏ hơn có dung lượng nhiệt thấp hơn và tản nhiệt nhanh chóng, đòi hỏi phải sử dụng "hiệu ứng sốc nhiệt" thông qua nhiệt độ gia nhiệt trước cao hơn để làm tan chảy nhựa bột hiệu quả. Các phôi siêu mỏng có dung lượng nhiệt tối thiểu và ngay cả ở nhiệt độ cao, việc đạt được độ bám dính hoàn toàn của lớp phủ cũng trở nên khó khăn.
Đối với các phôi được làm từ vật liệu có đường kính hoặc độ dày khác nhau, cần cân nhắc toàn diện khi xác định nhiệt độ gia nhiệt trước - đảm bảo rằng nhiệt độ thấp nhất đảm bảo phủ hoàn toàn lớp phủ ở những vùng mỏng nhất đồng thời tránh ố vàng trên các phần dày hơn bằng cách chọn giới hạn trên thích hợp.
Ảnh hưởng của vật liệu phôi
Hầu hết các phôi thử nghiệm nêu trên đều được làm bằng thép cacbon thấp. Đối với các loại thép khác nhau, dù là thép cacbon hay thép hợp kim, nhiệt độ nung nóng trước có tác động tối thiểu. Nhiệt độ nung nóng trước của đồng tương tự như thép nhưng cao hơn một chút. Nhôm có khả năng dẫn nhiệt và tản nhiệt nhanh nên nhiệt độ gia nhiệt trước phải cao hơn.
Ảnh hưởng của hình dạng phôi
Các thí nghiệm cũng được tiến hành trên các phôi có hình dạng khác nhau, cho thấy các bộ phận rắn có tốc độ lưu trữ và tản nhiệt chậm hơn, trong khi các bộ phận rỗng kín như các bộ phận hình ống cũng cho thấy khả năng tản nhiệt giảm. Ngược lại, lưới và các bộ phận mảnh sẽ mất nhiệt nhanh nhất. Tốc độ lưu trữ và tản nhiệt chủ yếu được xác định bởi tỷ lệ thể tích trên diện tích bề mặt của phôi. Vì vậy, cần điều chỉnh nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ dựa trên hệ số phù hợp tương ứng với hình dạng phôi. Nghiên cứu sâu hơn là cần thiết trong lĩnh vực này.
Kết luận
- Nhiệt độ gia nhiệt trước của phôi là yếu tố quan trọng nhất quyết định chất lượng lớp phủ trong quá trình nhúng tầng sôi.
- Nhiệt độ gia nhiệt trước của phôi chủ yếu được xác định bởi đường kính hoặc độ dày của nó và có thể được xác định bằng cách tham khảo Hình 1 để được hướng dẫn.
- Các loại nhựa bột khác nhau có điểm nóng chảy và điểm phân hủy khác nhau, cần được xem xét đầy đủ khi xác định quá trình nhúng.
- Vật liệu và hình dạng của phôi cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ gia nhiệt trước cần thiết, nhiệt độ này có thể được bù bằng hệ số hiệu chỉnh.
