Технологія виготовлення труб малого діаметра

Лабораторна робота ОТПП № 7.5

«Технологія виготовлення труб малого діаметра»

Мета  роботи: Ознайомитися з технологією виготовлення труб малого діаметру.

- визначення і контроль технологічних параметрів процесу та їх вплив на якість продукції;

- перевірка відповідності технології виробництва труб технологічному регламенту, а виробів - технічним умовам;

- освоєння прийомів замірів, обробки результатів вимірів.

Теоретичні  відомості:Методом екструзії виготовляється основна кількість труб із термопластів. На схемі приведено основний склад технологічної лінії для забезпечення даного методу.

Рис.1 Схема технологічної  лінії для виготовлення труб

Гранули завантажуються в бункер черв’ячного пресу 1, де вони плавляться і видавлюються через  формуючу трубну головку 2. Трубчата заготовка 6 поступає в середину калібруючого пристрою вакуумного типу 3, де частково охолоджується і набуває необхідних розмірів. Потім труба охолоджується у ванні охолодження 4 зрошенням. Відвід труби здійснюється тягнучим пристроєм 7. Розріз на відрізки певного розміру здійснюється за допомогою ножа гільйотинного типу 8. Відрізки штабелюються пристроєм 9.

Формування  здійснюється при течії розплаву полімеру через кільцеву щілину головки. Для цього зазвичай використовують прямоточні, кутові і Z-подібні формуючі головки.

Найбільше застосування знаходять прямоточні головки, конструкція  однієї з яких показана на рис.2.Корпус головки складається з двох частин 3 і 6, між якими закріплена решітка  дорнотримача 11. В частину корпусу 6 вставляється формуюче кільце 9, яке закріпляється фланцем 8. На вході в головку встановлюється решітка 2 і пакет фільтруючих сіток 1. На решітці дорнотримача 11 закріплені розсікач 4 і дорн 10. Решітка дорнотримача має штуцер 5, для підводу стисненого повітря в середину труби.

Розплав полімеру із циліндра екструдера проходить через пакет  фільтруючих сіток 1, решітку 2, а  потім тече в зазорі між патрубком 3 і розсікачем дорна 4 і входить  в отвір решітки дорнотримача 11, де ребрами розділяється на декілька паралельних потоків. Щоб не було зон застою, ребра решітки дорнотримача роблять обтічної форми (див. розріз а – а). після решітки дорнотримача розплав знову поступає в кільцевий канал, утворений частиною корпуса 6 і дорном 10. Кінцеві розміри розплав приймає у формуючому каналі, при цьому для забезпечення рівної товщини труби по периметру формуюче кільце 9 може переміщуватись гвинтами 7 в

Рис.2 Прямоточна трубна головкарадіальних напрямках  відносно дорна.

До технологічних  параметрів процесу орієнтації полімерів відносяться температура матеріалу при завантаженні Т_м, температура зон корпуса черв'ячного преса Т₁-Т_і і головки Т_г; температура води в ванні охолодженняТ_во; частота обертання черв'яка n; продуктивність лінії G; напруга V і сила струму А приводу черв'яка.

Фактична  продуктивністьG лінії дорівнює:

, (1)

де g – величина наважки труби,кг, одержаної за час t, год.

При відомій швидкості  прийому отриманої трубиυ_пр продуктивність процесу G_рп можна визначити з рівняння

, (2)

де F – площа поперечного перерізу полімерної труби, см²; υ_пр – швидкість прийому намотування труби, м/хв.; ρ_пр – густина матеріалу, г/см³.

Опір головкиKрозраховується по ділянці, що визначає опір – формуючому (кільцева щілина). Рівняння для розрахунку коефіцієнту опору та швидкості зсуву потоку

,  (3)

 (4)

Зміну тиску знаходимо з рівняння

 (5)

Матеріал: полімер, марка, стан (порошок, гранули), інші компоненти.

Обладнання, прилади, інструмент: Технологічна лінія для виробництва труб, оснащена контрольно-вимірювальними приладами; калібрувальний, тягнучий та відрізний пристрої; штангенциркуль; лінійка металева 1000 мм і ціною ділення 1мм;; металева лінійка зі шкалою 1000 мм і ціною розподілу 1 мм; секундомір; мікрометр; штангенциркуль.

Методика роботи:

Вибір технологічних параметрів.Температурні параметри процесу вибираються на основі температур переходів, отриманих по термомеханічних кривих, в залежності від матеріалу, що переробляється. Температура корпусу, головки на 20-40°С вище температури текучості (плавлення) полімеру. Швидкість витягування трубної заготовки вибирається в залежності від продуктивності черв’ячного екструдеру.

Підготовка, запуск, робота обладнання. Перед початком роботи по технологічному паспорту на устаткування необхідно ознайомитися з кінематичною схемою, конструктивними особливостями основних вузлів лінії (екструдеру, формуючої головки, калібратора), з порядком регулювання технологічних параметрів. Перевірити заземлення устаткування і стан електропроводів.

При роботі необхідно дотримуватися правил безпеки, відповідно вивчивши їх і пройшовши інструктаж.

Циліндр і головку нагрівають до температури, значення якої обрані відповідно до методики. Перед пуском на заданому тепловому режимі устаткування витримується протягом 30-40 хв. з метою розігріву полімеру до заданих температур у робочих каналах між корпусом і черв'яком, у каналах головки.

Привод черв'яка налаштувати на мінімальну частоту обертання. Через бункер пресу засипати суміш гранули полімеру, В черв’яку суміш стискається, нагрівається, розплавляється, гомогенізується та під тиском подається в трубну головку. Отримана трубна заготовка поступає всередину вакуумної калібруючої насадки, де частково охолоджується і набуває необхідні розміри. Потім труба охолоджується у ванні. Відведення труби здійснюється тягнучим пристроєм, різання на мірні відрізки – гільйотиною.

Після запуску екструдера (розплав з’явився на виході із формуючого кільцевого зазору) визначається рівномірність виходу розплаву по площині кільцевого зазору, при необхідності зазор калібрується. Далі частота обертання черв'яка збільшується до швидкісних режимів регламенту. Додатково перевіряється калібрування заготовки.

Фіксуються основні технологічні параметри процесів формування заготовки труби, її калібрування, охолодження: температура корпусу головки, розплаву на виході з формуючого зазору, води у ванні охолодження, зовнішньої поверхні труби після ванни – за показами приладів; продуктивність – за результатами зважування відрізків труби, отриманих за певний час.

Контроль процесу і якості продукції. Якість екструдату оцінюється візуально по суцільності і регулярності виходу розплаву з філь’єри головки, а також по ступеню розбухання заготовки на виході (нестала течія). Якість труб визначається за відповідністю розмірів  зовнішнього вигляду вимогам ДСТУ.

При проведенні випробувань відібрати зразки труб, необхідні для перевірки їх якості, розмірів та дослідження фізико-механічних властивостей.

Результати вимірів технологічних параметрів та умов проведення екструзійного процесу занести до табл. 1…2 (форми приводяться нижче).

 

Вихідний  полімер, компоненти –

 

Таблиця 1 – Умови роботи і характеристики процесу, лінії, стрічки

Параметри	Виміри
Діаметр черв’яка, мм
Довжина черв’яка, мм (D)
Частота обертання черв’яка, об/хв.
Діаметр матриці, мм
Діаметр дорну, мм
Довжина формуючого зазору, мм
Швидкість прийому труби, м/хв.
Вага 1.м.п., кг
Діаметр труби, мм
Товщина сінки труби, мм

 

Таблиця 2 – Температурний режим по зонах

Температура	задан.	факт.	Відхилення
Зона 1 (екструдер), оС
Зона 2 (екструдер), оС
Зона                        , оС
Температура головки, оС
Температура води, оС
Температура труби після охол., оС

 

Обробка результатів

На основі одержаних даних досліджень (таблиці 1...2) і рівнянь (1...2) теоретичної частини розраховуються:

• фактична продуктивність G ЛРП;
• опір головки K;
• зміну тиску в кільцевому зазорі головки, .