Aprospect.ru

Агентство недвижимости
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Изостатический пресс: принцип работы, устройство, производители, преимущества, применение

Изостатический пресс: принцип работы, устройство, производители, преимущества, применение

Изостатическое прессование представляет процесс, при котором наблюдается всестороннее равномерное сжатие материала. Из порошков формируются детали и заготовки, которые в дальнейшем обрабатываются под давлением. Прессование может быть холодным (в жидкой среде) или горячим (в газовой среде) в зависимости от условий среды, которая передает давление.

Изостатическое прессование осуществляется при помощи специального оборудования – изостатических прессов. Это устройство, в котором возможно распределение изостатического (равного во всех направлениях) давления через разные среды, которые воздействуют на материал.

Суть изостатического прессования

Прессы изостатического прессования применяются для всестороннего равномерного сжатия порошков с целью получения деталей и заготовок. Первоначальный объем материала меняется, изделие получает более компактную форму.

Суть изостатического прессования

Суть изостатического прессования

Процесс происходит благодаря уменьшению пустот между фракциями и за счет пластической деформации каждой крупинки порошка. Для каждого материала значения давления, температуры и продолжительность выдержки отличаются.

Изделие имеет равномерную плотность и текстуру. Материал получается довольно прочным и не разрушается при последующей обработке.

Устройство изостатических прессов

Для проведения изостатического прессования необходимо оборудование высокого давления, где создается давление сжатого инертного газа, воздействующее либо непосредственно на объект, либо на капсулу, заполненную обрабатываемым порошком.

Устройство изостатических прессов

Устройство изостатических прессов

Оборудование включает такие конструктивные элементы:

  • Рабочая камера. Выполнена из качественной стали, также упрочняется предварительно напряженной намоткой, что позволяет реализовать внутри высокое давление (более 2000 атмосфер). Внутри камеры находится печь и теплоизоляционная система.
  • Ярмо. Также покрыто намоткой, аналогичной той, что на рабочей камере. Здесь она необходима для обеспечения жесткого положения верхней и нижней пробки.
  • Трубопровод. По нему поступает газ, который проникает в рабочую камеру через нижнюю пробку ярма.
  • Капсулы для формования порошка. Это тонкие металлические оболочки различной формы – от них зависит форма полученного изделия. Также могут применяться керамические капсулы, которые готовятся по выплавляемым моделям.

Конструкция изостатических прессов может отличаться. Крышка может удерживаться благодаря резьбе в сосуде или при помощи наружной рамы.

В изостатическом прессе могут использоваться печи разных типов. Они отличаются материалами изготовления, поэтому их условия работы различны:

  • Многоцелевая графитовая печь. Все важные детали выполнены из графита, что обеспечивает длительный срок службы, гибкость диапазона температур и давления. Ее можно эксплуатировать при температурах 1750-2000 градусов Цельсия. Может работать в условиях вакуума и при давлении до 320 МПа. Печь быстро прогревается, поэтому циклы обработки длятся недолго.
  • Молибденовая печь. Рассчитана на работу при температурах до 1400 градусов Цельсия. Высокая мощность оборудования обеспечивает быстрое время прогрева. Это самый распространенный тип печей для горячего изостатического прессования.

Также прессы оснащаются вспомогательными системами – вакуумной, газовой, охлаждения.

Принцип действия прессов изостатического прессования

Принцип работы изостатических прессов основан на высокотемпературном равномерном сжатии порошкообразных материалов для получения более компактного конечного изделия. Методика горячего прессования позволяет получить изделия простой формы, которые будут подвергаться дальнейшей обработке. Также могут быть сразу получены заготовки сложной формы.

Принцип действия прессов изостатического прессования

Принцип действия прессов изостатического прессования

Наиболее распространенным типом изостатических прессов является такой, при котором нагревательный элемент находится внутри рабочей камеры, а крышка держится за счет внешней силовой рамы. В таком оборудовании создаются высокие давление и температура, оно легко в эксплуатации – изделие для обработки беспрепятственно загружается и выгружается из рабочей камеры.

Процесс прессования в таком устройстве выполняется в несколько этапов:

  • Порошкообразный материал засыпается в капсулу для капсулирования, после чего осуществляется виброуплотнение.
  • Рабочая камера заполняется инертным газом. Затем включается компрессор, который повышает давление внутри.
  • Включается нагревательный элемент, и температура внутри камеры повышается до необходимых значений.
  • Капсула откачивается при температуре 300-500 градусов Цельсия. Затем герметично заваривается. Важно, чтобы инертного газа не оставалось внутри капсулы – это может привести к образованию газовой пористости материала.
  • Капсула деформируется, а порошок уплотняется, образуя однотропную деталь. По окончании прессования капсульный слой удаляется механической или химической обработкой.

Прессование порошков жаропрочных сплавов может происходить при температуре до 1500 градусов Цельсия и давлении 200 МПа.

Производители изостатических прессов

Производители изостатических прессов

Производители изостатических прессов

Вот список лучших производителей изостатических прессов:

  • AVURE. Шведская компания, выпускающая оборудование серии Quintus. Производит качественные прессы, которые эксплуатируются уже долгие годы по всему миру. Выпускает запасные детали, что гарантирует ремонтоспособность изделий.
  • American Isostatic Presse. Американская компания, выпускающая прессы для горячего и холодного изостатического прессования. Выпускает оборудование для лабораторного и промышленно применения.
  • Промэнерголаб. Российская компания, производящая химические реакторы, системы подачи реагентов, изостатические прессы и прочее оборудование, а также запчасти к нему.

Такое оборудование производят и другие фирмы – ЦЭЛТ, SXKYYC, ЗАО ПК «СтанкоПресс» и прочие.

Преимущества прессования

Изостатическое прессование в отличие от других методов, ограничивает порошок гибкой мембраной, которая является своеобразным барьером между порошком и средой, окружающей его. Это обеспечивает равномерное прессование всей порошковой массы, благодаря чему наблюдается равномерное распределение плотности конечного продукта.

Преимущества прессования

Преимущества прессования

Проведение прессования изостатическими прессами дает следующие преимущества:

  • Конечный продукт сохраняет мелкозернистую структуру, имеет равномерную плотность и высокую прочность. При этом пористость отсутствует, повышается износостойкость материала.
  • В процессе обработки снижается вероятность неоднородности, характерной для заготовок, образуемых при обычном литье.
  • Практически полностью исключается усадка материала и появление трещин во внутренней структуре в процессе остывания.
  • Происходит почти стопроцентное уплотнение, при этом изначальный объем материала почти не теряется.
  • Изделия получаются высокого качества, требуется их минимальная последующая обработка.
  • В процессе обработки может быть получено изделие любой формы. Также можно изготовить сложные конструкции с внутренними полостями.
Читайте так же:
Сажа отмыть кирпич печь

Все вышеперечисленные преимущества обуславливают широкое применение изостатических прессов в разных сферах промышленности.

Применение прессов изостатического прессования

Применение прессов изостатического прессования

Применение прессов изостатического прессования

Изостатическое прессование применяется для:

  • Обработки отливок. После проведения такого процесса уменьшается или полностью устраняется пористость изделий, удаляются газы из материала. Повышаются механические свойства – вязкость, прочность и другие.
  • Прессования порошковых материалов. Спекание заготовок происходит при определенных значениях давления и температуры, которые подбираются отдельно для каждого материала.
  • Диффузной сварки элементов. Во время процесса осуществляется соединение твердых деталей посредством их сжатия. Это становится возможным благодаря микропластическим деформациям на несколько процентов.
  • Модифицирования поверхности посредством применения реакционных газовых сред. На основании результатов изостатического прессования разрабатываются технологии азотирования, нитроцементации и цементации.

Такое оборудование применяется для формования керамических и композиционных материалов, при производстве режущих инструментов, протезов, в процессе утилизации отходов.

Метод экструзии полимеров (пластмасс)

Процесс экструзии происходит при нагреве полимеров максимум до 250 0С. Производство идет на скорости до 120 метров/минуту. Около 30 % всего объема полимеров перерабатывается по экструзионной технологии с помощью экструдеров. Попробуем разобраться в тонкостях этого процесса.

Экструзия полимеров — это технология получения формовочных изделий из термопластов и их композиций на шнековых прессах. Осуществляется путем продавливания (под давлением) однородного расплава через щель формовочной головки экструдера.

Щель имеет определенную форму, которая определяет геометрию изделия — сайдинг, пленка, оконный ПВХ профиль. В качестве сырья используются гранулы полиэтилена ПВД и ПНД, полипропилена, ПВХ, полистирола и других полимеров.

Экструзия включает в себя следующие этапы:

  1. получение однородного расплава в экструдере;
  2. формование;
  3. охлаждение продукции;
  4. натяжение и намотка (пленки), нарезка (профиль, труба).

Описание технологического процесса экструзии пленки

Экструзия — метод формования в экструдере для пленки изделий или полуфабрикатов неограниченной длины продавливанием расплава полимера через формующую головку с каналами необходимого профиля.

Представим схему оборудования для производства рукавной пленки:

Схема агрегата для получения рукавной пленки

Основными элементами экструдера являются следующие агрегаты:

  • бункер для загрузки сырья,
  • шнек и цилиндр для расплава сырья,
  • фильтр с сеткой для очистки материала,
  • формующая головка с воздушным кольцом для формирования материала,
  • устройство вытяжки материала,
  • устройство намотки готового материала,
  • блок управления экструзионной установкой.

Процесс внутри шнековой пары

Термопластичный полимер в процессе экструзии последовательно переходит сначала из твердого состояния (в виде гранул) в расплав, а затем вновь в твердое состояние (в виде пленки) после выхода из формующей оснастки.

Структуру твердого полимера составляют длинные молекулы (макромолекулы), свернутые в клубок или переплетенные между собой, формирующие высокоупорядоченные кристаллические или неупорядоченные аморфные образования. Отдельные фрагменты полимерных цепей находятся в непрерывном движении под действием тепловой энергии.

При нагреве, с возрастанием температуры, увеличивается подвижность молекул, разрушаются кристаллические образования, молекулы принимают клубкообразную или спиральную форму и начинают смещаться относительно друг друга. Полимер из твердого состояния переходит в расплав. У полимеров кристаллической структуры этот переход отвечает узкому интервалу температур, а у аморфных — широкому. В интервале между температурами плавления и разложения полимер находится в вязкотекучем состоянии. Именно в состоянии расплава материал экструдируется. Реальный интервал температур переработки несколько уже, чем интервал между температурой плавления и разложения, так как, с одной стороны, необходимо иметь достаточно подвижный расплав, а с другой стороны, необходимо избежать разложения полимера при экструзии.

Технологический процесс экструзии полимерного сырья состоит из последовательного проталкивания материала вращающимся шнеком по зонам:

  • питания (I),
  • пластикации и плавления (II),
  • дозирования расплава (III),
  • продвижения расплава в каналах формующей головки.

Схема одношнекового экструдера

Схема одношнекового экструдера

Основные типы шнеков

Основные типы шнеков

Устройство и принцип работы экструдера, что это такое

Уже по тому, что слова «экструдер» и «экструзия» являются однокоренными, становится понятным, что экструдер — это основной рабочий орган экструзионной линии.

По длине экструдер для полимеров условно делится на три зоны: загрузки, сжатия расплава и дозирования.

Экструдер для пленки

Схема экструдера для полиэтилена

  • Зона загрузки. Гранулы (порошок, вторичное сырье) подаются в бункер самотеком или под напором сжатого компрессором воздуха. Шнек, который приводится в движение работой привода, вращается, и уплотняя полимер до состояния пробки, продвигает его к горячим секциям экструдера.
  • Зона плавления. Здесь шаг между витками начинает уменьшаться. Как следствие один и тот же объем полимера пытается поместиться в уменьшившемся пространстве. Пробка прижимается к обогреваемым стенкам трубы экструдера, плавится, расплав перемешивается. Хотим уточнить, что плавление происходит, в основном, не за счет нагревателей (они лишь интенсифицируют процесс), а из-за огромных сдвиговых деформаций в уплотняющемся полимере.
  • Зона дозирования. На выходе из экструдера полимер продавливается через систему фильтрующих сеток и проходит через формующее отверстие, профиль которого зависит от формы выпускаемой продукции.

Важно! Экструдер может различаться по типу и количеству шнеков. Выпускаются: одношнековые, двухшнековые и многошнековые, дисковые и многодисковые экструдеры.

О конструкции одношнекового экструдера.

Внутри толстостенного корпуса (трубы) вращается шнек — металлический стержень с винтовой навивкой. Шнек перемещает гранулы по направлению к экструзионной головке. Корпус опоясывают секции хомутовых нагревателей, которые греют металл и плавят полимер, прижимаемый винтом к внутренней поверхности трубы. «Горячую» часть оборудования помещают в водоохлаждаемый кожух, и сверху утепляют термочехлом.

Одношнековый экструдер, схема

Виды экструзии[ | ]

  • Холодная синяя экструзия — возможны только механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением и формованием этого продукта с образованием заданных форм.
  • Теплая экструзия — сухие компоненты сырья смешиваются с определённым количеством воды и подают в экструдер, где наряду с механическим его подвергают ещё и тепловому воздействию. Продукт нагревается извне. Получаемый экструдат отличается небольшой плотностью, незначительным увеличением в объёме, пластичностью, а также ячеистым строением. Иногда экструдату необходимо подсушивание.
  • Горячая экструзия — процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях материала. Кроме того, может иметь место регулируемый подвод тепла как непосредственно к продукту, так и через наружные стенки экструдера. Массовая доля влаги в сырье при горячей экструзии составляет 10…20 %, а температура превышает 120 °C.
  • Гидроэкструзия — процесс обработки металлических сплавов и полимерных материалов жидкостью, основанный на свойстве их высокой текучести при высоких давлениях.
Читайте так же:
Технология производства кирпича история

Экструзия пленки

Наиболее популярными формовочными изделиями, которые получают с применением экструзии, являются пленки. Их изготавливают из полистирола, полипропилена, полиамида, лавсана, поликарбоната, ПВХ, но самыми востребованными из них являются, конечно же, пленки из экструдированного полиэтилена высокого и низкого давления. Именно на их примере мы рассмотрим, какие этапы этот материал проходит на выходе из экструдера.

Существует два метода экструдирования пленок:

  1. Метод раздува рукава.
  2. Метод плоскощелевой экструзии.

Соэкструзия и коэкструзия.

Соэкструзия — это технология, использующаяся для получения многослойных пленок.

В качестве сырья может использоваться: полиэтилен низкой и высокой плотности, полипропилен, полиамидная пленка и др. полимеры. Гранулят этих пластических масс плавится в разных экструдерах, после чего соединяется и проходит через одну формовочную фильеру (головку). Для прочного склеивания нужно, чтобы молекулярная сетка полимеров была похожа по структуре. Но если нужно связать барьерный слой, например, EVOH и линейный полиэтилен, то потребуется специальные вяжущие сополимеры.

Соэкструзионные многослойные пленки используются для вакуумирования продуктов, как транспортная упаковка, с/х пленка (для мульчирования, пленка с эффектом антифог), упаковка фармацевтических препаратов.

По похожей технологии, которая получила название коэкструзия, изготавливают панели сайдинга и профиль ПВХ. Поливинилхлорид — основа профиля, занимает около 80% толщины панели, оставшиеся 20% — акрил. Как и в случае соэкструзии, используется работа двух коэкструдеров, где отдельно плавят ПВХ и акрил. Соединяются эти расплавы в щелевой филере, откуда выходят уже готовым спаянным изделием.

Коронарная обработка пленки после экструзии

Химическая инертность и малая поверхностная энергия пленки делают ее невосприимчивой к типографской или любой другой краске. Нанесение покрытия на поверхность полиэтилена станет возможным, если его поверхностная энергия будет хотя бы на 10 дин/см выше энергии наносимой краски. В ином случае краска будет просто собираться в капли. «Подзарядить» пленку можно коронированием. Каждая экструзивная линия оборудована активатором обработки коронным разрядом, который состоит из: генератора, трансформатора и электродов. При пропадании пленки в область электромагнитного поля растет ее поверхностная энергия и повреждается верхний слой макромолекул (микротравление).

Применение технологии экструзии

  • Химическая промышленность. Почти все термопласты и их композиции могут перерабатываться экструзией в готовые изделия (пленки, трубы, оболочки изоляции, сайдинг, листы).
  • Производство комбикорма. Измельченное сырье для производства комбикорма поступает в экструдер, где подвергается уплотнению, сжатию и температурной обработке при температуре до 200 0С. Этот способ переработки повышает питательность и усвояемость корма, сохраняет в нем витамины и препятствует размножению микроорганизмов.
  • Брикетирование твердого биотоплива. Переработка биомассы (торфа, угольной пыли, шелухи подсолнечника, отходов сахарного производства, соломы сои, щепы) и прессование ее в гранулы или брикеты производится на экструдерах;
  • Пищевая промышленность. Макароны, кукурузные палочки и хлопья, жевательная резинка и чипсы, соевые продукты— все эти продукты изготавливают с помощью пищевой экструзии.

Экструзия теста, экструдер для теста

Развитие экструзионного производства сейчас идет сейчас по трем направлениям. Это: усовершенствование существующего оборудования, применение новых композиций полимеров, совершенствование автоматизированных систем управления. Последнее направление представляется наиболее актуальным — уже сейчас в России появились установки оборудованные АСУ на основе микропроцессора. Они позволяют автоматически контролировать не только работу экструдера, но и системы подготовки сырья, калибровки и обрезки готовых изделий.

Применение

Химическая промышленность

Алюминиевые детали, полученные методом экструзии
В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания необходимой формы исходному сырью. Химический состав конечного продукта при этом идентичен химическому составу исходного сырья, что позволяет добиваться стабильного качества продукта прибегая при этом к минимальному количеству настроек экструдера, этим объясняется относительная простота машин, работающих в химической промышленности.

Методом экструзии в химической промышленности изготавливают различные погонажные изделия, такие как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д.

Пищевая промышленность

Пищевой экструдер Shtak-72
В пищевой промышленности метод экструзии применяется намного шире. В ходе процесса под действием значительных скоростей сдвига, высоких скоростей и давления, происходит переход механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях перерабатываемого сырья, например денатурация белка, клейстеризация и желатинизация крахмала, а также другие биохимические изменения. Простейший экструдер, применяемый в быту — кондитерский рукав, механический экструдер — ручная мясорубка.

Продукты, получаемые на пищевых экструдерах
  • традиционная жевательная резинка[6]
  • пельмени
  • кукурузные палочки
  • подушечки и трубочки с начинкой
  • хрустящие хлебцы и соломка
  • фигурные сухие завтраки
  • хлопья кукурузные и из других злаков
  • быстрозавариваемые каши
  • детское питание
  • фигурные чипсы
  • экструзионные сухарики
  • мелкий шарик из риса, кукурузы, гречи, пшеницы, для наполнения и обсыпки шоколадных изделий, мороженого и других кондитерских изделий
  • пищевые отруби
  • набухающая мука, панировка
  • продукты вторичной переработки хлеба
  • соевые продукты: соевый текстурат, концентрат (применяются в производстве колбасы, сосисок, котлет и т. д.), кусковые соевые продукты (фарш, гуляш, бифштекс, тушёнка и т. д.)
  • продукты переработки отходов животноводства
  • модифицированный крахмал
  • реагент на основе крахмала применяемый в нефте- и газодобыче
  • строительные крахмалсодержащие смеси
  • основы для клеев
  • мороженое
Читайте так же:
Что такое кирпич крпу

Комбикормовая промышленность

Экструдирование — процесс происходящий в стволе экструдера, при котором происходит механическое перемалывание за счёт трения, высокотемпературное воздействие при высоком давлении на кормовое сырьё (температура от 110 до 160 градусов и давление от 20 до 30 атмосфер). В процессе такого воздействия, происходит расщепление сложных углеводов на простые сахара, что обеспечивает существенное улучшение органолептических показателей корма, а также повышает усваиваемость кормов (от 45 % при традиционных видах обработки до 95 %).

  • полножирная соя
  • зерновые экструдаты
  • корма для КРС, свиней, кроликов
  • корма для кошек, собак, домашних грызунов, крупного рогатого скота
  • корма для промысловых и аквариумных рыб

Производство твердого биотоплива

Одним из наиболее популярных методов получения топливных брикетов является использование специальных экструдеров. Процесс представляет собой прессование шнеком отходов (шелухи подсолнечника, гречихи и т. п.) и мелко измельчённых отходов древесины (опилок) под высоким давлением при нагревании от 250 до 350 С°. Получаемые топливные брикеты не включают в себя никаких связующих веществ, кроме одного натурального — лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. Температура, присутствующая при прессовании, способствует оплавлению поверхности брикетов, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки брикета.

Экструзия (технологический процесс)

Экстру́зия (от позднелат.  extrusio  «выталкивание») — технология получения изделий путём продавливания вязкого расплава материала или густой пасты через формующее отверстие. Обычно используется при формовке полимеров (в том числе резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей), ферритовых изделий (сердечники), а также в пищевой промышленности (макароны, лапша, кукурузные палочки и т. п.), путём продавливания формуемого вещества через формующее отверстие головной части экструдера. Двумя основными преимуществами этого процесса перед другими производственными процессами являются его способность создавать очень сложные поперечные сечения и обрабатывать хрупкие материалы, поскольку материал сталкивается только со сжимающими и сдвиговыми давлениями. Он также формирует детали с отличным качеством поверхности [1] . Процесс экструзии в металлах также может увеличить прочность материала. Продукты экструзии обычно называют «экструдатами».

Содержание

История [ править | править код ]

В 1797 году Джозеф Брама запатентовал первый процесс экструзии для изготовления труб из мягких металлов. Он включал предварительный нагрев металла, а затем проталкивание его через штамп ручным плунжером. В 1820 году Томас Барр (Thomas Burr) применил этот процесс для свинцовой трубы с помощью гидравлического пресса (также изобретенного Джозефом Брамой). В то время процесс назывался «впрыскивание» (squirting). В 1894 году Александр Дик (Alexander Dick) расширил процесс экструзии для медных и латунных сплавов [2] .

В 1990 году был изобретён процесс микроформования, который помог разработать несколько процессов микроэкструзии [3] [4] [5] .

Описание [ править | править код ]

Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, заключающийся в продавливании высоковязкого материала на основе расплава, либо пастообразной многофазной дисперсной системы, либо металла, через формующий инструмент (экструзионную головку, фильеру), с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы. В промышленности переработки полимеров методом экструзии изготавливают различные погонажные изделия, такие, как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д. Аналогично полимерам методом экструзии изготавливаются разнообразные алюминиевые профили. Основным технологическим оборудованием для переработки полимеров в изделия методом экструзии являются одночервячные, многочервячные, поршневые и дисковые экструдеры.

Виды экструзии [ править | править код ]

  • Холодная синяя экструзия — возможны только механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением и формованием этого продукта с образованием заданных форм.
  • Теплая экструзия — сухие компоненты сырья смешиваются с определённым количеством воды и подают в экструдер, где наряду с механическим его подвергают ещё и тепловому воздействию. Продукт нагревается извне. Получаемый экструдат отличается небольшой плотностью, незначительным увеличением в объёме, пластичностью, а также ячеистым строением. Иногда экструдату необходимо подсушивание.
  • Горячая экструзия — процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях материала. Кроме того, может иметь место регулируемый подвод тепла как непосредственно к продукту, так и через наружные стенки экструдера. Массовая доля влаги в сырье при горячей экструзии составляет 10…20 %, а температура превышает 120 °C.  — процесс обработки металлических сплавов и полимерных материалов жидкостью, основанный на свойстве их высокой текучести при высоких давлениях.

Оборудование [ править | править код ]

Экструдер (экструдинг-пресс) — машина для формования пластичных материалов, путём придания им формы, при помощи продавливания (экструзии) через профилирующий инструмент (экструзионную головку).

Экструдер состоит из: корпуса с нагревательными элементами; рабочего органа (шнека (винт Архимеда), диска, поршня), размещённого в корпусе; узла загрузки перерабатываемого материала; силового привода; системы задания и поддержания температурного режима, других контрольно-измерительных и регулирующих устройств. По типу основного рабочего органа (органов) экструдеры подразделяют на одно-, двух- или многошнековые (червячные), дисковые, поршневые (плунжерные) и др. Двухшнековые экструдеры в зависимости от конфигурации шнеков могут быть параллельными или коническими. В зависимости от направления вращения — с сонаправленным или противонаправленным вращением шнеков.

Применение [ править | править код ]

Химическая промышленность [ править | править код ]

В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания необходимой формы исходному сырью. Химический состав конечного продукта при этом идентичен химическому составу исходного сырья, что позволяет добиваться стабильного качества продукта прибегая при этом к минимальному количеству настроек экструдера, этим объясняется относительная простота машин, работающих в химической промышленности.

Методом экструзии в химической промышленности изготавливают различные погонажные изделия, такие как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д.

Читайте так же:
Связник кирпичей 6 букв

Пищевая промышленность [ править | править код ]

В пищевой промышленности метод экструзии применяется намного шире. В ходе процесса под действием значительных скоростей сдвига, высоких скоростей и давления, происходит переход механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях перерабатываемого сырья, например денатурация белка, клейстеризация и желатинизация крахмала, а также другие биохимические изменения. Простейший экструдер, применяемый в быту — кондитерский рукав, механический экструдер — ручная мясорубка.

Продукты, получаемые на пищевых экструдерах [ править | править код ]
  • традиционная жевательная резинка[6]
  • подушечки и трубочки с начинкой и соломка
  • фигурные сухие завтраки и из других злаков
  • быстрозавариваемые каши
  • фигурные чипсы
  • экструзионные сухарики
  • мелкий шарик из риса, кукурузы, гречи, пшеницы, для наполнения и обсыпки шоколадных изделий, мороженого и других кондитерских изделий
  • пищевые отруби , панировка
  • продукты вторичной переработки хлеба : соевый текстурат, концентрат (применяются в производстве колбасы, сосисок, котлет и т. д.), кусковые соевые продукты (фарш, гуляш, бифштекс, тушёнка и т. д.)
  • продукты переработки отходов животноводства
  • модифицированный крахмал
  • реагент на основе крахмала применяемый в нефте- и газодобыче
  • строительные крахмалсодержащие смеси
  • основы для клеев

Комбикормовая промышленность [ править | править код ]

Экструдирование — процесс происходящий в стволе экструдера, при котором происходит механическое перемалывание за счёт трения, высокотемпературное воздействие при высоком давлении на кормовое сырьё (температура от 110 до 160 градусов и давление от 20 до 30 атмосфер). В процессе такого воздействия, происходит расщепление сложных углеводов на простые сахара, что обеспечивает существенное улучшение органолептических показателей корма, а также повышает усваиваемость кормов (от 45 % при традиционных видах обработки до 95 %).

Производство твердого биотоплива [ править | править код ]

Одним из наиболее популярных методов получения топливных брикетов является использование специальных экструдеров. Процесс представляет собой прессование шнеком отходов (шелухи подсолнечника, гречихи и т. п.) и мелко измельчённых отходов древесины (опилок) под высоким давлением при нагревании от 250 до 350 С°. Получаемые топливные брикеты не включают в себя никаких связующих веществ, кроме одного натурального — лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. Температура, присутствующая при прессовании, способствует оплавлению поверхности брикетов, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки брикета.

Ремонт повреждений колес крупногабаритных шин [ править | править код ]

Ручной экструдер для ремонта колес крупногабаритных шин карьерных самосвалов — для подогрева сырой резины и быстрого заполнения воронки повреждения при ремонте крупногабаритных шин.

См. также [ править | править код ]

  • Значения в Викисловаре
  • Медиафайлы на Викискладе

Содержание, чистка и эксплуатация экструзионных головок

Как правило, экструзионные головки представляют собой дорогие, высокоточ­ные инструменты экструзионной линии, которые требуют осторожного и аккуратно­го обращения, важность которого часто недооценивается операторами. Чтобы избе­жать повреждения, которые могут приводить к незапланированным и дорогостоящим простоям [1, 2] оборудования, необходимо правильно эксплуатировать головки и принимать превентивные меры по обеспечению их работоспособности в течение максимально возможного времени.

Основной причиной повреждения экструзионных головок является человече­ский фактор, особенно небрежное или неправильное обращение при эксплуатации, обслуживании, чистке или в процессе регулирования во время работы. Поэтому пер­сонал, выполняющий эксплуатацию и обслуживание экструзионных головок, дол­жен быть хорошо обучен [1,2].

Оператор должен учиться понимать основные функции головки и знать, как из­менения температуры и настройки выходного отверстия или регулирующей планки могут влиять на качество конечного продукта. Кроме того, оператор должен обращать внимание на источники ошибок и условия, при которых они возникают.

Оператор должен осознавать важность хорошего контакта между термопарой или ленточным нагревателем и головкой и определять, где именно может находиться ис­точник неполадок в экструзионной линии. Например, при пульсирующем выходе расплава из экструдера не следует непрерывно перемещать регулирующую планку щелевой экструзионной головки, так как это приводит к ее ускоренному износу. (Как

правило, такие системы не предназначены для подобных целей.) Также оператор экструзионной линии должен уметь интерпретировать значения давления, замерен­ные на входе головку, и оценивать их в сравнении с заданным критическим значением. Кроме того, ему необходимо научиться избегать резких изменений настроек между двумя точками регулировки на выходе из экструзионной головки и в месте установ­ки регулирующей планки, а выполнять необходимые изменения также в соседних зонах. Нарушение этого правила приводит к разрушению болтов, срыву резьбы или заклиниванию регулирующей планки.

Необходимо также отмстить, что во избежание образования царапин и вмятин на выходе из головки удалять расплав с выходного отверстия необходимо с помощью шпилек, изготовленных из мягкого материала (меди, бронзы, мягкого алюминия). Из этого следует, что и размеры отверстия на выходе из головки должны проверяться специальным мягким калибром, изготовленным, например, из бронзы. Даже малей­шие отметины на кромках выходного отверстия головки вызывают следы на поверх­ности экструдата, снижающих качество конечного продукта.

При частом изменении настроек головок, как, например, при экструзии плоских пленок и листов, подобную работу рекомендуется поручать специально обученному персоналу. Эти работники должны быть хорошо знакомы с конструкцией и принци­пами функционирования каждой из используемых головок и иметь всю необходи­мую для работы техническую документации (чертежи, инструкции по сборке и раз­борке, спецификации). Перед началом эксплуатации новой головки рекомендуется предоставить работникам возможность ознакомиться с ее конструкцией и попракти­коваться в ее разборке и сборке [ 1 ].

Разборка, сборка, чистка и сервисное обслуживание головок должны производить­ся в специально отведенном месте, на котором отсутствуют любые грубые предметы, способные повредить детали головки. Это должна быть чистая зона, облицованная гоф­рокартоном и оборудованная небольшим подъемным устройством. Если перемеще­ние головки проводится с помощью блоков или талей, то всегда существует риск повреждения головки свободно свисающими концами цепи, поэтому, чтобы устра­нить этот риск, следует рассмотреть возможность использования пеньковых веревок вместо металлических цепей.

Читайте так же:
Соляной кирпич как склеить

Рабочий участок должен быть оборудован необходимыми инструментами (отвер­тки, динамометрические гаечные ключи), скребками из мягких материалов (бронзы, меди, мягкого алюминия), чистящими и полировочными материалами. Желательно, чтобы на участке была возможность подключения головки к источнику электроэнер­гии, что позволит существенно сократить время, необходимое на смену головки, и бу­дет полезна для проверки нагревательных элементов. Оборудование такого места со­стоит из некоторого количества электрических выводов к зонам нагрева, а также одного вывода для терморегулятора (обычно этого достаточно). Индивидуальные терморегуляторы для всех нагревателей головки обычно не требуются [1,2], но это зависит от размеров головки.

Если головку требуется очистить полностью, необходимо ослабить затяжку ос­новных болтов, но не вывинчивать их полностью, пока головка еще присоединена к экструдеру. Следует ослабить затяжку только тех болтов, которые позволяют пол­ностью открыть доступ к каналу экструзионной головки.

Разборку головок следует производить только в нагретом состоянии. Работать необходимо быстро, чтобы избежать преждевременного охлаждения или подвулка — низации расплава. Резиновые смеси имеют низкую адгезию к металлу и их можно легко удалить со стенок канала. Термопласты можно удалять с поверхности канала либо путем подачи струи сжатого воздуха в места контакта между материалом и го­рячей головкой, либо вручную с помощью мягкого скребка. Остатки смолы можно снять бронзовой или медной проволочной щеткой, но никогда не следует применять для очистки головки стальных предметов. Иногда полезными оказываются раство­рители и бытовые моющие средства, однако их влияние необходимо предварительно проверить на любом неответственном участке головки.

При использовании электродрели с бронзовыми насадками существует риск по­вреждения хромового покрытия поверхности канала или непреднамеренного не­большого скругления кромок. Уплотняющие поверхности экструзионной головки сле­дует чистить плоскими мелкоабразивными шлифовальными кругами или тонкой шкуркой на тканевой основе [1,2].

Помимо ручных способов очистки можно использовать соляные ванны, в кото­рых горячий расплав соли азотной кислоты (нагретый примерно до 400-500 °С) раз­рушает остатки полимерного расплава за счет окисления и удаляет продукты распада. Однако этот процесс нельзя применять, если поверхность канала имеет хромовое по­крытие [3,4]. Очистка может также производиться путем испарения остатков рас­плава в кипящем слое частиц алюминия, нагретых примерно до 550 °С. Все чаще для термической чистки применяют вакуумные печи для пиролиза. При такой чистке крупные частицы материала каплями стекают в охлаждаемый поддон, где затвердева­ют, а прочие остатки испаряются и удаляются с потоком отработанной воды. Перед выбором этого процесса важно выяснить, какое влияние оказывают высокие темпера­туры на конструкционный материал головки, и не приводят ли они к снижению его механической прочности [3]. Кроме того, необходимо учитывать требования местного законодательства относительно вредных выбросов в атмосферу и сточных вод.

В дополнение к сказанному возможно медленное и осторожное удаление остатков расплава с помощью кипящего растворителя [3]. Фильеры для изготовления тонких волокон часто очищают с помощью ультразвука [5]. При выборе подходящего метода очистки рекомендуется всегда проконсультироваться с разработчиком экструзион­ной головки[33].

Перед сборкой поверхность канала экструзионной головки должна быть отполи­рована до зеркального блеска. После этой операции необходимо тщательно обследо­вать хромовое покрытие, особенно когда головка используется для переработки ПВХ. Мельчайшие неровности и царапины можно удалить вручную полировочными пас­тами. Если поверхности головки нанесены более серьезные повреждения, необходимо оценить, какое влияние они окажут на результат экструзии. Более серьезные повреж­дения можно устранить, например, наваркой покрытия с последующей механической обработкой [1,2,6].

Перед сборкой поверхность канала экструзионной головки рекомендуется по­крыть тонким слоем силиконовой смазки. Это делается для защиты поверхности канала на случай длительного хранения и, кроме того, наличие смазки облегчает тече­ние по каналу относительно холодного расплава, еще не разогревшегося в период пус­ка экструдера до рабочей температуры [1,6].

Вполне возможно, что поверхности канала в процессе сборки будут соприкасать­ся друг с другом. Во избежание повреждений рекомендуется поместить между ними лист бумаги или пластиковой пленки [1].

При сборке все болты, поверхности, контактирующие с болтами, и резьба должны быть смазаны высокотемпературной смазкой, например, молибденовой или графи­товой, для облегчения завинчивания в процессе эксплуатации головки и при после­дующей ее разборке. Если головка не разбирается в течение длительного времени, рекомендуется проверить и при необходимости заменить отдельные болты и нанести на них смазку [2].

Болты следует затягивать после того, как головка жестко присоединена к цилинд­ру экструдера и нагрета до рабочей температуры. При затягивании болтов необходи­мо использовать динамометрический гаечный ключ и следить за тем, чтобы момент затяжки соответствовал значениям, рекомендованным разработчиком головки. По­мимо этого, обслуживающий персонал должен проверить качество контакта между нагревателями, термопарами и корпусом головки. Кроме того, термопары должны быть откалиброваны.

В работе [1] рекомендуется полностью разбирать головку для ее очистки и про­верки каждые 6 месяцев. Все детали головки (винты, болты, патронные нагреватели, электрические разъемы и пр.), получившие повреждения, должны быть заменены. Однако периодичность такого профилактического обслуживания зависит от свойств перерабатываемого материала. Например, на некоторых заводах по переработке I1BX, экструзионные головки очищаются и обслуживаются после каждых пяти рабочих дней. Во многих случаях, особенно при экструзии плоских пленок и листов, весьма удобно иметь в запасе вторую экструзионную головку, чистую и предварительно на­гретую. Это позволяет свести к минимуму простои при переходе на производство нового вида продукции или когда повреждение требует разборки головки для его устранения [1,2].

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector