Pravdepodobne ste dnes použili desiatky extrudovaných produktov bez toho, aby ste si to uvedomovali. To plastové potrubie pod umývadlom? Extrudované. Rám okna, okolo ktorého ste práve prešli? S najväčšou pravdepodobnosťou extrudované. Dokonca aj cestoviny, ktoré ste mali na obed, prešli v podstate rovnakým procesom, len s inými materiálmi.
Základná myšlienka
Extrúzia funguje tak, že sa materiál pretlačí cez tvarovaný otvor-predstavte si to ako vytláčanie zubnej pasty z tuby, ibaže tuba sa zahrieva a „zubná pasta“ vychádza ako súvislá dĺžka akéhokoľvek tvaru otvoru. Raznica (tak nazývame tvarovaný otvor) určuje, ako bude konečný výrobok vyzerať.
To, vďaka čomu celá táto vec funguje, je tlak a teplo. Vezmete surovinu, zvyčajne vo forme peliet alebo prášku, zahrejete ju, kým nie je dostatočne mäkká, aby sa mohla pohybovať, a potom ju pretlačte cez svoju kocku. Jednoduchý koncept, ale prevedenie sa rýchlo skomplikuje.
Prečo plasty milujú tento proces
Vytláčanie plastov sa začalo presadzovať, pretože rieši problém, s ktorým sa výrobcovia stále stretávali: ako vyrobiť dlhé, konzistentné kusy bez toho, aby ste museli tvarovať každú časť samostatne?
Všetko zmenil závitovkový extrudér. Predstavte si obrovskú vývrtku vo vyhrievanom sude-, ktorá vykonáva tri úlohy naraz. Posúva plast dopredu, roztaví ho trením a sudovým teplom a všetko premieša do jednotnej konzistencie. Jedno-závitovkové stroje zvládnu väčšinu úloh, s ktorými sa stretnete, aj keď pre zložitejšie materiály existujú nastavenia s dvomi{5}}závitovkami.
Tu je to, čo sa v skutočnosti deje vo vnútri: pevné pelety padajú do násypky, gravitácia ich privádza k skrutke a potom prevezme kontrolu fyzika. Rotácia skrutky vytvára šmykové sily, ktoré v kombinácii s vonkajšími vykurovacími prvkami premenia tieto tvrdé pelety na tečúcu taveninu. V čase, keď materiál dosiahne matricu, je to homogénna kvapalina pripravená na tvarovanie.
Surovina ide dovnútra, produkt vyjde
Kŕmna časť zachytáva pelety. Kompresná časť ich roztaví a natlakuje. Meracia časť reguluje prietok a zabezpečuje konzistenciu. Každá zóna má svoju úlohu a na kontrole teploty v každej záleží viac, ako si väčšina ľudí myslí.
Beyond Plastic
Iste, veľa hovoríme o vytláčaní plastov, pretože dominuje na trhu, ale táto technika funguje aj s kovmi. Napríklad extrúzia hliníka využíva v podstate rovnaký princíp-zahrejte predvalok, vrazte ho cez matricu pod obrovským tlakom. Oceľ sa ťažšie vytláča kvôli príslušným teplotám, ale je to hotové.
Keramika sa vytláča. Jednoznačne potravinárske výrobky. Dokonca aj niektoré farmaceutické aplikácie využívajú extrúziu na vytvorenie konzistentných systémov dodávania liečiv. Hlavná myšlienka sa prekvapivo dobre premieta medzi materiály, hoci každý materiál prináša svoje vlastné bolesti hlavy.
Ekonomika dáva zmysel
Ľudia z výroby milujú extrúziu, pretože akonáhle vyrobíte svoju matricu a zapojíte proces, môžete bežať nepretržite. Žiadne čakanie na vychladnutie a otvorenie foriem ako pri vstrekovaní. Žiadne obmedzenia šarže ako pri tvarovaní za tepla.
Náklady na nastavenie nie sú triviálne-doštičky môžu byť drahé, najmä v prípade zložitých profilov,-ale-jednotkové náklady rýchlo klesajú, keď vyrábate tisíce stôp produktu. Preto všade v stavebníctve a infraštruktúre vidíte extrudované profily.
Tam, kde sa technológia neustále posúva
Moderné extrudéry sa sotva podobajú na svojich predkov spred päťdesiatich rokov. Počítačové ovládacie prvky monitorujú teploty suda vo viacerých zónach a prispôsobujú sa v reálnom-čase. Konštrukcia skrutiek dostala sofistikované-závorové skrutky, miešacie sekcie, drážkované podávacie zóny. Ľudia strávili kariéru iba optimalizáciou geometrie skrutiek.
Ko-extrúzia vám umožňuje kombinovať rôzne materiály vo vrstvách pri ich vytláčaní, čo otvára možnosti pre produkty s povrchovými vlastnosťami odlišnými od ich jadra. Často to vidíte na obaloch potravín-možno bariérová vrstva vložená medzi štrukturálne vrstvy.
Faktor flexibility
Chcete zmeniť to, čo robíte? Vymeňte kocku. To je samozrejme príliš zjednodušujúce-možno budete musieť upraviť teploty, rýchlosť skrutky, rýchlosť chladenia-, ale základná zmena je jednoduchšia ako prestavba celého nastavenia vstrekovania.
Vytláčanie vyfukovanej fólie zahŕňa základný proces a pridáva tlak vzduchu na vytvorenie tenkých plechov. Vytláčanie potrubia pridáva tŕň na vytvorenie dutého stredu. Vysunutie profilu môže vytvoriť neuveriteľne zložité-rezy, ktoré by bolo ťažké alebo nemožné vytvoriť iným spôsobom. Rovnaký základný stroj, iné nadväzujúce vybavenie.
Pomáha aj všestrannosť materiálu. Polyetylén, polypropylén, PVC, polystyrén-všetky sa vytláčajú, hoci každý z nich vyžaduje iné podmienky spracovania. Niekto potrebuje viac tepla, niekto menej. Niektoré vyžadujú špeciálne konštrukcie skrutiek. Ale základný proces im vychádza v ústrety.
Výzvy v oblasti kontroly kvality
Získanie konzistentného výstupu nie je automatické. Napučiavanie matrice nastáva, keď materiál opúšťa matricu a mierne sa rozťahuje. Zmeny teploty spôsobujú zmeny rozmerov. Rýchlosti ochladzovania ovplyvňujú kryštalinitu v semi-kryštalických polyméroch, čo ovplyvňuje vlastnosti.
Operátori trávia veľa času sledovaním hrúbky, sledovaním povrchových defektov, kontrolou rozmerových tolerancií. Laserové mikrometre môžu teraz merať nepretržite a odosielať údaje späť do riadiaceho systému na automatické úpravy. Napriek tomu na skúsenostiach záleží. Keď sa pozriete na tok taveniny alebo počujete zmenu v hnacom motore,-ktorá pochádza z času na podlahe, zistíte, že niečo nefunguje.
Proces vytláčania nie je očarujúci, ale je základom modernej výroby. Pri prechádzaní cez akúkoľvek budovu alebo pri pohľade na väčšinu spotrebných produktov všade vidíte extrudované komponenty. Táto technológia sa neustále vyvíja, ale táto základná myšlienka-pretláčať mäkký materiál cez tvarovaný otvor-je teraz rovnako účinná, ako keď sa prvýkrát uchytila pred desiatkami rokov.