اصول کار یک اکسترودر

اصول کار آن را می توان به مراحل کلیدی زیر تقسیم کرد:

1. انتقال مواد و پیش{1}پردازش
سیستم تغذیه اکسترودر معمولاً از یک قیف و یک پیچ تشکیل شده است. مواد (مانند گلوله های پلاستیکی، ترکیبات لاستیکی یا مواد غذایی) ابتدا در قیف ریخته می شوند و متعاقباً از طریق چرخش پیچ به منطقه گرمایش منتقل می شوند. طرح‌های پیچ به دو دسته تقسیم می‌شوند: یک-پیچ و دو{3}}پیچ. ساختار تک پیچ-ساده و مناسب برای پردازش بیشتر پلاستیک‌های همه منظوره است. طراحی پیچ دوقلو، با استفاده از ترکیبی از پیچ‌های دوار -گردش‌گر یا هم‌{9}}، اثرات اختلاط و پلاستیک‌سازی مواد را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود که اغلب برای پردازش مواد بسیار پر،{10}}ویسکوزیته{11} یا حساس به حرارت{11}} استفاده شود.

2. حرارت دادن و ذوب
هنگامی که ماده وارد منطقه گرمایش می شود، به تدریج از حالت جامد به حالت مذاب از طریق عمل ترکیبی نوارهای گرمایش خارجی (با استفاده از گرمایش الکتریکی یا روغن) و گرمای برشی ایجاد شده توسط چرخش پیچ تبدیل می شود. منطقه گرمایش معمولاً به چند بخش کنترل‌شده با دمای{1}}تقسیم می‌شود که دما در هر بخش دقیقاً بر اساس نقطه ذوب ماده، ویژگی‌های جریان و الزامات فرآیند خاص تنظیم می‌شود. به عنوان مثال، دمای پردازش برای پلی اتیلن (PE) به طور کلی از 160 درجه تا 230 درجه متغیر است، در حالی که پلی پروپیلن (PP) به دمای بالاتر (200 درجه تا 280 درجه) نیاز دارد. دقت کنترل دما به طور مستقیم بر کیفیت محصول اکسترود شده تأثیر می گذارد. دمای بیش از حد بالا می تواند منجر به تخریب مواد شود، در حالی که دمای بسیار پایین ممکن است منجر به پلاستیک سازی ناکافی شود.

3. پلاستیک سازی و اختلاط
مواد مذاب که توسط چرخش و رانش رو به جلو پیچ هدایت می‌شوند، تحت یک فرآیند جریان پیچیده در کانال‌های پیچ قرار می‌گیرند که شامل اجزای جریان طولی، عرضی و محیطی است. این الگوهای جریان با هم تعامل دارند تا اطمینان حاصل شود که مواد کاملاً مخلوط و همگن شده است، در حالی که به طور همزمان گازهای به دام افتاده و مواد فرار را خارج می کنند. پیکربندی هندسی پیچ-شامل پارامترهایی مانند گام، عرض پرواز و عمق کانال{3}}تأثیر قابل‌توجهی بر اثربخشی فرآیند پلاستیک‌سازی دارد. به عنوان مثال، طراحی پیچ انتقال تدریجی-برای پلاستیک‌های غیرکریستالی (مانند PS و ABS) مناسب است، در حالی که طراحی پیچ انتقالی ناگهانی برای پلاستیک‌های کریستالی (مانند PE و PP) مناسب‌تر است.

4. اندازه گیری و تولید فشار
با عبور مواد از بخش اندازه گیری پیچ، عمق کانال پیچ به تدریج کاهش می یابد. این نسبت تراکم اعمال شده توسط پیچ به مواد را افزایش می دهد و در نتیجه فشاری پایدار ایجاد می کند و حفظ می کند. این فرآیند یکنواختی جریان مواد اکسترود شده را تضمین می کند و در نتیجه از انحرافات ابعادی محصول ناشی از نوسانات فشار جلوگیری می کند. طول و نسبت تراکم بخش اندازه گیری باید بر اساس ویژگی های ماده و الزامات خاص محصول اکسترود شده به طور بهینه طراحی شود.

5. اکستروژن و شکل دهی
تحت فشار، مواد مذاب از طریق سر قالب (قالب) اکسترود می شود. طراحی سر قالب، شکل مقطع محصول اکسترود شده را تعیین می کند (به عنوان مثال، لوله، ورق، فیلم، پروفیل، و غیره). قسمت داخلی هد قالب معمولاً شامل اجزایی مانند یک تقسیم کننده جریان، یک هسته و یک بوش قالب است که برای توزیع یکنواخت مواد و تشکیل شکل دلخواه عمل می کند. پس از اکستروژن، مواد با عبور از یک دستگاه خنک کننده (مانند حمام آب یا سیستم خنک کننده هوا) به سرعت جامد می شوند. در نهایت، یک دستگاه حفاری- (مانند سیم پیچ یا کاتر) عملیات برش یا سیم پیچی نهایی را انجام می‌دهد.

6. کنترل و اتوماسیون
اکسترودرهای مدرن به طور گسترده به سیستم‌های کنترل PLC مجهز شده‌اند که می‌توانند-نظارت زمان واقعی و تنظیم پارامترهای کلیدی-مانند دما، فشار و سرعت پیچ{2}} را داشته باشند تا از ثبات فرآیند تولید و سازگاری محصول اطمینان حاصل کنند. برخی از مدل‌های پیشرفته{4}} همچنین قابلیت‌های نظارت از راه دور و تشخیص عیب را ادغام می‌کنند و کارایی تولید و قابلیت اطمینان تجهیزات را بیشتر می‌کنند.