Кольцевая головка представляет собой специализированный формующий инструмент экструдера, предназначенный для производства полых изделий цилиндрической формы. Она создает кольцевую щель, через которую расплав полимера выдавливается для получения труб, рукавных пленок, кабельной изоляции и других изделий с круговым поперечным сечением. Конструкция включает дорн, образующий внутреннюю поверхность, и мундштук, формирующий наружную поверхность изделия.
Что такое кольцевая головка экструдера
Кольцевая головка это ключевой элемент экструзионного оборудования, устанавливаемый на выходе из материального цилиндра. Она преобразует непрерывный поток расплавленного полимера в заготовку с кольцевым сечением заданных размеров и геометрии.
Основная задача этого инструмента заключается в равномерном распределении расплава по окружности и создании формующего канала постоянного сечения. От точности изготовления кольцевой головки напрямую зависит качество готовой продукции, равномерность толщины стенок и отсутствие дефектов.
Основные компоненты конструкции
В состав кольцевой головки входят несколько взаимосвязанных элементов, каждый из которых выполняет специфическую функцию в процессе формования.
- Корпус головки обеспечивает подвод расплава из экструдера и размещение всех внутренних компонентов, выдерживает рабочее давление.
- Распределительная система равномерно распределяет материал по периметру формующей щели через радиальные каналы.
- Дорн формирует внутреннюю поверхность изделия и крепится к корпусу через дорнодержатель с сегментными отверстиями.
- Мундштук создает наружную поверхность и определяет внешний диаметр продукции, часто называется матрицей или фильерой.
- Система нагрева поддерживает необходимую температуру расплава в формующей зоне с помощью электронагревателей.
Конструкция и устройство дорна
Дорн представляет собой центральный элемент кольцевой головки, имеющий цилиндрическую или коническую форму. Этот компонент оформляет внутреннюю полость изделия и играет критическую роль в обеспечении равномерности распределения материала по окружности формующей щели.
Типы дорнов по конструкции
Современные экструзионные головки оснащаются различными типами дорнов в зависимости от перерабатываемого материала и требований к продукции.
Дорн со спиральными коллекторами обеспечивает наилучшее распределение расплава по окружности. Расплав поступает через радиальные каналы в винтовые канавки, выполненные по спирали на поверхности дорна. Длина коллекторов рассчитана так, чтобы потоки от каждого канала взаимно перекрывались, создавая монолитный кольцевой поток без видимых линий спая.
Преимущество спиральной конструкции заключается в тангенциальной ориентации поверхностей стыка потоков. Это означает, что линии соединения не пронизывают насквозь толщину стенки, что существенно повышает прочность готового изделия и улучшает его внешний вид. Спиральная конструкция увеличивает окружную прочность изделий.
Крепление и опора дорна
Надежная фиксация дорна критически важна для получения качественной продукции. Современные головки используют развитую систему опор по большой поверхности с увеличенным диаметром. Это обеспечивает высокую жесткость крепления и соблюдение равномерности зазора по всему периметру формующего канала.
Дорн крепится к дорнодержателю резьбовым соединением. Держатель имеет сегментные отверстия для прохода расплава и центральный канал для подачи воздуха внутрь формуемого изделия при калибровке. Мундштук и дорн являются сменными инструментами головки.
Регулировка зазора формующего канала
Величина зазора между дорном и мундштуком определяет толщину стенки готового изделия. Точная настройка этого параметра является одной из важнейших операций при подготовке экструзионной головки к работе.
Механические системы регулировки
Большинство кольцевых головок оснащаются регулировочными болтами, расположенными по окружности. Регулировка зазора формующего канала обеспечивается шестью и более в зависимости от диаметра головки болтами. Вращение этих болтов позволяет изменять положение мундштука относительно дорна с высокой точностью.
Для правильной регулировки используются измерительные приборы и специальные штифты. Затяжка болтов производится динамометрическим ключом после прогрева головки до рабочей температуры, чтобы учесть тепловое расширение деталей.
Автоматические системы регулировки
Современные головки могут оснащаться гидравлическими системами регулировки зазора. В конструкции дорна выполняется кольцевая полость, куда под давлением подается жидкость. Изменение давления приводит к деформации дорна и изменению его диаметра, что позволяет оперативно корректировать толщину изделия без остановки процесса и разборки головки.
Система охлаждения кольцевой головки
Поддержание оптимального температурного режима в формующей зоне критически важно для качества экструзии. Система охлаждения предотвращает перегрев материала и обеспечивает стабильность процесса формования.
Охлаждение корпуса и инструмента
Корпус головки обычно снабжается каналами для циркуляции охлаждающей жидкости или воздуха. Температурный контроль осуществляется с помощью датчиков и автоматических систем регулирования. Прогрев головки осуществляется постепенно со скоростью не более пятидесяти градусов Цельсия в час.
Для производства термочувствительных материалов применяется интенсивное охлаждение дорна. Через центральный канал дорна подается охлаждающая среда, которая затем отводится через специальные каналы. Это позволяет быстро стабилизировать внутреннюю поверхность изделия и предотвратить деструкцию полимера.
Калибровка готовой продукции
Выходящая из кольцевой головки заготовка требует калибровки для придания точных размеров и геометрии. Калибровочные устройства устанавливаются сразу после головки и работают в комплексе с системой охлаждения.
Методы калибровки
- Вакуумная калибровка применяется для производства труб, где изделие протягивается через калибровочную гильзу с созданием разрежения между стенкой изделия и калибратором.
- Внутреннее давление используется при производстве пленок, когда внутрь рукава подается воздух для раздува до нужного диаметра.
- Комбинированная калибровка сочетает несколько методов для достижения максимальной точности размеров продукции.
Виды кольцевых головок по применению
Конструкция кольцевой головки адаптируется под конкретный вид производимой продукции и особенности перерабатываемого полимера.
Головки для производства рукавной пленки
Эти головки устанавливаются вертикально и имеют угловую конструкцию, разворачивающую поток расплава на девяносто градусов. Различают головки для полиэтилена низкой плотности с расширяющимся дорном и для полиэтилена высокой плотности с сужающимся дорном. Такая разница обусловлена различными реологическими свойствами материалов.
Головки для производства труб
Трубные головки работают в горизонтальном положении и обеспечивают высокую точность геометрии. Они оснащаются мощными системами регулировки зазора и часто имеют несколько формующих каналов для производства многослойных труб. Головки со спиральным распределителем предпочтительны для труб большого диаметра.
Кабельные головки
Специализированные головки для наложения изоляции на кабели и провода имеют центральный канал для протяжки проводника. Конструкция обеспечивает равномерное нанесение изоляционного слоя заданной толщины с высокой концентричностью. Для точной центровки применяются устройства вакуумирования дорна.
Применение кольцевых головок в производстве
Кольцевые головки находят широкое применение в различных отраслях промышленности для производства полимерных изделий.
Основные области применения включают производство полиэтиленовых и полипропиленовых труб для водоснабжения и канализации, изготовление рукавной пленки для упаковки, производство кабельной изоляции различного диаметра, выпуск шлангов и рукавов различного назначения.
Производительность и технические характеристики
Производительность кольцевой головки зависит от диаметра формующей щели, свойств перерабатываемого материала и рабочего давления. Рабочее давление в головке может достигать тридцати пяти мегапаскалей, что требует использования высокопрочных материалов для изготовления корпуса и формующих деталей.
| Материал корпуса | Материал формующих деталей | Твердость |
|---|---|---|
| Стали 40Х, 40ХН, 40ХН2МА | Стали 40Х13, Х12МФ | 28-35 HRC для корпуса, 45-55 HRC для дорна |
Преимущества и особенности эксплуатации
Кольцевые головки обладают рядом преимуществ, которые делают их незаменимыми в производстве полых изделий из полимеров.
Основные преимущества
- Возможность непрерывного производства изделий практически неограниченной длины.
- Высокая производительность при стабильном качестве продукции.
- Точный контроль толщины стенок по всей окружности изделия.
- Минимальное количество отходов производства за счет непрерывности процесса.
- Возможность быстрой переналадки на другие размеры при использовании сменного инструмента.
Особенности обслуживания
Правильное техническое обслуживание кольцевой головки обеспечивает стабильную работу и долгий срок службы оборудования. Регулярная очистка формующих каналов от остатков полимера предотвращает образование дефектов на поверхности изделий. Разборку головок следует производить только в нагретом состоянии.
Периодическая проверка износа дорна и мундштука позволяет своевременно выявлять отклонения размеров и производить замену изношенных деталей. Износ дорнов обусловлен трением, точностью установки оборудования, зазором между элементами и скоростью переработки. Калибровка регулировочных механизмов должна проводиться согласно рекомендациям производителя оборудования.
Частые вопросы о кольцевых головках
Кольцевая головка является незаменимым инструментом современного экструзионного производства. Её конструкция обеспечивает эффективное преобразование расплава полимера в готовые изделия с заданными характеристиками. Понимание принципов работы, особенностей конструкции и правильная эксплуатация этого оборудования позволяют достичь высокого качества продукции при оптимальных затратах ресурсов. Развитие технологий постоянно совершенствует конструкцию головок, делая их более точными, производительными и универсальными.
