Dearadh Mhúirín Beachtais Tionscail-Grád le haghaidh Plaistigh Ardteochta

Roghnú Polaiméir agus Uirlisí le haghaidh Plaistigh Ardteochta

In earnálacha ardleibhéil amhail aeraspáis, éadromú feithicleach, agus feistí leighis beachta, tá plaistigh innealtóireachta ardteochta - lena n-áirítear Polyetheretherketone (PEEK), Polyetherimide (PEI/Ultem), Sulfíd Phoilephenylene (PPS), Polaimíd-imide (PAI), agus Polaiméirí Criostail Leachtacha (LCP) - ag athsholáthar miotail thraidisiúnta go tapa. Mar sin féin, cruthaíonn na teochtaí próiseála foircneacha agus slaodacht ard leá na bpolaiméirí seo dúshláin mhóra do dhearadh múnla. Is é an chéad chéim ríthábhachtach tuiscint a fháil ar iompar sreabheolaíoch agus airíonna teirmeacha gach polaiméire ag teochtaí ardaithe. Tugann an tábla thíos breac-chuntas ar na paraiméadair fhisiciúla agus phróiseála riachtanacha do na hardábhair seo chun bonnlíne a bhunú maidir le méid cuas agus ríomh crapadh:

Ciallaíonn oibriú leanúnach ag teochtaí próiseála idir 350 ° C agus 420 ° C go dteipeann ar steels múnla caighdeánach (cosúil le P20) mar gheall ar neart neamhlenó, droch-fhriotaíocht tuirse teirmeach, agus caitheamh tapa. Ní mór d’innealtóirí uirlisíála diananailís ar chomhbhabhtáil ábhar agus cóireála teasa a dhéanamh:

1. H13 (4Cr5MoSiV1): An cruach uirlis te-oibre is mó a nglactar leis. Tugann sé friotaíocht den scoth do scoilteadh teirmeach agus tuirse teirmeach. Moltar go mór cruasú go HRC 48-52. Tá sé thar a bheith oiriúnach do mhúnlaí ar scála mór, le saolré fada a phróiseálann PEEK agus PEI, cé go bhfuil friotaíocht measartha aige ar chreimeadh aigéad (cosúil le riangháis aigéadacha arna scaoileadh ag PPS le linn dianscaoileadh teirmeach).

2. S7 (Cruach Uirlis Shock-Resistant): Tá cáil air as cruas den scoth agus cruaite go HRC 54-58. Tá S7 oiriúnach do mhúnlaí ina bhfuil aghaidheanna múchta an-tanaí, geoiméadracht seachbhealaigh, nó struchtúir ionsáite íogair, rud a choscann sliseanna logánaithe go héifeachtach faoi bhrú ard insteallta.

3. 420 / 440 (Cruach Dhosmálta): Cruaite go HRC 50-54, gné na steels ábhar cróimiam ard a sheachadann creimeadh den scoth agus friotaíocht a chaitheamh. Nuair a bhíonn gráid PPS nó dóiteáin-retardant a scaoileann gáis chreimneach á múnlú, is iad 420 nó 440 cruach dhosmálta an rogha is fearr, rud a chinntíonn bailchríoch scátháin ard-snasta den scoth.

Agus iad ag déileáil le polaiméirí treisithe snáithíní an-scríobach (cosúil le gráid líonta gloine 30% go 50% nó snáithín carbóin), tá creimeadh geata ionsaitheach agus caitheamh cuas coitianta. Chun é seo a chomhrac, tá cóireálacha dromchla éigeantach. Bratuithe do Thaisce Fisiceach Gal (PVD). Mar shampla nítríd Tíotáiniam (TiN) nó Carbón cosúil le Diamond (DLC) cruas dromchla a mhéadú níos faide ná HV 2000, ag laghdú an chomhéifeacht frithchuimilte chun fórsaí scartála a íoslaghdú. Nítriding leachtach nó nitrocarburizing ferritach cruthaíonn sé ciseal crua cumaisc de 0.1mm go 0.2mm ar an dromchla cruach, ag feabhsú go mór an fhriotaíocht chaitheamh agus ag cur moill ar thús scoilteanna tuirse teirmeach de bharr rothaíochta teirmeach go minic.

Straitéisí Rialaithe Teirmeach agus Dearadh Cainéal Fuarú

Braitheann caighdeán múnlaithe plaistigh ardteochta go hiomlán ar aonfhoirmeacht teochta ar fud an dromchla cuas. Is é an toradh a bhíonn ar bhainistíocht teirmeach míchuí i bpolaiméirí leathchriostalacha mar PEEK agus PPS ná criostalacht neamh-éide. Spreagann an neamh-éidearthacht seo strus mór iarmharach, éagobhsaíocht tríthoiseach, agus coda cogaidh. Is é an sprioc atá le dearadh cothromaíochta teirmeach ná grádán teochta a choinneáil trasna chuas an deilt T níos lú ná nó cothrom le móide nó lúide 5 °C.

Chun an t-iarmhéid seo a bhaint amach, ní mór do leagan amach cainéal fuaraithe agus téimh cloí le comhréireanna geoiméadracha dian. Moltar trastomhas cainéal (d) a bheith 8mm go 12mm. Ba cheart an fad ó lár an chainéil go dtí an balla cuas (doimhneacht) a choinneáil idir 1.5d agus 2.5d. Ba cheart an pháirc (achar lár go lár idir na cainéil in aice láimhe) a rialú laistigh de 2.5d go 3.5d. Le haghaidh sreabhadh sreabhach agus bainistíocht titim brú, caithfidh an sreabhadh fanacht suaite le líon Reynolds (Re) níos mó ná 4000, a éilíonn ráta sreafa íosta de 1.5 go 2.0 méadar in aghaidh an tsoicind chun an comhéifeacht aistrithe teasa convective a uasmhéadú. Chun arduithe teochta suntasacha a chosc ar feadh an chosáin sreabhach, seachain ciorcaid sraitheacha fada; ina ionad sin, cuir ciorcaid chomhthreomhara logánta i bhfeidhm le iomadúil chriosaithe chun teocht aonfhoirmeach ionraonta an chuisnithe a chinntiú.

Tá ionsamhlúcháin Innealtóireachta Ríomhchuidithe (CAE) (amhail Moldflow nó Moldex3D) fíor-riachtanach chun leagan amach teirmeach a fhíorú. Nuair a bhíonn comhpháirt PEEK á insamhladh le teocht an sprioc múnla 170 ° C, ní mór mogalra an-scagtha a úsáid, go háirithe feadh ballaí cainéal agus teorainneacha cuas. I measc na bpríomh-ionchuir ionsamhlúcháin tá seoltacht theirmeach an chruach uirlise (go hiondúil 25 W/m K do H13 ag 200 °C) agus airíonna teirmidinimice na hola aistrithe teasa. Trí anailís theirmeach neamhbhuan, is féidir le hinnealtóirí an dáileadh teochta a thuar. Má aimsítear spotaí te, is féidir an spásáil cainéal logánta a choigeartú - mar shampla, páirceáil a laghdú ó 30mm go 22mm - rud a d'fhéadfadh cogaí páirteach a laghdú suas le 45%.

I measc na modhanna teasa múnla coitianta imshruthaithe ola ardteochta, téitheoirí cartúis leictreacha, agus téamh ionduchtaithe :

1. Ola te faoi bhrú: An modh is iontaofa agus a úsáidtear go forleathan. Soláthraíonn sé cruinneas rialaithe teochta móide nó lúide 1 °C agus cinntíonn sé dáileadh aonfhoirmeach teasa. Mar sin féin, cuirtear teorainn de ghnáth ar chórais ola ag 200 ° C go 230 ° C agus éilíonn siad cothabháil dhian chun cosc ​​a chur le sloda ola charbóin a thógáil.

2. Téitheoirí Cartús Leictreach: Ideal do riachtanais ultra-ardteochta os cionn 200 ° C (cosúil le polaimídí speisialaithe nó foirmlithe PEEK ard-leáphointe). Teas siad suas go tapa agus ceadaíonn siad cúiteamh i gcrios logánta, ach éilíonn siad monatóireacht teirmeachúpla lúb dúnta il-chrios chun spotaí te áitiúla a chosc.

Ina theannta sin, chun teochtaí foircneacha múnla a chosc ó aistriú go plátan an mheaisín mhúnlú insteallta, ní mór cláir inslithe theirmigh ard-teocht (ar a laghad 10mm go 15mm tiubh le seoltacht teirmeach níos lú ná 0.2 W/m K) a shuiteáil taobh thiar de na plátaí droma. Ba cheart sciatha teasa cruach dhosmálta a shuiteáil timpeall imlíne an mhúnla freisin chun caillteanas teasa convective agus radiative a chosc.

Liúntais um Dhearadh Geata, Méid an Radhairta, an tSaolta, na Dréachta agus na gCrapadh

Toisc go léiríonn polaiméirí innealtóireachta ardteochta slaodacht leá an-ard agus rátaí tapa reo, ní mór do dhearadh an chórais beatha laghduithe lomadh agus brú a íoslaghdú. Le haghaidh córais rádala te, geataí comhla is fearr iad chun dílsí geata a dhíchur agus brú pacáiste iontaofa a chinntiú. Le haghaidh córais rádala fuar, geataí imeall or geataí lucht leanúna iontach mar go n-íoslaghdaíonn siad teas lomadh agus go seachnaíonn siad díghrádú slabhra polaiméire. Is í an fhoirmle eimpíreach do dhoimhneacht an gheata ná:

I gcás inarb é hg doimhneacht an gheata, is é t_max tiús bhalla uasta na coda, agus is comhéifeacht ábhar-shonrach é alfa. Le haghaidh PEEK ard-slaodachta, moltar alfa a bheith idir 0.6 agus 0.8. Ba chóir go mbeadh trastomhais an rádala ar mhéid fial, de ghnáth idir 6mm agus 9mm d'fho-ralaitheoirí, agus snasta go garbh dromchla Ra 0.4 miocrón nó níos fearr chun friotaíocht frithchuimilte a íoslaghdú.

Nuair a dhéantar plaistigh ardteochta a phróiseáil os cionn 350 °C, tá seans ann go ndéanfar mion-eascadh teirmeach orthu. Murar féidir le haer agus gáis luaineacha éalú ón gcuas go tapa, téann siad faoi chomhbhrú adiabatic, rud a fhágann dónna gáis (éifeacht díosail) agus folús logánta. Ní mór an t-aeráil i múnlaí ardteochta a bheith thar a bheith beacht: ba cheart doimhneacht an vent a choinneáil idir 0.015mm agus 0.025mm chun splanc a chosc, le leithead talún vent de 1.5mm go 3.0mm as a dtiocfaidh cainéal faoisimh níos leithne de dhoimhneacht 1.5mm. Toisc gur féidir le fuíoll gáis gaothairí a dhúnadh, ní mór cosáin scaoilte a ghlanadh go rialta le tuaslagóirí ultrasonaic chun tógáil sulfair nó carbónaithe a sheachaint.

Maidir le dréachtuillinneacha, crapadh polaiméirí leathchriostalacha (PEEK, PPS) go docht ar chroíleacáin mar gheall ar chrapadh ard toirtmhéadrach, agus cuireann polaiméirí éagruthacha (PEI) frithchuimilt ard statach i gcoinne ballaí cuas mar gheall ar aisghabháil leaisteach. Tá feidhm ag na dréacht-treoirlínte ginearálta seo a leanas:

• Croílár Neamh-Uigeachta agus Taobh Cuas: Tá gá le dréacht-uillinn íosta de 1.0 go 1.5 céim, agus is fearr le 2.0 céim le haghaidh cuais nó easnacha domhain.
• Dromchlaí Uigeacht: Caithfidh an dréacht-uillinn scála le doimhneacht uigeachta. Is é an riail ordóg: cuir 1.0 go 1.5 céim dréachta le haghaidh gach 0.025mm (0.001 orlach) de dhoimhneacht uigeachta.

Chun lamháltais ardchruinneas a bhaint amach, ní mór do dhearthóirí uirlisí cuntas a thabhairt ar chruachadh lamháltais. Ós rud é go n-athraíonn crapadh polaiméire bunaithe ar theocht mhúnla, brú pacáiste, agus rátaí fuaraithe, ba cheart toisí ríthábhachtacha a dhearadh "cruach sábháilte." Mar shampla, más é 1.2% an crapadh ainmniúil ar chuid PEEK, ba cheart gné lárnach ríthábhachtach (cosúil le poll inmheánach) a ríomh ag crapadh 1.1%. Ligeann sé seo cuas an mhúnla a choigeartú go sábháilte trí mhionmheaisniú (asbhaint cruach) tar éis na trialacha tosaigh, ag seachaint an baol go scriosfar cuas rómhór.

Dearadh Córas Díshealbhaithe, Séalaithe, agus Iar-Phróiseáil

Le linn na céime ejection, is minic go mbíonn páirteanna plaisteacha ardteochta fós ag teocht idir 120 °C agus 150 °C. Ag an stát teirmeach seo, tá neart toraidh an pholaiméir agus modulus leaisteacha i bhfad níos ísle ná ag teocht an tseomra. Is féidir le fórsaí díshealbhaithe míchuí a bheith ina chúis le saobhadh fisiceach, scoilteanna struis, nó marcanna bioráin ejector infheicthe (blushing). Mar sin, ní mór don chóras ejection fórsa a dháileadh thar réimse leathan agus oibriú ar luasanna rialaithe, níos moille.

Go struchtúrach, fáinní stripper or plátaí stripper is fearr iad ná bioráin aonair, toisc go soláthraíonn siad tacaíocht imlíne aonfhoirmeach. Maidir le comhpháirteanna domhain-tharraingt, ba chóir go mbeadh bioráin ejector crua-nítrídithe nó brataithe le Nítríd Tíotáiniam (TiN) nó Carbón Cosúil le Diamant (DLC) chun teochtaí oibriúcháin arda a sheasamh gan gal. Ní mór an t-imréiteach idir bioráin ejector agus a bpoill treorach a bhuiséadú go docht go dtí imréiteach sleamhnáin 0.008mm go 0.012mm in aghaidh an taobh. Coscann sé seo splanc ardteochta ó bheith ag sní isteach sna bealaí bioráin, go háirithe i múnlaí leighis ina bhfuil cosc ​​ar bhealaí seachtracha. Le haghaidh ardaitheoirí agus sleamhnáin, ní mór plátaí caitheamh cré-umha graifít féin-bhealaithe a úsáid chun gníomhaíocht rianúil a choinneáil ag 180 °C.

Is dúshlán suntasach innealtóireachta é séalaithe dinimiciúil i rádala te ardteochta agus geataí comhla. Díghrádaíonn gnáthfháinní leaistiméire O go tapa os cionn 200 ° C, rud a fhágann go bhfuil sceitheadh ​​ola hiodrálach nó titeann brú aeroibrithe. Ba chóir go mbeadh dearadh uirlisithe mar chuid de pacáistí graifít solúbtha, bellows miotail, nó rónta speisialaithe Perfluoroelastomer (FFKM, mar Kalrez). Caithfidh an t-imréiteach sleamhnáin-oiriúnach idir an bioráin comhla agus a bushing treorach a bheith beacht-talamh go 0.005mm go 0.008mm in aghaidh an taobh chun cúlsreabhadh polaiméire a chosc. Seo thíos an seicliosta cothabhála coisctheach le haghaidh uirlisí rádala te ardteochta:

Anáil Iar-mhúnla: Is minic a choinníonn ábhair leathchriostalacha cosúil le PEEK agus PPS strusanna iarmharacha suntasacha tar éis múnlú insteallta. Chun sruth tríthoiseach ina dhiaidh sin, scoilteadh struis, nó teip meicniúil sa réimse a chosc, ní mór do pháirteanna dul faoi phróiseas struchtúrtha annealaithe teirmeach. Mar shampla, maidir le comhpháirteanna PEEK múnlaithe, is éard atá i gceist leis an bpróifíl annealaithe molta: na codanna a théamh ó theocht an tseomra go 200 ° C ag ráta mall rampa (nach mó ná 10 ° C in aghaidh na huaire), ag 200 ° C ar feadh 2 go 4 uair an chloig (go hiondúil 1 uair in aghaidh an 2.5mm de thiús balla), agus ansin fuarú ar ais go dtí faoi bhun 140 ° C roimh 140 ° C ar ráta uair an chloig. Maolaíonn an próiseas seo níos mó ná 90% de strus inmheánach agus uasmhéadaíonn sé criostalacht an pholaiméir go thart ar 35%, ag cinntiú an neart meicniúil uasta agus cobhsaíocht tríthoiseach.

Paraiméadair Próisis, Roghnú Meaisín, agus Cothabháil

Ní fhéadfar fiú múnla atá deartha go fánach a dhéanamh gan próiseas múnlaithe insteallta optamaithe. Léiríonn plaistigh innealtóireachta ardteochta iompraíochtaí uathúla réeolaíocha a éilíonn rialú ilchéime beacht ar luas agus brú insteallta:

1. Paraiméadair Próisis Tosaigh: Le haghaidh PEEK 30% carbóin-snáithín-treisithe, is gnách go socraítear an teocht leá go 390 ° C, agus coimeádtar an teocht múnla ag 180 ° C. Tá an Is é an coigeartú tosaíochta is airde le linn ritheanna trialach ná treoluas agus brú insteallta . Toisc go reoiteann an leá ard-slaodachta go tapa nuair a bhíonn sé ag teagmháil le cruach fionnuar, tá gá le hinstealladh ardluais, ardbhrú (luasanna insteallta 100 go 150 mm / s agus brúnna 150 go 220 MPa) chun ailt tanaí a líonadh. Ba cheart brú an phaca a shocrú go 60% go 70% den bhuaicbhrú insteallta agus é a choinneáil go dtí go dtarlaíonn reo geata (dearbhaithe trí thomhais pháirtmheáchan, go hiondúil 8 go 12 soicind).

2. Ríomh Fórsa Preasa agus Clampála: Ní féidir plaistigh ardteochta a mhúnlú ar innealra caighdeánach. Mar gheall ar fhriotaíocht sreafa mhór, is minic go sáraíonn brúnna sonracha insteallta 2000 bar. Is féidir an fórsa clampála riachtanach (Fc) a ríomh ag baint úsáide as an bhfoirmle:

I gcás gurb é Pc an meánbhrú cuas (de ghnáth 80 go 120 MPa le haghaidh polaiméirí ard-slaodachta), is é Ap an limistéar réamh-mheasta den chóras páirteanna agus rádala ar an líne scaradh, agus is fachtóir sábháilteachta é Sf (de ghnáth 1.2). Caithfidh an meaisín múnlaithe a bheith feistithe le bairille bimetallic agus scriú déanta as cóimhiotail ard-chaitheamh, creimeadh-resistant (cosúil le Hastelloy nó cruach mhiotaleolaíocht púdair) chun treisiú snáithíní scríobach a sheasamh, chomh maith le bannaí téitheoir ceirmeacha atá in ann 450 ° C a bhaint amach.

I bhforbairt táirgí, tá tionchar mór ag roghnú idir rádala te agus córas rádala fuar ar eacnamaíocht táirgthe. Leagtar amach sa mhaitrís cinnteoireachta seo a leanas na príomh-chomhbhabhtáil innealtóireachta agus costais:

Cothabháil Coisctheach Bunaithe ar Eolaíocht (PM): Éilíonn múnlaí ardteochta prótacail cothabhála faoi thiomáint sonraí. Trí mhéadracht Rialaithe Próisis Staidrimh a rianú ar nós Cpk agus rátaí lochtanna páirteanna, is féidir le hinnealtóirí caitheamh a réamh-mheas. Má thiteann Cpk gné chriticiúil ó 1.67 go dtí faoi bhun 1.33, nó má thagann méadú 1% ar an ráta diúltaithe amhairc, ba cheart an múnla a mharcáil le haghaidh cothabhála sceidealta. De ghnáth, ní mór an líne deighilte a ghlanadh ó thógáil amach gassing gach 10,000 timthriall ag baint úsáide as scríobairí práis. Ní mór an córas ejector a lubricadh le ramhar ardteochta (rátáil suas le 250 ° C) gach 20,000 timthriall. Is é an t-aon bhealach chun táirgeadh comhsheasmhach ard-toraidh comhpháirteanna plaisteacha ardteochta a chinntiú ná sceidil chothabhála dochta a bhunú agus páirteanna spártha ríthábhachtacha a stocáil.