В практике производственной деятельности небольших предприятий, занимающихся упаковкой различной продукции, а также при прокладке пластиковых труб необходим инструмент, при помощи которого можно было бы надёжно соединять между собой материалы, имеющие низкую температуру плавления. Класс таких материалов велик – это полиэтилен низкого давления (ПНД), полихлорвинил (ПВХ), полипропилен и т. д. Со всеми этими работами справляется ручной сварочный экструдер.

Конструкция и принцип работы

Ручной сварочный экструдер представляет собой термомеханической устройство, последовательно осуществляющее два процесса – нагрев легкоплавящегося пластика до вязкого состояния, и последующего выдавливания массы на поверхность в зоне стыка. Там ПНД, ПВХ и прочие легкоплавкие пластические массы застывают, образуя прочный сварочный шов.

Для компактности и удобства использования рассматриваемая техника обычно оформляется в виде пистолета с ручкой (в которой монтируется приводной электродвигатель) и верхней насадкой для нагрева рабочей смеси. Состоит сварочный экструдер из следующих узлов:

1. Электромотора.
2. Питателя.
3. Экструзионной камеры.
4. Дробильного шнекового устройства.
5. Камеры для расплавления пластика.
6. Термонагревателя.
7. Сварочного сопла.
8. Системы управления.

Для функционирования устройство предварительно заправляется присадочным прутком из того материала, которым будет выполняться сварка. Процесс происходит следующим образом. На верхней панели экструдера размещается приёмная втулка с отверстием, куда пропускается присадочный пруток. Заправка должна быть такой, чтобы свободный конец прутка попал в зону его захвата шнеком. При включении электродвигателя происходят два процесса: нагрев присадочного прутка концентрированной струёй горячего воздуха, и – спустя некоторое время, которое определяет датчик прибора – подача прутка в зону его измельчения.

Там вращающийся шнек выполняет дробление пластика прутка, превращая его в гранулированную массу. Последняя при нагреве плавится, и, перемещаясь далее, попадает в зону плавления. В этой зоне гранулят уже механически и гомогенно однороден. Под воздействием давления от шнека, он проходит в сварочную зону, поступает в сварочное сопло и в процессе прижима к поверхности свариваемых изделий выдавливается наружу однородной полосой, ширина которой зависит от конфигурации сопла. Поскольку внешняя температура намного меньше той, что создаётся термонагревателем, то материал присадочного прутка мгновенно застывает, образуя сварочный шов.

В менее компактных, но более производительных моделях экструдеров, нагрев присадочного прутка выполняется при помощи внешнего термонагревателя, а воздух туда подаётся от небольшого компрессора. Конструктивные различия могут иметься и в способе нагрева присадочного материала: иногда нагрев производится кольцевыми нагревательными элементами, коаксиально размещёнными в корпусе термонагревателя.

Система управления ручным сварочным экструдером выполняет следующие функции:

• Предварительную установку температуры нагрева, которая определяется температурой плавления пластика (как известно, ПНД плавится при 120…130ºС, ПВХ – при 150…220ºС, а полипропилен – при 170…190ºС).
• Включение термонагревателя;
• Запуск привода шнекового измельчителя;
• Блокировку «холодного старта», когда шнек может перемещать ещё неоднородный присадочный материал;
• Отключение термонагревателя при ещё вращающемся шнеке, что исключает прилипание остатков гранулята в сварочной камере.

Правила эксплуатации и выбор модели ручного сварочного экструдера

Перед использованием требуется выполнить ряд условий, обычных для пластика: очистить поверхность соединяемых изделий от внешних загрязнений и не допускать работу с влажным материалом.

Успех работы зависит также от разницы в значениях температур плавления соединяемых материалов, если они обладают различным химическим составом. Например, ПНД с полипропиленом можно сваривать рассматриваемым способом, поскольку диапазоны температур их плавления полностью, либо частично перекрываются. Наоборот, сварка ПНД с ПВХ, и, тем более – с полипропиленом, проблематична или вовсе невозможна. В таких случаях сварочный экструдер можно применять лишь для соединения изделий, изготовленных из одинаковых материалов.

Компактность ручного сварочного экструдера позволяет его эффективное использование даже без прекращения работы соединяемых устройств. В частности, при сварке полипропиленовых труб необязательно отключать подачу воды по ним.

Предварительно выполняется ряд обязательных проверок (особенно, если экструдером ранее не пользовались):

1. Проверка прямолинейности подачи присадочного прутка во втулке экструдера: при высокой шероховатости образующей пруток может перемещаться не по прямой, а по винтовой линии, что ухудшит условия работы шнекового дробильного устройства и приведёт к образованию неоднородного по размерам гранулята.
2. Контрольная проверка эффективности температуры нагрева прутка до состояния его вязкотекучести: материал от разных производителей может иметь различный диапазон температур плавления.
3. Проверка надёжности прижима сварочного сопла к соединяемым поверхностям, особенно, если они обладают сложной конфигурацией. Многие модели ручных сварочных экструдеров с этой целью комплектуются сменными насадками.
4. Проверка возможности расплавления соединяемых материалов теплом от термонагревателя, без подачи присадочного прутка. Выполняется при отсутствии точных сведений о материале соединяемых таким способом изделий.

Выбор подходящей модели ручного экструдера производится по следующим параметрам:

• По производительности в единицу времени;
• По удобству управления параметрами процесса;
• По толщине свариваемых изделий;
• По комплектации устройства сменными приспособлениями
• По диапазону диаметров прутка.

Следует отметить, что большинство торговых марок предназначено для работ с присадочным материалом от конкретного производителя (часто того же, который занимается и выпуском экструдеров).

Теоретически возможен вариант изготовления бытового сварочного экструдера своими руками. Для этого к обычному промышленному фену присоединяют шнековый привод (например, для измельчения кормов), и оформляют оба узла в компактном виде. Вместо шнека иногда устанавливают более доступный плунжерный привод, однако такой вариант малонадёжен: всё зависит от гомогенности материала исходного прутка. Электродвигатель для привода подбирают коллекторного типа, который лучше переносит постоянные изменения в значениях крутящего момента.

Производители сварочных экструдеров

Наибольшей популярностью в данном сегменте рынка пользуются следующие устройства:

1. От торговой марки Munsch (Германия). Потребительские преимущества – удобство крепления всех узлов (что повышает ремонтопригодность), нетребовательность к размерам присадочного материала, наличие функции раздельного нагрева (полезно при использовании экструдера вне помещений в холодное время года), удобный набор сменных насадок, совершенная система управления и контроля. Плюс — традиционно высокое немецкое качество изготовления и сборки.
2. От торговой марки Leister (Швейцария). Производитель выпускает широкую линейку типоразмеров сварочных экструдеров: от небольших, производительностью до 0,8…1,2 кг/ч, до профессиональных, рассчитанных на переработку до 6 кг/ч. Устройства оснащаются современной системой управления и мониторинга за ходом сварки, эргономичны в употреблении. Качество также находится на высоком уровне. Есть специальная линейка .

1. От торговой марки Dohle (Германия). Фирма известна как производитель строительных фенов, однако в последнее время активно позиционирует себя и в качестве изготовителя ручных сварочных экструдеров. В отличие от вышеперечисленных брендов, использует для привода покупные электродвигатели. Выпускает самый малогабаритный экструдер производительностью всего 0,5 кг/ч, который комплектуется шлангом и встроенным мини-компрессором.
2. От торговой марки Stargun (Италия). При малом диапазоне моделей экструдеры этой фирмы отличаются мощностью привода, и рассчитаны на использование преимущественно в профессиональных условиях. Изюминкой аппаратов является возможность локальной подсветки зоны сваривания.
3. Отечественные экструдеры типа РСЭ. Оснащаются приводом подачи присадочного материала, включают в себя большинство тех же опций, что уже были перечислены выше.

Цены на экструдеры зависят от их функциональности и производительности. В среднем стоимость отечественных устройств составляет от 30000 до 55000 руб., импортных – от 50000 руб. и более.

Специалистам, профессионально занимающимся выполнением работ по прокладке пластиковых труб, важно иметь в арсенале специальный инструмент, позволяющий создавать надежное соединение между материалами с низкой температурой плавления. За последнее время было создано немало материалов с подобными характеристиками. К ним можно отнести полиэтилен низкого давления, полихлорвинил, полипропилен и другие. Обеспечить их надежное соединение сможет ручной сварочный экструдер.

Конструкция и принцип работы

Ручной экструдер выполнен в виде механического приспособления, при использовании которого соединение материалов осуществляется поэтапно: вначале пластик подвергается нагреву для придания ему вязкого состояния, а затем полученная масса выдавливается на поверхность в месте стыка. После охлаждения ПНД, ПВХ и других легкоплавких пластических масс на месте проведенных работ появляется прочный сварочный шов.

Устройство экструдера

Чтобы было удобнее работать с этим прибором, производители выпускают его в виде пистолета с ручкой и верхней насадкой, предназначенной для нагрева рабочей смеси. В конструкции экструдера можно выделить следующие рабочие узлы:

Принцип действия

Перед работой в экструдер вставляют присадочный пруток , который должен быть выполнен из материала, планирующегося для использования в сварочных работах. Сам рабочий процесс выглядит так: на верхней панели прибора крепят приёмную втулку с отверстием, в которую затем вставляется присадочный пруток. Он должен располагаться в нём таким образом, чтобы свободный конец оказался в области его захвата шнеком.

Когда специалист запускает электродвигатель, подвергаясь воздействию насыщенной струи горячего воздуха, пруток нагревается, и одновременно с этим по прошествии некоторого времени, которое заранее выставлено датчиком прибора, пруток подаётся в область его измельчения. Здесь шнек, совершающий вращательные движения, начинает дробить пруток, который приобретает вид гранулированной массы. В результате нагрева она начинает плавиться и постепенно перемещается в область плавления, где гранулят уже имеет полностью однородный состав.

Испытывая воздействие давления со стороны шнека, гранулят направляется в сварочную зону , а оттуда идёт в сварочное сопло, где в процессе прижима к поверхности соединяемых изделий выходит наружу в виде однородной полосы заданной ширины, определяемой конфигурацией сопла. Учитывая, что температура за пределами свариваемого изделия гораздо ниже создаваемой термонагревателем, материал прутка быстро охлаждается, в результате чего возникает сварочный шов.

При использовании более габаритных и производительных моделей экструдеров функцию нагрева присадочного прутка берёт на себя внешний термонагреватель, в который воздух поступает от небольшого компрессора. Экструдеры могут отличаться между собой и способом нагрева присадочного материала. В отдельных моделях для этой цели используются кольцевые нагревательные элементы, установленные в корпусе термонагревателя.

На систему контроля в составе экструдера возложены следующие функции:

Правила эксплуатации и выбор модели

Прежде чем приступить к сварке пластиковых изделий, необходимо выполнить ряд условий , обусловленных особенностями материала. С поверхности соединяемых изделий необходимо удалить все имеющиеся загрязнения и позаботиться, чтобы во время работы они не контактировали с влажным материалом.

Для надлежащего выполнения работы необходимо учитывать разницу температур плавления соединяемых материалов, если они отличаются между собой химическим составом. Так, ручной экструдер можно использовать для сварки ПНД и полипропилена, так как у этих материалов диапазон температуры их плавления полностью или частично перекрывается. Когда же необходимо соединить материалы из ПВХ и ПНД или полипропилена, часто возникают сложности. При работе с такими материалами ручной экструдер допустимо использовать исключительно для соединения изделий, которые выполнены из идентичных материалов.

Поскольку ручной экструдер обладает компактными размерами, сварку пластиковых элементов можно проводить с помощью этого устройства, не прекращая работы соединяемых изделий. Так, трубы из полипропилена можно сваривать без предварительного отключения подачи воды по ним.

До начала работ по сварке пластиковых изделий необходимо провести ряд обязательных проверок:

Чтобы подобрать наиболее подходящую модель устройства, необходимо учитывать ряд характеристик:

• диапазон диаметр прутка;
• наличие в комплектации сменных приспособлений;
• толщину соединяемых изделий;
• удобство настройки параметров процесса;
• производительность за единицу времени.

Многие производители выпускают экструдеры вместе с фирменными присадочными материалами, дополнительно указывая, что для создания надежного соединения расходный материал должен соответствовать изготовителю инструмента.

В принципе всегда можно рассмотреть возможность изготовления экструдера для домашнего использования своими руками. В качестве основы для него используется обычный промышленный фен , к которому подключают шнековый привод, а затем видоизменяют конструкцию для придания обоим узлам компактного вида. В некоторых случаях шнек можно заменить плунжерным приводом, однако надежным такой вариант считать нельзя. Такой самодельный экструдер для сварочных работ по-разному может себя вести с посадочными прутками из-за того, что они могут быть изготовлены из разных материалов. В качестве привода лучше всего использовать мотор коллекторного типа, поскольку он более стабилен при постоянных изменениях показателей крутящего момента.

Производители экструдеров для сварочных работ

Чаще всего потребители приобретают для проведения сварочных работ ручные экструдеры от следующих производителей:

может быть различной и определяться функциональностью и производительностью конкретной модели. Если рассматривать агрегаты от российских производителей, то в среднем их можно приобрести за 30-55 т. р. Зарубежные производители готовы продать сварочный экструдер собственного производства не менее, чем за 50 тыс. руб.

Пластиковые трубы, которые за последнее время приобрели большую популярность, сегодня широко используются на самых разных объектах. Нередко сами владельцы решаются поменять систему водопровода на новую, выполненную из этого технологичного материала. Но для соединения элементов труб необходимо специализированное оборудование.

Довольно часто специалисты для выполнения подобного рода работ используют сварочный экструдер, который поддерживает работу с изделиями не только из ПВХ, но и других видов пластика. Однако работа с этим устройством требует знания особенностей не только сварочного аппарата, но также и материалов, которые планируется соединять. Не всем известно о том, что разница температур плавления у разных материалов может негативно повлиять на надежность создаваемого соединения. Поэтому экструдер не всегда может рассматриваться как самый подходящий тип инструмента для выполнения сварочных работ.

Также существует и ряд других важных параметров , которые должны учитываться при выборе экструдера для сварки пластиковых изделий. Подобной информацией большинство рядовых пользователей, как правило, не владеет, поэтому вполне понятно, почему сварочный экструдер считается рабочим инструментом профессионалов.

Если и возникнет желание самостоятельно выполнить сварку труб из ПВХ, то желательно это делать под руководством опытного специалиста и с точным соблюдением его указаний по проведению рабочего процесса. Иначе все может закончиться весьма плачевно для владельца вплоть до возникновения аварийных ситуаций в самый неожиданный момент.

Предупреждаю! Здесь всё не по детски: конструирование, сварка, болгарка, токарка, наждак, высокое напряжение, высокая температура, программирование... :D:D:D

Общая схема (взято с робофорума)

Общие составляющие конструкции:

• Шнек - сверло по дереву
• Гильза - водопроводная труба
• Двигатель с редуктором для вращения шнека 10-100 об/мин
• Нагреватель для зоны расплава
• Фильера для формирования диаметра нити - заглушка для трубы

  Сырьём являются гранулы ABS и перемолотые части пластиковых деталей

  

  Пересмотрел множество фотографий и видео различных конструкций. Понравилась вот такая (фото из сети):

  

  Мой начальный набор

  

  1. Гильза

  

  

  Кончик обточен на наждаке.

  

  3. Шаговый двигатель Nema23 с планетарным редуктором 15:1

  

  4. Нагреватель в виде хомута , шириной 50 мм на 220 вольт 190 Ватт

  5. Заглушка для трубы из хозмага

  6. Упорный подшипник 15х28х9 мм

  

  Центровочный кронштейн для подшипника

  

  7. PID контроллер с SSR реле и термопарой 8. Драйвер шагового двигателя

  9. Arduino Mega 2560 из запасников

  10. Блок питания на 24 вольта

  11. Набор свёрл для отверстия фильеры

  12. Муфта соединения сверла с шаговиком сделана из торцевой головки. Квадрат расточен на токарном станке до 10 мм.

  Некоторые размеры:

  • внутренний диаметр трубы 21,6 мм
  • длина трубы 375 мм
  • длина отверстия для загрузки гранул 70 мм
  • диаметр сверла 20 мм
  • диаметр круглой части хвостовика сверла 12,7 мм
  • длина шестигранной части хвостовика сверла 34,5 мм
  • буфер, между концом сверла и выходом из трубы 13 мм
  • отверстие в сопле 2,6 мм

    Как завести шаговик? Нужен драйвер под управлением Arduino

    

    Arduino пока питается от USB для оперативноной заливки скетча.

    

    Предварительный скетч для Arduino

    #include AccelStepper.h>

    stepper.setSpeed(1000000);

    stepper.runSpeed();

    Максимальна скорость должна быть 32 об/мин. Нужно сделать плавный пуск ШД.

    Пробный запуск (Разведка боем).

    Сегодня 31.01.15 знаменательный день. Запуск "самопала".

    Вот так выглядит мой гиперболоид.

    

    Один выключатель включает нагреватель, другой - шаговик. Ардуина лежит в пакете под драйвером.

    Гранулы (ABS Kumho 745 N) просушил в духовке минут 40 при температуре 65-85 градусов. Температуру контролировал пирометром .

    

    Разогрел нагреватель до 230 градусов. Подал питание на шаговик и насыпал гранул в бункер. Скорость оказалась высокой, а температура низкой. Шаговик начал активно пропускать шаги и дёргать трубу. Пришлось снизить скорость, добавить температуры и термоизолировать нагреватель.

    Новый скетч:

    AccelStepper stepper(1, 2, 3, 4);

    stepper.setMaxSpeed(10000000);

    stepper.setSpeed(1000);

    stepper.runSpeed();

    Температуру выставил 264 градуса, но теперь думаю и этого мало. Эта температура в месте прилегания термопары к нагревателю.

    

    Шаговик крутится очень медленно, но пруток ползёт из отверстия. Скорость я не замерял. Вместе с прутком от отверстия поднимается дымок с известным запахом АБСа. Пруток кольцами опускается на пол. Процесс навала прутка очень неравномерный и диаметр скачет в среднем от 2,5 до 2,9 мм. Делаем вывод: для стабилизации диаметра нужно исключить подёргивания прутка.

    После полной очистки бункера от гранул, пруток тянулся ещё долго и всё медленнее. После полного замедления я отключил нагреватель. Процесс остывания крайне медленный. Пришлось снять термоизоляцию. Может нужно для этого приспособить вентилятор? При достижении температуры 100 градусов пластик начал застывать, а шаговик начал пропускать шаги. Шнек уже не крутился. Процесс окончен.

    В итоге драйвер шаговика нагрелся очень сильно. Шаговик прогрелся терпимо. Нужно дополнительно охлаждать.

    Переходим к процессу печати (Mendel90).

    Из-за нестабильного диаметра прутка пришлось на экструдере установить пружинки. Сопло стоит 0,8 мм. Это экстремальный диаметр сопла для стандартной конструкции E3D-v5, нужно увеличивать температуру сопла и снижать скорость, чтобы небыло щелей между нитями. Печатал слоем 0,2 мм. Прилипает к столу очень хорошо. Слои ровные, несмотря на плавающий диаметр прутка.

Экструдер – это общее название устройств для расплавления и выдавливания пластика. В зависимости от сферы применения под ним обычно подразумевают:

• Горячее сопло на 3д-принтере, собственно расплавляющее подаваемую пластиковую нить и выдавливающее ее через сопло для формирования изделия;
• Устройство для самостоятельного изготовления филамента из гранул пластика или же из утилизируемых старых изделий.

Вот второе устройство мы и рассмотрим подробнее.

Причины распространения экструдеров

Основной причиной появления данного типа устройств являлась излишне высокая цена на готовую пластиковую нить. Так, пару лет назад, в Америке и Европе средняя цена за 1кг составляла порядка 40$, при этом розничная цена на гранулы соответствующих видов пластика была 10$, а при оптовой покупке хотя бы 25 кг снижалась уже до 5$ за 1 кг. Таким образом, не сложный экструдер ценой в 200$ мог полностью окупится после изготовления 6 кг нити.

Второй причиной можно назвать несовершенство существующих настольных 3д-принтеров. Дело в том, что в результате их работы регулярно получались неудачные, деформированные изделия. Поэтому возможность их повторной переработки в материал пригодный к использованию оказалась весьма востребованной.

Достоинства экструдеров филамента

К основным плюсам самостоятельного изготовления пластиковой нити можно отнести:

• Значительное снижение затрат на расходные материалы;
• Изготовление нити из любого доступного или задуманного вида пластика;
• Возможность сочетания разных видов пластика и получения филамента с особенными характеристиками;
• Сочетание разноцветных пластиков позволяет создать собственный, неповторимый оттенок цвета;
• Вторичная переработка неудачных и ненужных изделий в новый расходный материал позволяет не выбрасывать их в мусор.

Недостатки экструдеров пластиковой нити

Как это ни странно, но минусы у экструдеров тоже есть:

• Качество нити как правило ниже заводской, тут и возможные проблемы с соблюдением толщины, и влажность материала, и смешение материалов с незначительно или значительно отличающимся химическим составом и физическими свойствами;
• Некоторые виды пластика при нагревании выделяют вредные вещества, повторная переработка вынуждает человека вдыхать их не только при печати (когда обычно можно покинуть помещение), но и при изготовлении нити (данный процесс также нуждается в контроле);
• Переработка окрашенных пластиков связана с отсутствием информации о токсичности красителя, а также с возможностью получения нити непонятного и некрасивого цвета;
• При утилизации бытовых пластиковых предметов (тех что не были созданы на вашем 3d-принтере), возможно попадание в состав частиц грязи и пыли неизвестного состава.

По сути, все недостатки применения экструдеров сводятся к качеству нити, которое совершенно однозначно отразится на качестве впоследствии изготовленных изделий, и к выделению при нагреве пластиков ультрадисперсных частиц, влияние которых на организм человека еще не достаточно изучено, и весьма вероятно что могут негативно сказаться на здоровье.

Развитие технического прогресса привело к появлению различных технологий, которые позволяют производить изделия, отличающиеся улучшенными эксплуатационными характеристиками. Одной из востребованных в настоящий момент является экструзия. Собой она представляет технологический процесс переработки пластмасс, из которых изготавливают разнообразные детали, а также производят различную профильную продукцию.

Сама технология состоит в приготовлении сплава из полимерных материалов с последующим его продавливанием через специальные насадки, которые придают ему определенную форму. Основным элементом линии по производству изделий из пластика является экструдер.

Принцип действия и конструкция

Следует сказать, что экструзия является далеко не новой технологией. Ее история насчитывает более шести десятилетий. За это время было создано большое количество конструкций машин, с помощью которых обеспечивается ее реализация. Принцип действия этого прибора базируется на сути самого технологического процесса.

Технологический процесс экструзии является сложным физико-химическим процессом, на который оказывают воздействие механические усилия в условиях высокой температуры и влаги . Нагрев продуктов переработки происходит благодаря тому, что возникающая при борьбе с внутренним трением, а также при пластических деформациях механическая энергия превращается в тепло.

В процессе экструзионной обработки существует несколько сменных параметров. К числу наиболее важных следует отнести:

• состав сырья;
• влажность;
• его природа.

При протекании экструзионного технологического процесса может происходить изменение:

• температуры материала;
• давления;
• интенсивности и длительности воздействия на исходное сырье.

Само по себе такое оборудование представляет электромеханическое устройство, основным предназначением которого является осуществление процесса формовки профильных деталей из пластика или его полуфабрикатов . В своем составе общее устройство экструдера для пластика содержит следующие компоненты:

• корпус системы нагрева полимерных материалов . В качестве основного источника тепловой энергии при осуществлении этого технологического процесса могут выступать обычные резистивные или индукционные системы. При использовании последних возникновение высоких температур происходит за счёт наведения на корпус высокочастотных индукционных токов Фуко;
• узел нагрузки . Через этот элемент в полость корпуса различными способами поступает исходное сырье;
• рабочий орган . Он создает в оборудовании необходимое давление, благодаря которому обеспечивается перемещение сырья непосредственно от узла загрузки до насадок, которые формуют из полимерных материалов готовые изделия. При использовании экструдера применяются разнообразные физические принципы, поскольку это устройство может иметь разные варианты исполнения - шнековый, дисковый, поршневый. В настоящий момент чаще других применяются шнековые экструдеры;
• экструзионная головка . По-другому специалисты называют ее фильерой. Именно она обеспечивает форму изделий, которая получается по завершении технологического процесса;
• механический привод . В этом оборудовании он представлен двигателем и редукторной системой. Благодаря ему обеспечивается создание и передача необходимого усилия на рабочий орган;
• система контроля и управления . Благодаря ей обеспечивается поддержание необходимого технологического режима.

В качестве исходного материала обычно выступают гранулы и порошок . Они загружаются в оборудование, а далее под действием рабочего органа происходит их перемещение в рабочую зону корпуса. Там под воздействием давления, силы трения и температуры подаваемое извне исходное сырье нагревается, а в процессе его плавления возникает состояние, которое требуется по условиям технологического процесса.

Во время движения исходного сырья в полости корпуса происходит его тщательное перемешивание до состояния однородной гомогенизированной массы.

В условиях высокого давления происходит продавливание расплава при помощи формующих головок и сетчатых фильтров. В результате обеспечивается окончательная гомогенизация и придание материалу заданного профиля.

После этого материал естественным образом охлаждается или же применяется принудительный способ с последующей полимеризацией. В конечном итоге получаются изделия, имеющие необходимую конфигурацию и обладающие заданными механическими и физическими свойствами.

Виды экструдеров

Современные модели экструзионных установок могут различаться между собой как конструкцией рабочего органа, так и назначением.

Одношнековый

Среди всех разновидностей экструзионного оборудования наиболее распространенным является шнековое. Такие машины удовлетворяют всем требованиям экструзионного процесса. В этих агрегатах в качестве основного рабочего органа применяется шнек. Специалисты называют его винтом Архимеда . Многие прекрасно знают этот рабочий элемент по домашним мясорубкам.

При использовании экструдера для производства изделий из пластмассы лопасть шнека захватывает сырье в зоне загрузки, а далее происходит его последовательное перемещение по всей длине цилиндра корпуса, начиная от зоны нагрева через участок гомогенизации и формовки. В зависимости от особенностей технологической карты, которую имеет оборудование, а также вида используемого для производства изделий исходного сырья шнеки могут предусматривать несколько вариантов исполнения - конические, цилиндрические и нормальные быстроходные.

Также могут использоваться шнеки, которые сужаются к выходу. Для этого оборудования в качестве главного параметра специалисты рассматривают соотношение рабочего диаметра шнека и его длины. Также различаются шнеки по шагу витков и их глубине.

Главный недостаток одношнекового экструдера заключается в том, что не всегда имеется возможность для их применения. Например, если в качестве исходного сырья выступают порошковые полуфабрикаты, то наличие одного винта в составе оборудования не позволяет справиться с перемешиванием массы в процессе ее расплавления и последующей гомогенизации. В таких случаях выбор делают в пользу двухшнековых экструдеров.

Двухшнековый

Особенность этого оборудования состоит в том, что в нём винты сцеплены между собой. Поэтому при использовании таких экструдеров имеется возможность совершения шнеками параллельных и встречных вращательных движений. Эти рабочие части оборудования могут быть прямыми или коническими.

Использование подобных машин приводит к тому, что в процессе разогрева исходного сырья его смешивание и гомогенизация осуществляется более тщательно. В конечном итоге на головку для формования изделий поступает однородная и дегазированная масса.

Необходимо отметить следующий момент: в отдельных технологических процессах могут использоваться экструдеры, имеющие большее количество шнеков - до 4. Помимо этого нередко применяется планетарный автомат, когда число шнеков, вращающихся вокруг центрального винта, доходит до 20.

Необходимость в применении такого оборудования возникает при использовании в качестве исходного сырья отдельных видов пластиков, которые в условиях воздействия высоких температур имеют склонность к разрушению. Говоря другими словами, могут лишаться своих основных физических качеств. Таким образом, использование подобных экструдеров обеспечивает нагрев сырья за счет силы трения и высокого давления.

Производство ПВХ-профилей

В настоящий момент востребованным видом изделий являются пластиковые и композитные профили. В большинстве случаев производители изготавливают их, используя метод экструзии. Для изготовления такой продукции в зависимости от применяемого материала, а также сложности и формы изделия задействуются одно- или двухшнековые аппараты, которые имеют соответствующие формовочные головки.

Ассортимент выпускаемых с использованием экструдеров изделий довольно широкий, начиная от тонких нитей и полос и заканчивая листами крупных панелей, которые имеют профиль сложной геометрии. Пластиковые окна и двери, выпускаемые сегодня многими компаниями, собираются с использованием именно ПВХ-профилей, которые изготовлены на экструзионном оборудовании.

При производстве ПВХ-профилей многие производители добавляют в полимерный состав специальные компоненты, что дает возможность изготовления сложных композитов. Например, сегодня многие производители выпускают дерево-пластиковые изделия, которые довольно часто используются для изготовления разных строительных конструкций.

Изготовление труб

В такой сфере, как производство трубных изделий важным условием является отсутствие пузырьков газа в гомогенизированной смеси. По этой причине экструдеры, которые задействуются при производстве такой продукции, производители оснащают системами дегазации. В большинстве случаев применяются шнековые установки. Помимо прочего используют барьерные шнеки, благодаря которым обеспечивается надежное разделение твердого полуфабриката от полностью расплавленного. За счет этого достигается сохранение однородности состава, что положительным образом отражается на качестве выпускаемой трубной продукции и её эксплуатационных характеристиках.

Экструдеры для полиэтилена

Все плёнки, изготовленные из полимерных материалов, производятся компаниями исключительно с использованием способа экструзии. Для производства подобной продукции применяется выдувной экструдер. У оборудования, используемого для производства стрейч-пленки, формовочный узел может иметь вид узкой щели. При применении такого оборудования на выходе получается однослойная пленка, которая имеет необходимые параметры толщины и ширины.

В отдельных моделях могут использоваться круглые щелевые фильеры большого диаметра. При использовании мини-экструдеров можно получить пленку с шириной рукава до 300 мм и с параметром толщины 600 мкм. Такие устройства обладают компактными размерами, что обеспечивает возможность их установки даже в небольшом по площади помещении.

Экструзионные линии

В условиях промышленных предприятий экструзионное оборудование следует рассматривать в качестве главного компонента линии по осуществлению этого процесса. Помимо основного оборудования - экструдера она включает и целый набор других механизмов и устройств:

• намоточные и отрезочные механизмы. Они используются для приведения изделий в необходимый для складского хранения и транспортировки вид;
• маркирующие и ламинирующие системы различного принципа действия;
• механизмы протяжки готовых профилей;
• система охлаждения. Её установка выполняется на выходе экструдера, чтобы повысить скорость процесса полимеризации готовых изделий. Эти системы могут быть различного типа - воздушные или в виде охлаждающей ванны;
• система подготовки и загрузки сырья. В отдельных случаях полуфабрикат необходимо предварительно подвергнуть процедуре просушивания и последующей калибровке перед тем, как подавать его в загрузочный бункер.

В составе оборудования могут использоваться и другие механизмы, а также применяться технологические устройства для автоматизации непрерывного процесса производства.

Подводя итоги

Экструзионная технология является довольно популярной в настоящее время. Ее используют при производстве различных изделий. В основном она применяется для изготовления продукции из пластика. Знакомые каждому в нашей стране пластиковые окна и двери изготавливают с использованием этого процесса. Для производства продукции используется такой прибор, как экструдер. Это оборудование отличается несложным устройством, поэтому изготовить экструдер для пластика своими руками - вполне осуществимая задача.

Особенность этого процесса заключается в предварительном подогреве сырья, которое потом подвергается процедуре плавления в условиях определенного температурного режима и давления. Далее полимерная масса продавливается через формовочные насадки, что и позволяет получить изделия с нужными физическими и качественными характеристиками.