Wstęp

W przypadku rury UHMWPE wykonanie rury z polimeru to tylko pierwsza część problemu produkcyjnego.

Trudniejszą częścią jest utrzymanie spójności tej rurki na całej jej długości.

Rura może mieć prawidłową średnicę nominalną, a jednocześnie mieć różną grubość ścianki, gęstość, strukturę wewnętrzną lub naprężenia własne. Różnice te są ściśle powiązane z tym, co dzieje się, zanim materiał dotrze do matrycy formującej.

UHMWPE sprawia, że ​​problem jest bardziej skomplikowany, ponieważ jego wyjątkowo duża masa cząsteczkowa zapewnia mu bardzo wysoką lepkość stopu i bardzo słabą płynność stopu. Jest to jeden z powodów, dla których UHMWPE jest powszechnie przetwarzany poprzez formowanie tłoczne lub wytłaczanie tłokowe, a nie jak konwencjonalny polietylen w standardowym procesie wytłaczania.

W przypadku wytłaczania tłokowego proszek jest zagęszczany w kolejnych porcjach i przepychany przez podgrzewaną matrycę. Wynik produkcji zależy nie tylko od samego materiału, ale także od tego, jak konsekwentnie proszek jest podawany, zagęszczany, podgrzewany i przemieszczany przez system formujący.

Od tego zaczyna się jednolitość ścian.

Ściana rury jest budowana zanim dotrze do matrycy

Łatwo założyć, że o ostatecznej grubości ścianki decyduje matryca formująca.

O profilu z pewnością decyduje matryca, jednak materiał wchodzący do matrycy przeszedł już kilka ważnych etapów.

Proszek UHMWPE wchodzi do maszyny i jest stopniowo zagęszczany za pomocą tłoka poruszającego się posuwisto-zwrotnie. Każdy ruch tłoka ściska porcję proszku i popycha skonsolidowany materiał w stronę ogrzewanej strefy formowania. Braskem opisuje to jako kolejne upakowanie proszku i jego ruch przez podgrzewaną matrycę, przy czym wewnętrzna sekcja matrycy określa ostateczny profil.

Stwarza to zupełnie inną sytuację produkcyjną niż zwykłe wytłaczanie ślimakowe.

Konwencjonalna wytłaczarka PE w sposób ciągły transportuje płynący stop polimeru. W wytłaczaniu tłokowym UHMWPE materiał przemieszcza się głównie poprzez wymuszone przemieszczenie i ściskanie.

Jeśli ładunek proszku jest niespójny, warunki formowania mogą również stać się niespójne.

Dlatego też rura nie może być prawidłowo kontrolowana, patrząc jedynie na otwór matrycy.

Pakowanie proszku ma bezpośredni wpływ na proces formowania

Zanim proszek UHMWPE stanie się ciągłą strukturą polimerową, cząstki proszku muszą zostać doprowadzone do bliskiego kontaktu.

Stopień i równomierność zagęszczenia wpływa na zachowanie materiału podczas późniejszego ogrzewania i konsolidacji.

Nierówny ładunek proszku może powodować lokalne różnice w gęstości. Kiedy materiał wchodzi do sekcji podgrzewanej, różnice te mogą mieć wpływ na szybkość konsolidacji różnych obszarów.

Jest to szczególnie istotne w przypadku produktów grubościennych.

Gruba rura UHMWPE nie nagrzewa całej swojej ścianki od razu. Ciepło musi przepływać od nagrzanych powierzchni w kierunku materiału wewnątrz ściany. UHMWPE ma również stosunkowo słabą przewodność cieplną, dlatego podczas przetwarzania należy dokładnie kontrolować rozkład temperatury w przekroju. Badania nad przetwarzaniem UHMWPE pokazują, że właściwości termiczne materiału i ograniczona mobilność stopu sprawiają, że warunki przetwarzania odgrywają ważną rolę w jakości formowania.

Celem produkcji nie jest zatem zwykłe „podgrzanie proszku”.

Ma to na celu osiągnięcie wystarczających warunków termicznych w całej sekcji formującej przy jednoczesnym zachowaniu kontroli ciśnienia i wymiarów.

Temperatura musi być wystarczająco wysoka, ale nie losowo wysoka

UHMWPE nie reaguje na temperaturę w taki sam sposób jak polimer o niskiej lepkości.

Jego temperatura topnienia wynosi około 155 stopni, ale całkowite stopienie cząstek proszku wymaga wyższych temperatur przetwarzania, a materiał nadal ma wyjątkowo słabą płynność, nawet powyżej jego temperatury topnienia.

Tworzy to ważne okno przetwarzania.

Jeśli warunki termiczne są niewystarczające, cząstki proszku mogą nie skonsolidować się odpowiednio.

Jeśli materiał jest narażony na działanie nadmiernych warunków termicznych lub pozostaje w podwyższonej temperaturze zbyt długo, problemem staje się degradacja termiczna. W literaturze dotyczącej przetwarzania zauważono również, że UHMWPE ma słabą przewodność cieplną, co może powodować lokalną akumulację ciepła wewnątrz materiału.

W przypadku produkcji rur problemem nie jest więc tylko temperatura pokazywana na regulatorze ogrzewania.

Sam materiał musi osiągnąć wymagany stan termiczny w całej sekcji formującej.

Jest to jeden z powodów, dla których podgrzewana matryca jest ważną częścią procesu.

Ogrzewana matryca kontroluje czas przebywania

Matryca formująca nie tylko nadaje rurze ostateczny kształt.

Jego nagrzana długość określa, jak długo zagęszczony materiał pozostaje w kontrolowanych warunkach termicznych, zanim opuści strefę formowania.

Braskem w szczególności identyfikuje długość strefy podgrzewanej matrycy, krok tłoka i regularność ruchu tłoka jako czynniki wpływające na szybkość produkcji.

Zastanów się, co się stanie, jeśli zmieni się ruch tłoka.

Szybszy ruch zmienia ilość materiału przechodzącego przez podgrzewaną sekcję w jednostce czasu. Wraz z nim zmienia się historia termiczna materiału.

Wolniejszy ruch działa odwrotnie.

Oznacza to, że szybkości produkcji nie można oddzielić od kontroli termicznej. Zwiększanie wydajności bez uwzględnienia wydajności grzewczej i długości matrycy może zakłócić warunki wymagane do spójnej konsolidacji.

Z tego powodu produkcja rur UHMWPE jest procesem skoordynowanym, a nie prostą operacją „wprowadzanie proszku i wypuszczanie rurą”.

Ruch tłoka może powodować pulsację procesu

There is another characteristic that is easy to overlook.

System wytłaczania tłokowego wykorzystuje ruch posuwisto-zwrotny zamiast ciągłego obrotu ślimaka.

Tłok przesuwa się, zagęszcza proszek i popycha materiał do przodu. Następnie powraca na następny cykl ładowania i zagęszczania.

Oznacza to, że proces zawiera nieodłączny ruch cykliczny.

Badania nad wytłaczaniem tłokowym UHMWPE wykazały, że przerywane podawanie i zagęszczanie sprawiają, że proces jest technicznie quasi-ciągły, a cykliczne działanie tłoczące może przyczyniać się do powstawania naprężeń szczątkowych w wytłaczanym produkcie. Aby zmniejszyć pulsację i przybliżyć proces do pracy ciągłej, opracowano systemy z wieloma tłokami.

Dlatego przy produkcji rur ważne jest utrzymanie stabilnego ruchu tłoka.

Jeśli ruch jest nieregularny, ciśnienie i warunki dostarczania materiału również mogą się zmieniać.

Celem nie jest po prostu wygenerowanie wystarczającej siły. Siłę należy przykładać wielokrotnie i konsekwentnie.

Geometria matrycy określa ostateczny profil rury

Gdy materiał zostanie wystarczająco skonsolidowany i ogrzany, przechodzi przez matrycę formującą.

Wewnętrzna część matrycy ustala geometrię rurową. W produkcji rur obejmuje to zależność pomiędzy średnicą zewnętrzną, średnicą wewnętrzną i grubością ścianki.

Zmiana geometrii formowania zmienia rozkład materiału wokół rury.

Z tego powodu projekt matrycy należy rozpatrywać łącznie z wprowadzanym do niej materiałem. Teoretycznie prawidłowa matryca nie jest w stanie skompensować niestabilnego podawania proszku lub nierównomiernego zagęszczenia przed proszkiem.

Matryca musi również wytrzymywać znaczne obciążenia mechaniczne. Tłok musi pokonać opór wytwarzany przez bardzo lepki materiał UHMWPE oraz tarcie związane z procesem formowania. Braskem wśród czynników wpływających na produktywność i jakość produktu wymienia moc hydrauliczną i wytrzymałość mechaniczną elementów wytłaczarki.

Chłodzenie może zmienić ostateczne wymiary

Rura nie przestaje się zmieniać, gdy tylko opuści nagrzaną matrycę.

Chłodzenie powoduje kurczenie się i stabilizację struktury polimeru.

W przypadku przekroju rurowego powierzchnia zewnętrzna i powierzchnia wewnętrzna mogą nie mieć dokładnie takiej samej historii termicznej. Szybkość chłodzenia wpływa zatem na stabilność wymiarową i naprężenia własne.

Staje się to tym bardziej istotne, im większe są wymiary rur i grubość ścianek.

Celem chłodzenia nie jest jedynie możliwie najszybsze ochłodzenie rury. Ma na celu doprowadzenie uformowanego profilu do stabilnego stanu wymiarowego bez tworzenia niepotrzebnych różnic termicznych przez ścianę.

Z tego też powodu późniejsze urządzenia do chłodzenia i kształtowania są uważane za część samego systemu wytłaczania tłokowego UHMWPE.

Dlaczego grubość ściany nie jest kontrolowana przez jedną liczbę

Gdy kupujący określają rurę UHMWPE, jako wymaganie wymiarowe zwykle podaje się grubość ścianki.

Jednakże podczas produkcji utrzymanie tej grubości ścianki zależy od współdziałania kilku warunków procesu.

Dlatego też grubość ścianki nie powinna być postrzegana jako coś, co jest „tworzone przez samą matrycę”.

Matryca określa geometrię, ale stabilność całego procesu formowania określa, jak konsekwentnie odtwarzana jest ta geometria.

Co się stanie, jeśli proces będzie niestabilny?

Niestabilność procesu niekoniecznie powoduje natychmiastową oczywistą wadę.

Rura może nadal wyglądać na gładką z zewnątrz.

Jednakże niespójna obróbka może mieć wpływ na jednolitość wymiarów, wewnętrzną konsolidację i naprężenia szczątkowe. Badania nad wytłaczaniem tłokowym w szczególności identyfikują naprężenia szczątkowe jako jedną z konsekwencji procesu przerywanego ściskania, przy czym w niektórych produktach wytłaczanych stosuje się wyżarzanie w celu zmniejszenia tych naprężeń.

Jest to szczególnie ważne w przypadku rur UHMWPE, ponieważ materiał jest wybierany do wymagających usług, takich jak transport szlamu ściernego.

Ściana rury musi zachować integralność strukturalną, podczas gdy powierzchnia wewnętrzna jest narażona na ciągłe uderzenia cząstek i zużycie ślizgowe.

Spójność produkcji jest zatem powiązana z wydajnością usług. Doskonała odporność na zużycie UHMWPE nie może zrekompensować złej jakości formowania.

Jak producenci monitorują proces

Stabilna linia produkcyjna wymaga punktów kontrolnych w całym procesie formowania, a nie tylko końcowej kontroli wymiarowej.

Surowy proszek wymaga stałego podawania. Etap zagęszczania wymaga stabilnego ruchu siłownika. System grzewczy wymaga wystarczającej wydajności i stabilnych warunków termicznych. Formująca matryca musi zachować swoją geometrię pod obciążeniem mechanicznym. Chłodzenie musi ustabilizować gotowy profil.

Ostateczną rurę można następnie sprawdzić pod kątem wymagań wymiarowych i innych określonych cech jakościowych.

To podejście jest bardziej przydatne niż poleganie na pojedynczym pomiarze końcowym.

Jeśli okaże się, że rura ma odchylenie wymiarowe, zrozumienie całej sekwencji formowania umożliwia zbadanie, czy problem ma swoje źródło w dostarczaniu proszku, zagęszczaniu, nagrzewaniu, warunkach matrycy lub chłodzeniu.

Wniosek

Produkcja rur UHMWPE nie polega po prostu na podgrzaniu proszku polimerowego i przetłoczeniu go przez formę.

Trudną częścią jest utrzymanie stabilnego środowiska formowania, podczas gdy materiał o wyjątkowo dużej masie cząsteczkowej i bardzo słabej płynności stopu jest zagęszczany, podgrzewany, konsolidowany i kształtowany.

W przypadku wytłaczania tłokowego, pakowanie proszku, ruch tłoka, długość nagrzanej matrycy, warunki termiczne, geometria matrycy i chłodzenie mają wpływ na ostateczną strukturę rury.

Dlatego kontrola jakości ścianek rur UHMWPE rozpoczyna się na długo przed dotarciem materiału do końcowej matrycy formującej.

Dla producenta rur górniczych prawdziwym wyzwaniem produkcyjnym jest nie tylko wyprodukowanie rury UHMWPE o odpowiednich wymiarach. Produkuje te wymiary konsekwentnie w kolejnych odcinkach rury, zachowując jednocześnie skonsolidowaną strukturę polimeru, która nadaje UHMWPE odporność na ścieranie i wytrzymałość.

Podstawowe słowo kluczowe:Proces produkcji rur UHMWPE
Dodatkowe słowa kluczowe:Produkcja rur UHMWPE, wytłaczanie tłokowe UHMWPE, formowanie rur UHMWPE, kontrola grubości ścianek UHMWPE, zagęszczanie proszku UHMWPE, wytłaczanie rur UHMWPE, kontrola jakości rur UHMWPE

WniosekUHMWPEWycena rurn

DlaRura górnicza UHMWPE, rura stalowa wyłożona UHMWPE, kolanka i kołnierze łączące UHMWPE, wyślij nam:

DN + PN + rodzaj zawiesiny + stężenie substancji stałych + wielkość cząstek + natężenie przepływu + długość rurociągu + ilość

Luoyang Zhengju New Materials Technology Co., Ltd.

WhatsApp:+86 19937270645

E-mail: baibaili456@gmail.com

Wechat: +86 19937270645

Uzyskaj najlepszą cenę za rurociąg do szlamu do mielenia.