سیستم های سیم پیچی ورق: سیم پیچ مرکزی در مقابل سیم پیچ سطحی

انتخاب بین پیکربندی سیم پیچ سطح مرکز سیم پیچی ورق یکی از تصمیمات مهم تجهیزات در هر خط اکستروژن ورق است. سیم پیچ سطحی مرکز سیم پیچ ورق شامل ملاحظات خاصی است که با فرآیندهای اکستروژن عمومی متفاوت است. سیم پیچ آخرین ماشینی است که ورق قبل از ارسال به مشتری با آن تماس می گیرد و کیفیت سیم پیچی -سختی رول، تراز لبه ها، توزیع تنش داخلی- به طور مستقیم تعیین می کند که آیا فرآیندهای ترموفرمینگ، چاپ یا ساخت مشتری در پایین دست انجام می شود یا از تلسکوپ، چروک و مشکلات ثبت رنج می برد. درک تفاوت‌های مکانیکی و کنترلی بین سیم‌پیچ مرکزی و سیم‌پیچ سطحی، مبدل‌ها را قادر می‌سازد تا روش سیم‌پیچ را با مواد خاص، ضخامت و الزامات مشخصات رول مطابقت دهند.

سیم پیچ ورق از فناوری اکستروژن ورق . بخش پایین دست اینکه چقدر خوب عمل می کند مستقیماً به کیفیت ورق تحویلی از بالادست بستگی دارد.

ویندر مرکزی: تنش مخروطی و کنترل گشتاور

یک سیم پیچ مرکزی هسته را مستقیماً از طریق یک موتور متصل به محور سنبه هدایت می کند. با افزایش قطر رول، موتور برای حفظ تنش ثابت باید گشتاور را کاهش دهد – زیرا کشش برابر است با گشتاور تقسیم بر شعاع رول. هنگام راه اندازی با یک هسته کوچک (معمولاً 76 میلی متر یا 152 میلی متر ID)، گشتاور بالایی مورد نیاز است. در قطر کامل رول (که ممکن است 10-20 برابر قطر هسته باشد)، گشتاور به طور متناسب کاهش می یابد.

در عمل، کشش ثابت در کل رول مطلوب نیست. اگر لایه های بیرونی با همان کشش لایه های داخلی پیچیده شوند، نیروی فشاری تجمعی سختی رول بیش از حد ایجاد می کند که می تواند باعث خرد شدن هسته، مسدود شدن (چسبیدن لایه ها به هم) و تلسکوپی شود. در عوض، سیم‌پیچ‌های مرکزی از کاهش تنش استفاده می‌کنند - کاهش برنامه‌ریزی‌شده کشش شبکه در حین ساخت رول.

کشش مخروطی معمولاً به صورت درصد بیان می‌شود: 50 درصد مخروطی در کشش شروع 100 نیوتن به این معنی است که سیم پیچ 50 نیوتن را در قطر کامل رول اعمال می‌کند. مخروطی بهینه به سفتی مواد، ضخامت و نسبت قطر رول بستگی دارد. مواد نازک و انعطاف پذیر مانند ورق PP 0.2 میلی متری برای جلوگیری از سختی رول بیش از حد نیاز به مخروط تهاجمی تری (40-60%) دارند. مواد سفت و ضخیم مانند ورق ABS 3 میلی متری به مخروط کمتری (20-30%) نیاز دارند زیرا سفتی خود ماده در برابر نیروهای فشاری ناشی از سیم پیچی مقاومت می کند.

مزایای بادگیر مرکزی:

• کنترل کشش مستقل — کشش وب از سرعت سطح رول جدا می شود

• عالی برای هسته های با قطر کوچک و رول های با عرض باریک

• تراکم رول را می توان دقیقاً از طریق پروفیل های مخروطی برنامه ریزی کرد

• درایو هسته تماس سطحی را که می تواند مواد حساس را علامت گذاری کند، از بین می برد

محدودیت های بادگیر مرکزی:

• ظرفیت گشتاور حداکثر وزن و قطر رول را محدود می کند

• کنترل کشش در قطرهای بسیار زیاد رول دقیق کمتر می شود (اینرسی بالا در طول تغییرات سرعت)

• اندازه موتور و درایو باید طیف کاملی از قطر رول را در نظر بگیرد

سیم پیچ سطحی: سیم پیچ فشار ثابت نیپ

سیم پیچ سطحی رول را از طریق تماس اصطکاکی با یک یا دو رول سوار رانده می کند. ورق بین سطح رول سوارکار و رول سیم پیچی عبور می کند و چرخش رول سوارکار ورق را می کشد و رول سیم پیچ را به حرکت در می آورد. رول سیم پیچ خود روی یک پایه نگهدارنده یا بین دو درام محرک قرار می گیرد، بدون اتصال مستقیم شفت به موتور.

از آنجایی که نیروی محرکه از تماس نیپ به جای شفت هسته ناشی می شود، سیم پیچ سطحی به طور طبیعی کشش خطی تقریبا ثابت را بدون توجه به قطر رول حفظ می کند. کشش ورق با تفاوت در سرعت سطح بین رول نیپ و رول حفاری قبلی یا بیکار تعیین می شود - دیفرانسیلی که کنترل کننده در طول ساخت رول حفظ می کند.

این سادگی مکانیکی یک مشخصه کششی اساسا متفاوت در مقایسه با سیم پیچ مرکزی ایجاد می کند. به جای کاهش گشتاور برای جبران افزایش قطر، سیم پیچ سطحی به سادگی نیروی نیپ و سرعت سطح را ثابت نگه می دارد. نتیجه توزیع تنش لایه به لایه یکنواخت تر است که به مواد مستعد کشش یا تغییر شکل تحت کشش متغیر کمک می کند.

مزایای سیم پیچ سطحی:

• تنش طبیعی ثابت بدون توجه به قطر رول - بدون نیاز به برنامه ریزی مخروطی پیچیده

• بدون گشتاور چرخش هسته - مناسب برای رول های بسیار سنگین (بالای 500 کیلوگرم)

• طراحی مکانیکی ساده با اجزای سایش کمتر

• برای ورق های عریض که انحراف شفت بر روی یک سیم پیچ مرکزی باعث ایجاد تغییرات کششی می شود عالی است

محدودیت های سیم پیچ سطحی:

• تماس مستقیم با سطح رول می تواند مواد حساس یا درجه نوری را علامت گذاری کند

• کنترل دقیق تر چگالی و سختی رول در مقایسه با سیم پیچ مرکز کشش مخروطی

• اگر فشار نیپ کافی نباشد یا شناسه هسته بزرگ باشد، لغزش هسته ممکن است رخ دهد

• برای مواد بسیار نازک و قابل انبساط که نیروی تماس رول سوارکار می تواند ورق را منحرف کند، ایده آل نیست.

تطبیق مواد و کاربرد

انتخاب بین سیم پیچ مرکزی و سطح به ماتریسی از خواص مواد و نیازهای مشتری بستگی دارد. را مرحله آب سیستم های خنک کننده ورق بر وضعیت تنش پسماند ورق تأثیر می گذارد، که به نوبه خود بر نحوه رفتار آن در طول سیم پیچ تأثیر می گذارد - ورق های تحت تنش با پتانسیل انقباض بالاتر بدون توجه به روش سیم پیچی نیاز به مدیریت کشش دقیق تری دارند.

دستورالعمل های عمومی انتخاب:

برخی از مبدل‌های با حجم بالا، هر دو نوع سیم‌پیچ را در یک خط نصب می‌کنند، با استفاده از سیستم دیورتر یا واگن برقی برای هدایت ورق به سیم پیچ مناسب بر اساس محصول در حال اجرا. این انعطاف پذیری با هزینه سرمایه بالاتری همراه است، اما سازش تلاش برای ارائه یک روش سیم پیچی به اندازه کافی برای همه محصولات را حذف می کند.

عیوب کیفیت رول و تأثیر روش سیم پیچی

عملکرد بالادست واحد انتقال ورق مستقیماً بر بسیاری از عیوب مورد بحث در اینجا تأثیر می گذارد. درک اینکه کدام روش سیم پیچی کدام عیوب را کاهش می دهد به تمرکز فرآیند انتخاب کمک می کند:

تلسکوپی (تغییر رول جانبی) ناشی از توزیع ناهموار تنش در عرض ورق است. بادگیرهای مرکزی با محورهای تراز شده مناسب و برنامه های مخروطی کششی به خوبی این کار را انجام می دهند. سیم پیچ های سطحی ذاتاً کمتر مستعد تلسکوپی هستند زیرا نیروی محرکه به جای اینکه در هسته متمرکز شود در سراسر سطح رول توزیع می شود.

چروک شدن در حین سیم پیچی معمولاً به کشش بسیار کم (به ورق اجازه می دهد تا کمانش شود) یا خیلی زیاد (کشش ورق و ایجاد کمانش فشاری هنگام شل شدن) بازمی گردد. هر دو روش سیم پیچی در صورت تنظیم ضعیف تنش می توانند چین و چروک ایجاد کنند، اما سیم پیچ های مرکزی محدوده تنظیم بیشتری را از طریق برنامه ریزی مخروطی ارائه می دهند.

خرد شدن هسته زمانی اتفاق می افتد که کشش زخمی از مقاومت فشاری هسته بیشتر شود. این در درجه اول یک مشکل سیم پیچ مرکزی است، زیرا گشتاور حرکتی هسته را مستقیماً بارگذاری می کند. سیم پیچ های سطحی به طور کامل از خرد شدن هسته جلوگیری می کنند زیرا هسته بار چرخشی را تحمل نمی کند.

مسدود شدن رول (لایه های مجاور به هم چسبیده) ناشی از سختی بیش از حد رول همراه با چسبندگی سطح پلیمر است. سیم پیچ های مرکزی با مخروطی کشش تهاجمی - که رول های نرم تری تولید می کنند - این را بهتر از سیم پیچ های سطحی کاهش می دهند، که به دلیل بارگیری ثابت در سرتاسر ساخت، تمایل به تولید غلتک های متراکم و سخت تر دارند.

کیفیت سیم پیچی تعیین می کند که آیا مشتریان پایین دستی رول هایی را دریافت می کنند که به آرامی از طریق پرس های ترموفرمینگ کار می کنند یا باعث توقف پرهزینه تولید می شوند. JWELL هر دو پیکربندی سیم‌پیچ مرکزی و سیم‌پیچ سطحی را ارائه می‌کند، با سیم‌پیچ‌های مرکزی دارای برنامه‌های مخروطی کششی خودکار و سیم‌پیچ‌های سطحی با تنظیم فشار نوک مستقل - به مبدل‌ها اجازه می‌دهد تا روش سیم‌پیچ را با سختی مواد ورق، محدوده ضخامت، و مشخصات رول مخصوص مشتری مطابقت دهند.

کنترل کشش خودکار و یکپارچه سازی سیم پیچ

خطوط اکستروژن ورق مدرن دارای سیستم‌های کنترلی پیچیده‌تر هستند که عملکرد بادگیر را به پارامترهای فرآیند بالادست مرتبط می‌کند. این ادغام سیم پیچ را از یک عملکرد مکانیکی مستقل به یک بخش مدیریت شده فعال از فرآیند کلی تولید منتقل می کند.

کنترل کشش حلقه بسته در بادگیرهای مرکزی از سلول های بار یا رول های رقصنده برای اندازه گیری کشش واقعی وب و تنظیم گشتاور موتور در زمان واقعی استفاده می کند. این سیستم‌ها به‌جای تکیه بر پروفیل‌های مخروطی محاسبه‌شده بر اساس قطر رول، به تغییرات تنش آنی ناشی از نوسانات سرعت پشته تقویم یا انقباض ورق پاسخ می‌دهند. نتیجه، چگالی رول ثابت‌تر از هسته تا قطر بیرونی است، با کشش +/- 5٪ از نقطه تنظیم در سراسر ساخت.

سیم پیچ های سطحی از یکپارچگی مشابه از طریق لودسل های نیپ و تنظیم فشار رول سوارکار سود می برند. تنظیم خودکار نیروی نیپ رشد قطر رول را جبران می کند و از فشردگی فزاینده ای که می تواند با بزرگتر شدن رول سیم پیچ رخ دهد جلوگیری می کند. برخی از سیستم های پیشرفته فشار نیپ را بر اساس سفتی مواد و سختی رول مورد نظر تغییر می دهند و پروفیل های دستور غذا را برای محصولات مختلف ذخیره می کنند.

همگام سازی سرعت حمل و نقل بین پشته تقویم و سیم پیچ از سستی یا کشش بیش از حد در وب جلوگیری می کند. بازخورد رمزگذار تضمین می کند که اختلاف سرعت در باندهای محکم مورد نیاز برای سیم پیچی بدون تنش باقی می ماند. هنگامی که اتصال یا تغییر رول رخ می دهد، مکانیسم های برش و انتقال خودکار زمان انتقال را به حداقل می رساند و تولید قراضه در هنگام تغییر رول را از چند متر به کمتر از یک متر در تاسیسات بهینه کاهش می دهد.

سوالات متداول

تفاوت اصلی بین سیم پیچ مرکزی و سطحی چیست؟

سیم پیچ مرکزی محور هسته را مستقیماً با یک موتور به حرکت در می آورد و باید گشتاور را با افزایش قطر رول کاهش دهد تا کشش ثابت حفظ شود. سیم پیچ سطحی، رول را از طریق تماس اصطکاکی با رول سوار برقی به حرکت در می آورد و با افزایش قطر به طور طبیعی کشش ثابتی را حفظ می کند. سیم پیچ مرکزی کنترل تراکم رول دقیق تری را از طریق باریک شدن کشش ارائه می دهد. سیم پیچ های سطحی رول های سنگین تر و تارهای پهن تر را بدون مشکلات انحراف شفت اداره می کنند.

کدام روش سیم پیچی کیفیت رول بهتری تولید می کند؟

هیچ‌یک از روش‌ها برتری جهانی ندارند - این به مواد و کاربرد بستگی دارد. سیم پیچ مرکزی معمولاً نتایج بهتری را برای ورق نازک، حساس یا درجه نوری ایجاد می کند که در آن کنترل تراکم رول و عدم تماس سطح بسیار مهم است. سیم پیچی سطح اغلب نتایج بهتری را برای ورق سنگین، عریض یا صلب ایجاد می کند که در آن انحراف شفت و وزن رول نگرانی اصلی است. بسیاری از مبدل ها از هر دو نوع برای پوشش کامل طیف محصولات خود استفاده می کنند.

آیا سیم پیچ سطحی می تواند مواد حساس به تنش را مدیریت کند؟

سیم پیچ های سطحی می توانند مواد حساس به تنش را تحمل کنند، اما با برخی محدودیت ها. نیروی تماس نیپ بین رول سوار و رول سیم پیچ حداقل کف کششی را تحمیل می کند که ممکن است از آنچه مواد بسیار ظریف تحمل می کنند بیشتر باشد. برای محصولات بسیار حساس به کشش (لایه های نازک زیر 0.2 میلی متر، ورق فوم یا مواد مستعد کشش)، معمولاً یک سیم پیچ مرکزی با کنترل مخروطی کشش دانه ریز نتایج بهتری ارائه می دهد.

مخروطی کششی روی بادگیر مرکزی چگونه کار می کند؟

مخروطی کشش یک کاهش برنامه ریزی شده در کشش شبکه با افزایش قطر رول است. کنترل‌کننده قطر رول را (از طریق اندازه‌گیری مستقیم یا با محاسبه از روی سرعت خط و RPM سنبه) ردیابی می‌کند و به طور مداوم نقطه تنظیم تنش را مطابق با مشخصات مخروطی از پیش تعریف‌شده کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، یک مخروطی 50٪، با کشش کامل روی هسته خالی شروع می شود و به صورت خطی تا 50٪ از آن مقدار در قطر نهایی هدف کاهش می یابد. مخروطی از سختی بیش از حد رول و ایجاد استرس داخلی در رول تمام شده جلوگیری می کند.