Конфигурация роликов с плохой плоскостностью листа является одной из наиболее распространенных причин сбоев в последующей обработке. Проблемы с плоскостностью экструдированного листа проявляются в виде скручивания, волнистости, изгиба или изменения толщины в поперечном направлении, что не позволяет листу лежать в одной плоскости. Эти дефекты вызывают сбои в последующей обработке при термоформовании, печати и ламинировании, где важен тесный контакт между листом и обрабатываемой поверхностью. Коренные причины почти всегда кроются в двух взаимосвязанных переменных: профиле зазора каландровых валков и температурных условиях, действующих на лист во время его затвердевания. Структурированный подход к При устранении неполадок при экструзии листов эти переменные систематически изолируются, чтобы точно определить корректирующие действия, необходимые для каждого конкретного случая нарушения плоскостности.
Как плохая плоскостность листа зазор между роликами влияет на производительность
Каландровый пакет является основным фактором, определяющим конечную плоскостность листа. Зазор между прижимными роликами определяет толщину листа, но равномерность этого зазора по всей ширине машины определяет, выйдет ли лист плоским или деформированным.
Конус зазора: когда зазор между валками на одном конце шире, чем на другом, толщина листа варьируется по его ширине, создавая клиновидное поперечное сечение, которое естественным образом сгибается к более толстому краю. Даже разница в зазоре 0,02 мм на листе шириной 1200 мм приводит к заметному скручиванию.
Параболический профиль зазора: если зазор между валками в центре уже, чем по краям (характерный результат изгиба валков под нагрузкой), в листе образуется более толстая центральная часть с более тонкими краями, что приводит к изгибу или волнистости в поперечном направлении. Этот рисунок особенно выражен на более широких стропах и на более твердых сортах полимеров, которые создают более высокие силы прижима.
Методика измерения: используйте калиброванный микрометр или бесконтактный толщиномер для измерения толщины листа не менее чем в семи точках по ширине — по три в каждой краевой зоне, по одному в мертвой точке и в промежуточных точках. Постройте профиль, чтобы визуализировать отклонение разрыва от цели.
Взаимосвязь между контролем зазора и плоскостностью является фундаментальной, но управление температурой каландров вносит дополнительный уровень сложности. Системы охлаждения трехвалковых каландров играют решающую роль в поддержании температурных условий, которые позволяют настройке зазора трансформироваться в фактическую производительность плоских листов.
Отклонение крена и компенсация коронки
Каландровые валки не являются идеально жесткими балками. Под действием разделяющей силы, создаваемой в зоне контакта (которая для жестких полимеров может превышать 50 кН на метр ширины рулона), рулоны изгибаются, увеличивая зазор в центре относительно краев. Это отклонение является основной инженерной задачей при достижении одинаковой толщины и выпуска плоских листов.
Компенсация коронки устраняет прогиб за счет шлифования валков с немного большим диаметром в центре, чем по краям. Величина выпуклости должна соответствовать ожидаемому отклонению под рабочей нагрузкой. Слишком маленькая коронка приводит к утолщению центра и более тонким краям; слишком большая корона решает проблему.
Проблемы с несоответствием короны возникают в следующих случаях:
Условия эксплуатации существенно отличаются от проектных предположений, использованных для определения заводной головки.
Износ валков с течением времени изменяет эффективный профиль коронки.
Изменение марки полимера приводит к возникновению силы зажима, отличной от той, на которую была рассчитана коронка.
Изменения скорости линии влияют на компонент термической короны
Системы регулируемой коронки , в том числе конфигурации валков со скрещенными осями, механизмы гибки валков и гидравлическое управление коронкой, дают возможность изменять эффективный профиль зазора во время производства. Эти системы позволяют операторам компенсировать отклонение в режиме реального времени, не останавливая линию при смене рулонов.
Даже при идеально установленном зазоре каландра неравномерное охлаждение приводит к дефектам плоскостности. Когда лист выходит из каландра, он остается термически активным — полимер продолжает кристаллизоваться (для полукристаллических материалов) и сжиматься по мере приближения к температуре окружающей среды.
Различная скорость охлаждения по ширине листа приводит к неравномерной усадке. Области, которые остывают быстрее, сжимаются раньше, растягивая окружающий материал и создавая внутренние напряжения, которые деформируют лист. Лист, выходящий из каландра в плоском состоянии, может за считанные минуты сильно скручиваться или волниться, если охлаждение неравномерно.
Профилирование температуры охлаждающих валков — разделение охлаждающих валков на независимо контролируемые тепловые зоны — позволяет операторам компенсировать краевые эффекты и градиенты температуры окружающей среды. В типичной конфигурации используются 3–5 зон по ширине рулона, при этом краевые зоны устанавливаются немного теплее для медленного охлаждения на краях листа, где конвективные потери тепла являются наибольшими.
Воздушное кольцевое и кромочное охлаждение: в дополнение к контактному охлаждению с валков на многих линиях по производству листового проката используются системы воздушных колец или направленные воздушные ножи, которые отводят тепло от поверхности листа. Неравномерное распределение воздушного потока — засоренные сопла, смещенные воздушные кольца или сквозняки из открытых дверей — создают локальные различия в скорости охлаждения, которые приводят к изменению плоскостности.
Проблемы с плоскостностью листа и изменение толщины часто сосуществуют и имеют общие причины в каландре. Причины изменения толщины листа содержат подробное исследование того, как параметры зазора, температурные условия и поток материала взаимодействуют, вызывая отклонения размеров, которые также могут проявляться в виде дефектов плоскостности.
Помимо настроек каландра и охлаждения, на плоскостность влияют специфические свойства полимера:
Кристаллизационная усадка полукристаллических полимеров (ПП, ПЭ, ПЭТ) создает внутренние напряжения при переходе полимера из аморфного расплава в твердое кристаллическое вещество. Быстрое охлаждение каландра фиксирует высокое внутреннее напряжение, увеличивая вероятность деформации. Контролируемое охлаждение, позволяющее листу проходить через градуированный температурный профиль, снижает остаточное напряжение и улучшает плоскостность.
Эффекты ориентации возникают, когда лист протягивается через каландр со скоростью, отличной от скорости выхода полимера из матрицы. Чрезмерная вытяжка или несоответствие скорости вытягивания создают различия в ориентации молекул по толщине листа, что приводит к скручиванию, особенно в аморфных полимерах.
Содержание наполнителя и добавок влияет на теплопроводность и поведение усадки. Например, компаунды с минеральными наполнителями демонстрируют меньшую общую усадку, но могут иметь разную усадку между заполненными и ненаполненными областями, если дисперсия наполнителя неоднородна.
Рамочная программа корректирующих действий
Решение проблемы плохой плоскостности листа требует систематического устранения потенциальных причин:
Измерьте профиль толщины по всей ширине листа, чтобы выявить проблемы, связанные с зазорами.
Проверьте однородность температуры валков на всех каландрах и охлаждающих валках с помощью поверхностной термометрии или инфракрасного сканирования.
Проверьте прогиб валков , сравнив размеры зазора под нагрузкой и без нагрузки.
Оцените состояние гребня : соответствует ли профиль шлифованного гребня текущим рабочим параметрам?
Оцените однородность скорости охлаждения путем измерения температуры листа в нескольких местах после секции охлаждения.
Проверьте параметры материала — убедитесь, что марка полимера, условия сушки и температура плавления соответствуют техническим характеристикам.
Плоскостность листа зависит от точности настроек зазора каландровых валков и однородности температурных условий по всей ширине валка — переменных, которые взаимодействуют и усугубляются, если их не контролировать должным образом. Каландровые системы JWELL имеют возможность регулировки валков по скрещенным осям и гидравлическую загрузку зажима, которая поддерживает равномерное давление по всей ширине листа, в сочетании с системами температуры валков с зональным контролем, которые компенсируют температурные градиенты — инженерные решения, которые обеспечивают плоскостность в пределах 0,1 мм на метр ширины листа для стандартных применений.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между скручиваемостью и волнистостью при плоскостности листа? Скручивание — это постоянная кривизна по всей ширине листа, обычно придающая листу цилиндрическую форму. Волнистость относится к периодическим колебаниям — волнам или ряби — на плоской плоскости листа. Скручивание обычно возникает из-за разницы в толщине или охлаждения верхней и нижней поверхностей, тогда как волнистость указывает на изменение толщины в поперечном направлении.
Как часто следует проверять головку каландра? Коронку валков следует проверять во время планового технического обслуживания — обычно каждые 6–12 месяцев в зависимости от загрузки линии. Более частые проверки необходимы, когда изменения в марке полимера влекут за собой значительные различия в твердости или вязкости, которые изменяют условия нагрузки в зазоре.
Можно ли исправить проблемы с плоскостностью после изготовления листа? Выпрямление после производства с использованием оборудования для повторного нагрева и повторной правки возможно для некоторых применений, но увеличивает стоимость и время обработки. Предотвращение с помощью правильной настройки каландра и охлаждения всегда является предпочтительным подходом.
Какую роль натяжение при вытягивании играет в плоскостности листа? Чрезмерное натяжение при вытягивании растягивает лист и может зафиксировать разницу в ориентации, что приведет к скручиванию после снятия натяжения. Недостаточное натяжение приводит к тому, что лист колеблется и неравномерно контактирует с направляющими, вызывая локальные нарушения плоскостности. Очень важно подобрать натяжение в зависимости от типа и толщины полимера.
