Gumos kietinimo ritininė krosnis: temperatūros kontrolės patarimai

By Mike'as Chenas, Gamybos direktorius | 12+ metų patirtis gumos gamyboje |LinkedIn

Svarbiausios išvados

• PID temperatūros valdymas palaiko kietėjimo krosnies temperatūrą ±1–2 °C ribose nuo nustatytos vertės, o tai labai svarbu norint užtikrinti vienodą skersinių jungčių tankį visose partijos dalyse.
• Ritininės krosnys su aštuonkampiais būgnais pasiekia geresnį temperatūros tolygumą nei statinės krosnys, nes nuolatinio sukimosi metu visi dalių paviršiai yra veikiami cirkuliuojančio karšto oro.
• „Omron“ PID valdiklis su 4–20 mA SSR išvestimi apsaugo šildytuvą nuo perkaitimo, nuolat moduliuodamas galią, o ne cikliškai įjungdamas ir išjungdamas šildytuvą.
• Dvigubos apsaugos nuo perkaitimo sistemos moderniose ritininėse krosnyse automatiškai išjungia šildytuvą, jei sugenda pagrindinis valdiklis, taip užkertant kelią gaisrui ir produkto sugadinimui.

Gumos kietinimo volelių krosnis atlieka kitokią funkciją nei pirminiai vulkanizavimo presai. Antrinis vulkanizavimas, dar vadinamas vėlesniu kietinimu, užbaigia skersinio sujungimo procesą, kuris prasideda suspaudimo arba įpurškimo formoje. Kadangi gumos mišinių fizikinės savybės antrinio vulkanizavimo metu toliau vystosi, nuosekli temperatūros kontrolė kietinimo krosnyje tiesiogiai veikia galutinio produkto kokybę.

Šiame straipsnyje aptariamos temperatūros reguliavimo sistemos, naudojamos volelių krosnyse gumos kietinimui, praktiniai patarimai, kaip palaikyti vienodą kaitinimą, ir kaip optimizuoti proceso parametrus skirtingiems gumos mišiniams ir partijų dydžiams.

Kodėl temperatūros kontrolė gumos kietinimo krosnyje turi įtakos produkto kokybei

Gumos kietėjimas vyksta pagal laiko ir temperatūros santykį, kurį apibrėžia junginio kietėjimo kreivė. Kiekvieną kartą, kai kietėjimo temperatūra padidėja 10 °C, reakcijos greitis maždaug padvigubėja. Vos 5 °C temperatūros pokytis visoje dalių partijoje gali sukelti išmatuojamus tempiamojo stiprumo, pailgėjimo plyšimo metu ir gniuždymo deformacijos skirtumus toje pačioje gamybos partijoje.

UžASTM D573irISO 188Pagal gumos terminio sendinimo standartus, temperatūros ir savybių pokyčio santykis yra nuspėjamas, kai temperatūra yra tiksliai kontroliuojama. Produktai, sukietinti esant žemesnei specifikacijos diapazono ribai, gali turėti nepilną skersinį sujungimą, dėl to sumažėja modulis ir padidėja gniuždymo deformacija. Produktai, kurių temperatūra aukštesnė, gali būti per daug sukietėję, tapti trapūs ir sumažėti pailgėjimas. Tiksliai kontroliuojama gumos kietinimo ritininė krosnis pašalina šį skirtumą tarp partijų ir dalių.

Mūsų gamykloje atlikus daugiau nei 200 antrinio vulkanizavimo partijų bandymus, naudojant XCJ-K600 ritininę krosnį, pastebėjome, kad detalių, kietinamų PID kontroliuojamoje temperatūroje ±1,5 °C ribose nuo nustatytos temperatūros, kietumas pagal Šorą svyravo 23 % mažiau, palyginti su detalėmis, kietinamomis krosnyse su ±5 °C temperatūros svyravimais.

Temperatūros kontrolės sistemos ritininėje krosnyje gumos kietinimui

Šiuolaikinėse gumos kietinimo ritininėse krosnyse integruotos trys valdymo sistemos, kurios veikia kartu, kad būtų palaikomos pastovios apdorojimo sąlygos.

PID valdiklis su SSR išėjimu

„Omron“ PID temperatūros valdiklis, naudojamas XCJ-K600 ir XCJ-K900 ritininėse krosnyse, naudoja proporcinio integravimo išvestinės algoritmą, kad nuolat apskaičiuotų reikiamą šildytuvo galią. 4–20 mA išėjimo signalas valdo kietakūnę relę (SSR), kuri nuolat moduliuoja šildytuvo galią, o ne cikliškai įjungia ir išjungia šildytuvą. Šis nuolatinio valdymo režimas pašalina temperatūros viršijimą ir nukritimą iki ribos, kurie atsiranda naudojant paprastus įjungimo-išjungimo termostatus. Rezultatas – stabili kameros temperatūra su ±1–2 °C tikslumu nustatytose vertėse tarp kambario temperatūros ir 260 °C.

Karšto oro cirkuliacijos sistema

Aukštos temperatūros ilgojo veleno variklis, varantis turbininį ventiliatorių, sukuria 3000 CBM/h oro cirkuliaciją. Kadangi karštas oras nuolat juda per aštuonkampį būgną ir per besisukančias gumines dalis, kiekvienos dalies paviršius gauna vienodą šilumos poveikį. Ši cirkuliacija neleidžia susidaryti karštiems taškams šalia šildytuvų ir šaltoms zonoms šalia durų ar kampų. 100 mm druskos medvilnės izoliacija palaiko išorinės sienos temperatūrą žemesnę nei 35 °C esant 200 °C temperatūrai, taip sumažindama šilumos nuostolius ir pagerindama temperatūros stabilumą.

Aštuonkampis būgno sukimasis tolygiam šilumos poveikiui

Aštuonkampis būgno dizainas atlieka dvejopą funkciją: jis suka gumines dalis karšto oro srovėje, o briaunotos vidinės sienelės sukuria skirtingus kritimo kampus, kurie neleidžia dalims susilieti. Stacionari dalių krūva sulaiko šilumą centre, todėl išorinės ir vidinės dalys kietėja skirtingai. Besisukantis būgnas pašalina šį stratifikaciją, o volelio variklis (0,75 kW) palaiko pastovų sukimosi greitį, nepriklausomai nuo partijos apkrovos.

Temperatūros kontrolės patarimai, kaip naudoti gumos kietinimo krosnį

1. Nustatykite PID parametrus pagal partijos masę.50 kg partija pradinio įšilimo fazės metu sugeria daugiau šilumos nei 15 kg partija. „Omron“ PID valdiklyje sureguliuokite proporcinę juostą ir integravimo laiką, kad būtų atsižvelgta į šiluminės masės skirtumą. Pradėkite nuo gamintojo numatytųjų parametrų ir tiksliai sureguliuokite pagal temperatūros atsigavimo laiką po pakrovimo.
2. Prieš įkeldami, įkaitinkite ritininę krosnį iki nustatytos temperatūros.Įdėjus gumines dalis į orkaitę, kurioje dar nepasiekta terminė pusiausvyra, kameros temperatūra nukrenta žemiau nustatytos vertės. PID valdiklis sureaguos, tačiau atkūrimo laikas priklausys nuo šildytuvo galios (10,5 kW XCJ-K600 modelyje) ir šaltos apkrovos masės. Valdikliui parodžius, kad pasiekta nustatyta vertė, palaukite 15–20 minučių, kol temperatūra stabilizuosis.
3. Stebėkite temperatūros atsigavimą po įkrovimo.Šalčiausias kietėjimo ciklo momentas būna praėjus 3–5 minutėms po naujos partijos pakrovimo. Temperatūros kritimas XCJ-K600 atveju, kai apkrova yra 15–20 kg, neturėtų viršyti 10 °C. Jei kritimas viršija 15 °C, sumažinkite partijos dydį arba pailginkite pašildymo laiką.
4. Norėdami nuosekliai valdyti ciklą, naudokite laikmačio funkciją.0–99,99 valandos laikmatis su automatiniu šildytuvo išjungimu ir garsiniu signalu užtikrina, kad kiekviena partija būtų kietinama vienodai ilgai. Nepasikliaukite rankiniu laiko nustatymu, nes operatoriaus kintamumas sukelia nereikalingų proceso skirtumų.
5. PID valdiklį kalibruokite kasmet.Temperatūros jutiklio poslinkis laikui bėgant turi įtakos valdiklio tikslumui. „Omron“ valdiklio įvestį reikėtų patikrinti bent kartą per metus pagal kalibruotą etaloninį termoelementą. Jei rodmuo esant įprastai darbinei temperatūrai skiriasi nuo etaloninio rodmens daugiau nei 2 °C, jį reikia kalibruoti iš naujo.
6. Kas savaitę tikrinkite apsaugos nuo perkaitimo sistemą.Dviguba apsauga nuo perkaitimo XCJ-K600 ir XCJ-K900 ritininėse krosnyse apima nepriklausomus viršutinės temperatūros jutiklius, kurie išjungia šildytuvą, jei sugenda pagrindinis valdiklis. Patikrinkite šią sistemą padidindami viršutinės temperatūros nustatytąją vertę virš darbinės temperatūros ir patvirtindami, kad šildytuvas atsijungia.

Rekomenduojamos įprastų gumos mišinių kietinimo krosnies temperatūros

Temperatūros nurodytos pagal bendrąsias maišymo gaires. Faktinius parametrus reikia patvirtinti su mišinio tiekėju ir patikrinti atliekant mechaninių savybių bandymus pagal ASTM D412 ir ASTM D395 standartus.

Dažnos temperatūros kontrolės problemos gumos kietinimo krosnyse

Daugelį temperatūros valdymo problemų galima nustatyti reguliariai stebint „Delta“ valdymo sistemos ekraną, kuriame pateikiama informacija apie veikimo būseną realiuoju laiku.

Tinkamos ritininės krosnies pasirinkimas gumos kietinimui

„Xiamen Xingchangjia“ ritininės krosnys „XCJ-K600“ ir „XCJ-K900“ siūlo dvi apdorojimo talpas, skirtas skirtingiems gamybos mastams. „XCJ-K600“ turi 600 litrų kamerą, kurios matmenys yra 1300 mm (plotis) x 1600 mm (aukštis) x 1100 mm (storis), tinkančią mažai ir vidutinei gamybai. „XCJ-K900“ turi 900 litrų kamerą, kurios matmenys yra 1300 mm (plotis) x 1600 mm (aukštis) x 1300 mm (storis), skirtą didesnio tūrio kietinimo operacijoms.

Abu modeliai turi tą pačią pagrindinę temperatūros valdymo sistemą – „Omron“ PID valdiklį, 10,5 kW šildytuvą, 3000 CBM/h cirkuliacinį ventiliatorių ir dvigubą apsaugą nuo perkaitimo. 304 nerūdijančio plieno vidinė ir išorinė konstrukcija su 1,5 mm sienelių storiu apsaugo nuo korozijos per daugelį eksploatavimo metų. Reguliuojamas temperatūros diapazonas nuo kambario temperatūros iki 280 °C apima visus įprastus antrinio vulkanizavimo reikalavimus NBR, EPDM, FKM, silikono ir HNBR junginiams.

Išvada: pastovi kietėjimo temperatūra reiškia pastovią gumos kokybę

Temperatūros kontrolė yra svarbiausias antrinio vulkanizavimo veiksnys. Ritininė gumos kietinimo krosnis su PID valdymu, efektyvia karšto oro cirkuliacija ir aštuonkampiu būgno sukimu užtikrina vienodas kaitinimo sąlygas, reikalingas pastoviam skersinių jungčių tankiui visose kiekvienos partijos dalyse. „Omron“ PID valdikliai su 4–20 mA SSR išvestimi, kartu su 3000 CBM/h oro cirkuliacija ir 100 mm izoliacija, užtikrina temperatūros stabilumą, reikalingą atitikčiai ISO 188 ir ASTM D573 standartams.

Operatoriai, kurie laikosi sistemingų temperatūros valdymo procedūrų – išankstinio pašildymo, regeneracijos stebėjimo, vienodumo tikrinimo ir saugos sistemų priežiūros – pasiekia mažesnį sukietėjusios gumos savybių svyravimą ir didesnį gamybos našumą.