Introduction au processus d'extrusion de tuyaux, à l'équipement, aux défauts de qualité, etc.

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.est unfabricant d'équipements mécaniquesavec plus de 30 ans d'expérience danséquipement d'extrusion de tuyaux en plastique,nouvelle protection de l'environnement et nouveaux équipements de matériaux.Depuis sa création, Fangli a été développé en fonction des demandes des utilisateurs. Grâce à l'amélioration continue, à la R&D indépendante sur la technologie de base et à la digestion et à l'absorption de technologies de pointe et d'autres moyens, nous avons développéLigne d'extrusion de tuyaux en PVC,Ligne d'extrusion de tuyaux PP-R, Ligne d'extrusion d'alimentation en eau/tuyau de gaz PE, qui a été recommandé par le ministère chinois de la Construction pour remplacer les produits importés. Nous avons gagné le titre de « Marque de première classe dans la province du Zhejiang ».

I. Flux de processus

Actuellement, les tuyaux en PVC et en PO sont les produits les plus vendus au niveau national et international.Figure 1montre le diagramme de flux du processus de production des tuyaux en polyoléfine (PO). Le plastique est introduit dans la filière à espace annulaire (2) par la vis sous la forme d'une matière fondue uniformément plastifiée, extrudant une paraison de tuyau. Celui-ci entre immédiatement dans l'unité d'étalonnage (3) pour être refroidi et calibré, puis subit un refroidissement supplémentaire suffisant dans le réservoir de refroidissement (4). Le tuyau est extrait à vitesse constante par le levier réglable.unité de transport(6), et enfin coupé aux longueurs spécifiées par le couteau (7). Les tuyaux à paroi mince d'un diamètre inférieur à 160 mm peuvent être enroulés en rouleaux par l'enrouleur (9).

Figure 1 : Diagramme schématique du flux du processus de production de tuyaux PO

1---Extrudeuse; 2---Matrice de tuyau; 3---Manchon d'étalonnage;

4---Refroidissement par étalonnage sous vide; 5---Réservoir de refroidissement;

6---Unité de transport; 7---Coupeur;

8---Imprimante ; 9---Enrouleur

II.  Processus et équipement

Pour la production de tuyaux PO, unextrudeuse monovis à haut rendementdoit être sélectionné. La zone d'alimentation utilise un cylindre rainuré axialement. Le rapport longueur/diamètre (L/D) de la vis est de 30 à 33 : 1. La structure de la vis est une conception à deux étages avec une profondeur et un pas variables : le pas dans la section d'alimentation est inférieur au diamètre de la vis, tandis que le pas dans les sections de fusion et d'homogénéisation est supérieur au diamètre de la vis. Pour améliorer l'efficacité du mélange, certaines vis sont équipées d'éléments de tête de mélange supplémentaires. Ce type d'extrudeuse monovis offre un rendement relativement élevé et une bonne plastification. Par exemple, une extrudeuse monovis avec un diamètre de vis de 90 mm peut atteindre un rendement supérieur à 600 kg/h. De plus, la production de tuyaux PO remplis de carbonate de calcium, de sulfate de baryum, de farine de bois ou de fibres de verre utilise généralement des extrudeuses à double vis co-rotatives.

La production de tuyaux en PVC est fondamentalement similaire à celle des tuyaux en PO. Les éléments coniques ou contrarotatifs les plus couramment utilisés sontextrudeuses parallèles à double vis, permettant l'extrusion directe de poudre de mélange sec. Leur débit s'étend de 10 kg/h pour les canalisations de petit diamètre à 1100 kg/h pour les canalisations de grand diamètre. Le rapport L/D des vis a augmenté, passant de 18 : 1 à 25 : 1. Par exemple, unextrudeuse à double visavec un diamètre de vis de 90 mm peut atteindre un débit supérieur à 300 kg/h.

Comme le montre la figure 1, l'équipement en aval d'extrusion de tuyaux se compose principalement du réservoir d'eau de refroidissement,unité de transport, coupeur, bobineuse, ou table de vidage.

Réservoir d'eau de refroidissement

Lorsque le tuyau sort de l’unité d’étalonnage et de refroidissement, il n’est pas complètement refroidi à température ambiante. S'il n'est pas davantage refroidi, le gradient de température existant dans la direction radiale de la paroi du tuyau peut provoquer un nouveau ramollissement de la couche externe déjà durcie en raison de l'augmentation de la température, conduisant à une déformation. D'autre part, le tuyau doit également résister aux contraintes des équipements de transport, de découpe et d'enroulement. Par conséquent, la chaleur résiduelle doit être évacuée, refroidissant le tuyau à température ambiante. Les méthodes de refroidissement comprennent le refroidissement par bain-marie et par pulvérisation. Dans un réservoir de refroidissement à bain-marie, le niveau d’eau doit submerger complètement le tuyau. Le réservoir est divisé en plusieurs sections. L'entrée d'eau de refroidissement est réglée sur la dernière section, ce qui fait que le sens d'écoulement de l'eau est opposé au sens d'extrusion du tuyau, créant ainsi un gradient de température de refroidissement. Cela se traduit par un refroidissement plus progressif des tuyaux et une diminution des contraintes internes. La distance entre le réservoir d'eau de refroidissement et l'unité d'étalonnage/refroidissement ne doit pas dépasser un dixième de la longueur totale de refroidissement ; sinon, la différence de température entre la paroi extérieure du tuyau et l'eau de refroidissement pourrait augmenter de manière excessive. Bien que la méthode du bain-marie soit simple, les différences de température entre les couches d'eau supérieure et inférieure du réservoir peuvent provoquer un refroidissement irrégulier et une courbure du tuyau. De plus, les forces de flottabilité agissant sur le tuyau peuvent facilement provoquer une déformation, ce qui rend cette méthode particulièrement inadaptée au refroidissement de tuyaux de grand diamètre.

Unité de transport

La fonction duunité de transport de tuyauxest de fournir une certaine vitesse et force de transport au tuyau déjà dimensionné et refroidi, surmontant la force de friction générée par le dispositif de dimensionnement sur le tuyau, tirant ainsi le tuyau à une vitesse constante vers l'enrouleur ou la table de déchargement. L'unité de transport est l'une des pièces clés de l'équipement en aval pour la production de tuyaux et doit répondre aux exigences suivantes.

(1)Letransportla vitesse doit pouvoir être ajustée en continu et en douceur, garantissant un transport à vitesse constante. Une vitesse de transport instable entraînera une fluctuation du diamètre du tuyau. La vitesse de tirage doit être étroitement coordonnée avec la vitesse d'extrusion. L'épaisseur de la paroi du tuyau est ajustée en régulant la vitesse de transport : une vitesse de transport plus lente entraîne des parois plus épaisses, une vitesse plus rapide entraîne des parois plus minces. La sélection de la bonne vitesse de transport est une méthode efficace pour garantir la conformité dimensionnelle du produit. Les conceptions modernes peuvent atteindre des vitesses de transport maximales allant jusqu'à 30 m/min.

(2)Une constantetransportla force doit être maintenue, sans aucun phénomène push-pull, sinon elle peut provoquer des défauts d'ondulation de surface sur le tuyau. Une force de traction suffisante est également requise. La force de traction requise augmente avec la surface de contact et la pression radiale dimensionnelle. Pour les canalisations de petit et moyen diamètre, la force de traction est généralement de 100 à 600 N ; pour les tuyaux de grand diamètre, elle est généralement de 800 à 10 000 N.

(3) La force de serrage duunité de transportla pince doit être réglable et capable de saisir des tuyaux de différents diamètres sans causer de dommages ou de déformation de la surface. Actuellement, les pinces à chenilles sont largement utilisées. Ceux-ci sont constitués de 2 à 12 pistes réparties uniformément autour du tuyau. Les chenilles sont encastrées dans un certain nombre de blocs de serrage en caoutchouc/plastique, pour la plupart concaves ou inclinés, afin d'augmenter la surface d'application d'une pression radiale sur le tuyau. Le réglage de la force de serrage est réalisé via des mécanismes pneumatiques, hydrauliques ou vis-écrou. Le nombre de pistes augmente avec le diamètre du tuyau.

Coupeur

Une fois que le tuyau est transporté jusqu'à une certaine longueur, il doit être coupé à la longueur souhaitée. Les coupeurs sont disponibles en différents types, sélectionnés en fonction du diamètre du tuyau et de l'épaisseur de la paroi, du type de matériau, de la longueur de coupe, de la qualité de la coupe, de la forme de coupe, etc. Les coupeurs automatiques de type guillotine et les scies radiales circulaires conviennent à la coupe de tuyaux de petit et moyen diamètre ; les coupeuses automatiques planétaires conviennent aux tuyaux de grand diamètre. Dès réception de l'ordre de coupe, le coupeur saisit le tuyau avec une pince et se déplace dans la direction de transport du tuyau tout en complétant l'action de coupe. Après la coupe, un mécanisme pneumatique le repousse en position de réinitialisation.

Bobineuse et table de déchargement. Seuls les tubes qui ne se déforment pas lors du cintrage sont enroulés en bobines à l'aide d'un enrouleur, avec découpe et déchargement automatiques. La vitesse linéaire d'enroulement est synchronisée avec la vitesse d'extrusion et peut être ajustée en continu. Lorsque la vitesse d'extrusion est inférieure à 2 m/min, une bobineuse monoposte est généralement utilisée ; lorsque la vitesse d'extrusion dépasse 2 m/min, il convient d'utiliser une bobineuse à deux stations, voire plusieurs stations.

III.  Facteurs clés pour contrôler les défauts des canalisations

Suivant l'ordre du flux de processus dans la figure 1, les principaux facteurs liés à l'élimination des défauts de qualité sont répertoriés ci-dessous.

(1)Section Alimentation :Formulation des matières premières ; forme et taille des matières premières ; méthode de coloration; méthode de séchage; mélange de matériaux rebroyés/recyclés ; types et dosage d'additifs; capacité de refroidissement de la gorge de la trémie.

(2)Extrudeuse: Diamètre de vis ; rapport L/D de vis ; taux de compression des vis ; type de structure de vis ; vitesse de vis ; performances de ventilation ; contrôle de la température des vis; contrôle du chauffage et du refroidissement du baril ; profils de température le long des zones d'extrudeuse ; couple de l'extrudeuse ; consommation d'énergie ; adaptateur; sélection et contrôle de la température pour le changeur d'écran ; type et spécifications du pack d'écran.

(3)Mourir:Écart de matrice ; longueur du terrain ; type de structure de matrice ; forme du canal d'écoulement ; distribution de matière fondue ; réglage et contrôle de la température ; pression de tête de filière ; contrôle de l'épaisseur des parois.

(4) Étalonnage et refroidissement:Méthode d'étalonnage ; dimensions du calibrateur ; niveau de vide de la boîte à vide ou pression d'air et longueur du tube d'étalonnage de la pression interne ; scellement du système d'étalonnage ; temps d'étalonnage ; débit d'eau de refroidissement ; température de l'eau de refroidissement ; méthode de refroidissement.

(5)Réservoir d'eau de refroidissement :Méthode de refroidissement ; disposition des conduites d'eau ; débit d'eau de refroidissement ; longueur du réservoir de refroidissement ; température de l'eau de refroidissement ; efficacité du refroidissement des tuyaux.

(6)Unité de transport: Vitesse de transport et contrôle ; étalonnage de la force de transport ; force de serrage et contrôle ; nombre de pistes et durée effective ; dureté de surface et forme des blocs de serrage ; surface de contact de transport.

(7) Coupeur: Type de coupeur ; profil et matériau des dents de la lame de scie ; mécanisme de réinitialisation ; collecte des copeaux et dépoussiérage ; contrôle du bruit; limiter la configuration du système ; mécanisme de serrage; système d'entraînement et alimentation ; système d'action de coupe automatique.

(8)Enrouleur et table de déchargement: Contrôle des tensions ; système de commande de coupe en longueur ; sélection de la station d'enroulement ; diamètre d'enroulement; indication d'action de vidage ; vitesse linéaire d'enroulement.

(9) Annexe :Conditions de production automatisée :Mesure de l'épaisseur des parois ; contrôle du diamètre extérieur ; mesures du poids et statistiques de production; état de fonctionnement de la pompe de fusion à engrenages ; système de centrage des matrices.

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