Как работает ручной сварочный экструдер

Обновлено: 25.04.2024

Двадцать первый век без сомнения можно назвать веком пластика. Из него изготавливается всё больше технических деталей и предметов обихода. Разработаны полимерные материалы твёрдые, как камень, крепкие, как сталь. Ну а в коррозионной стойкости и химической инертности пластику просто нет равных. Кроме того, он лёгкий, не бьётся и может принять практически любую форму и свойства.

Использование полимерных материалов во всех областях промышленности и бытовых условиях делает актуальным ремонт пластиковых изделий, а также соединение деталей. Как и в случае с металлом, эти работы получили название сварочных. В основе схожий принцип: материал разогревается и подаётся на соединяемые поверхности.

Правда, низкая температура плавление поливинилхлорида, полиэтилена и полистирола позволяет не так сильно разогревать предварительно заготовки, с которыми ведётся работа, в отличие от сварки металлов. Не получится и использовать для разогрева высокое напряжение: пластик является диэлектриком и не проводит электрический ток. На помощь приходит ручной сварочный экструдер.

Устройство и принцип действия ручного аппарата для сварки пластика

Агрегат для сварки изделий из пластика чаще всего выполняется с рукояткой пистолетного типа, как и многие другие инструменты, например, электродрель.

В конструкцию любого экструдера входят следующие элементы:

Электропривод. Эту функцию выполняет мощный электромотор, который устанавливается в задней части прибора. Питание производится от сети 220 вольт.
Электронагреватель с вентилятором. Здесь снова же с помощью электричества формируется поток горячего воздуха, предназначенный для приведения заготовок в размягчённое состояние.
Камера подачи материала. Имеет трубчатую форму, внутри полая, но по центру её проходит ось шнекового винта, как в мясорубке. При вращении он не только измельчает материал, подаваемый в камеру, но и продвигает его к выходу, формируя необходимое давление.
Экструзионная камера. Здесь измельчённый и расплавленный пластик скапливается и под давлением начинает выходить из отверстия в конце камеры.
ТЭН. Создаёт нагревательную рубашку вокруг камеры подачи и экструзии, обеспечивая нагрев и расплавление пластика.
Сварочный башмак. Это насадка, надевающаяся на подающее сопло экструзионной камеры. Благодаря башмаку разогретая пластиковая масса имеет определённую форму. Это позволяет работать с разной конфигурацией сварочных швов.
Блок регулировок. Имеет органы управления для изменения параметров нагрева и скорости вращения шнека.

Принцип действия ручного сварочного экструдера принципиально выглядит следующим образом: подаваемый внутрь аппарата присадочный пруток или гранулы пластика в загрузочной камере начинают размягчаться и становятся вязкими.

Шнековый винт измельчает и продвигает пластик, пока тот не накопится в экструзионной камере. Оттуда тот выдавливается под давлением, как с помощью кондитерского шприца выдавливают крем. Одновременно горячий воздух, подаваемый на заготовки из сопла, разогревает их до состояния склеивания с выходящей массой.

Результат — шов, который составляет около 80% прочности монолитного изделия. В случае тонких листовых конструкций линия излома даже не пройдёт по сварке, так как шов будет обладать большей прочностью, чем поверхность.

Особенности аппарата

Параметры устройств обусловливают их сферу применения.

Мощность

Один из главных параметров в любом инструменте. Определяет как работу привода шнекового винта, осуществляющего измельчение и подачу пластика, так и работу нагревательного элемента. Непосредственно от мощности зависит производительность экструдера, то есть насколько быстро он может работать с максимальной длиной сварочного шва. Как и любой предмет с электрическим нагревом, ручной экструдер должен иметь довольно большую мощность для комфортной и быстрой работы. У большинства представленных на рынке устройств она находится в пределах от 1600 до 3600 Ватт. Чем больше этот параметр, тем больше пластика он может расплавить и подать через башмак на свариваемые заготовки.

Толщина соединяемых изделий

Определяет, с какими заготовками может допускается работа аппарата. Линейно зависит от мощности — чем она выше, тем толще можно брать детали на сварку. Параметр актуален для производства и ремонта, так как далеко не у всех есть необходимость производить сварку толстых листов. Нижний порог обычно начинается от 1,5 мм. Соединить можно и более тонкие листы, однако в этом случае заготовка может деформироваться под влиянием мощного разогрева. Верхний предел у мощных устройств может достигать 40 мм. При большей толщине прочность сварочного шва резко падает, так как прогреть и расплавить такую заготовку на всю глубину уже проблематично.

Диаметр прутка

Для моделей с подачей именно пластикового стержня вводится параметр допустимого диаметра. У профессиональных моделей он составляет 5 — 6 мм, в противном случае обеспечить необходимую производительность килограмм пластика в час не удастся. Компактные модели для меньшей толщины изделий и пруток используют 3 мм.

Тип подаваемого материала

Материал может быть в двух вариантах исполнения — пластиковый присадочный пруток либо гранулят.

Первый вариант оказался удобнее и получил значительно большее распространение, чем второй по нескольким причинам:

Пруток, смотанный в бухты, удобнее транспортировать. В случае повреждения транспортировочной упаковки материал не получает критических повреждений. А вот гранулят при разрыве мешка высыпался, и никто его уже не собирал.
Пруток, заведённый в приёмную камеру, может подаваться до тех пор, пока не размотается бухта. Нужно лишь слегка высвобождать несколько витков для последующей работы. Гранулят засыпается в специальный бункер. Для того, чтобы заполнить, его нужно снять. Бункер открытого типа неудобен в работе, материал из него может высыпаться. Но даже в этом случае для снаряжения экструдера нужно либо оторваться от работы, либо иметь в штате помощника-ассистента.

Органы управления

Простые модели экструдеров оснащены всего лишь парой механических переключателей — рукояток с делениями. С помощью них можно отрегулировать температуру подаваемой пластиковой массы и скорость её подачи. Продвинутый профессиональный инструмент комплектуется электронными системами. Здесь за регулировку отвечает электронный блок, а информация выводится на жидкокристаллический дисплей. Как вишенка на торте — оснащённость датчиками окружающей температуры для минимизации перепада на выходе пластиковой массы.

Производительность

Поскольку далеко не все операторы могут напрямую безошибочно связать мощность и объём работы, который позволяет выполнить инструмент, вводится понятие производительности в единицу времени. Эта характеристика показывает, сколько расплавленной пластиковой массы может произвести аппарат в час. Соответственно, чем больше показатель, тем более пригоден прибор для профессионального использования при больших объёмах работы. Измеряется в килограммах в час, может варьироваться в пределах от 0,5 до 3 кг/ч.

Производители

В отличие от такого распространённого инструмента, как дрели, болгарки и перфораторы, ручные сварочные экструдеры характеризуются весьма узкой специализацией. Массовый спрос на них практически отсутствует, зато те специалисты, которые приобретают данный аппарат хорошо разбираются в характеристиках и готовы выложить за профессиональный инструмент не одну сотню тысяч рублей. Правда, и риск высок.

К примеру, экструдер приобретается для сращивания пластиковых элементов бассейна. Стоимость личного плавательного водоёма весьма высока, а если представить, что резервуара клиентов начали давать течь из-за сварки некачественным аппаратом… Это не пару саморезов закрутить. Убыток от рекламаций способен поставить на прибыльном бизнесе крест. Поэтому и покупают дорогой фирменный прибор, чтобы не запятнать репутацию.

Так складывается ситуация на рынке оборудования. Ручной экструдер практически невозможно найти в обычном строительном магазине. Его реализуют либо специализированные организации под заказ, либо через интернет на профильных сайтах. И цена у такого устройства стартует от 50 тысяч рублей. Мощные экземпляры стоят уже значительно дороже: 200 — 500 тысяч.

Взять «левый» инструмент в профессиональном деле подобно провалу поэтому сосредоточить внимание стоит на продукции надёжных производителей.

Munsch

Германия. Вроде настоящая, без китайской сборки. Качественная надёжная сборка и материалы. Высокая ремонтопригодность, что немаловажно для аппарата такого класса — после поломки его не выкинешь, будет жалко потраченных денег. Впрочем, поломке ещё надо случиться, ведь всё продумано до мелочей. Большинство инструментов имеют раздельный нагрев массы и заготовки, что позволяет работать на улице при низких температурах.

Leister

Швейцария. Где находится производство, компания не афиширует, а пользователи доверяют ей, пока их устраивает высокое качество инструмента. Известная марка в России, есть несколько линеек разной мощности. «Фишкой» Ляйстера является продвинутая система интеллектуального управления процессом экструзии. Информация выводится на дисплей, пользователь имеет доступ к большому числу точных настроек.

Stargun (Ritmo)

Италия. Достойный конкурент приведённых выше аппаратов. Большинство изделий характеризуются высокой мощностью (минимальная производительность 2 кг/час). Имеет компактные размеры и различные удобства вроде эргономичных рукояток, выверенного центра тяжести и подсветки зоны сваривания.

Weldy

Дочерний бренд Leister. Видя, что многие хотят подешевле, швейцарцы организовали сборку в Китае, немного снизили качество и ощутимо сбросили цену. Впрочем, бояться инструмент, как кота в мешке, не стоит: даже китайская сборка всё равно опережает российскую, тем более что контроль качества всё же не пропускает откровенно ущербные аппараты на рынок.

Отечественное производство

Маркируется РСЭ, то есть просто аббревиатурой, за которой идёт расшифровка мощности и других параметров. Иногда могут брендироваться именем собственным, например, Урал-1. Собирается на отечественных заводах или на китайских по заказу из Москвы. По обещанию некоторых производителей, окупает себя после первого выполненного заказа.

Хотите инструмент по цене работы на нём — тогда вам сюда. Серьёзно, есть поклонники и этого оборудования. Чаще всего это мастера, которые и сами экструдер собрать могут. Покупают изделие российской марки как конструктор, из которого можно «сварганить» что-то под свои нужды.

1 Принцип сварки и устройство оборудования

Экструзионная сварка применяется для сварки листов, профилей и пленок из пластмасс - полиэтилена, полипропилена, реже ПВХ или ПВДФ, еще реже из других термопластов. Для монтажа напорных трубопроводов из термопластов экструзионная сварка неприменима по одной причине – при стыковом расположении свариваемых изделий (труб, листов или пр.) прочность сварного экструзионного соединения не превышает 80% от прочности исходных изделий.

1.2 Общие требования

Так же как и для любой другой технологии сварки пластмасс, для сварки экструдером действуют общие требования:

- Сваривать следует только изделия из одинаковых термопластов. Важнейшими показателями «одинаковости» являются химический состав, плотность и показатель текучести расплава. При сварке экструдером те же требования предъявляются к присадочному материалу.

Замечание: Если показатель текучести расплава (ПТР) свариваемых деталей отличаются, то присадочный материал следует по возможности выбирать таким образом, чтобы его ПТР был средним между ПТР свариваемых деталей.

- Свариваемые поверхности должны быть чистыми. При экструзионной сварке это требование настолько жесткое, что свариваемые поверхности должны быть механически очищены даже от тончайшего слоя окислившегося материала не более чем за 20 мин до начала сварки. Это связано с тем, что технология экструзионной сварки создает сравнительно небольшое течение и перемешивание материала в зоне сварки.

1.3 Главная идея

Технология сварки экструдером была изначально разработана для сварки сравнительно толстостенных деталей. По сравнению с технологией сварки горячим воздухом с применением присадочного материала (прутка), сварка экструдером обеспечивает следующие преимущества:

Позволяет сварить толстостенные детали за один проход;
Увеличивает скорость сварки;
Уменьшает влияние человеческого фактора на качество сварного шва.

В принципе, экструзионная сварка двух деталей заключается в следующем:

- Свариваемые поверхности – специально подготовленная сварочная канавка (рис.1) или угол между листами (рис.2) или поверхность пленки, уложенной внахлест (рис.3). Свариваемые поверхности предварительно нагреваются до температуры пластификации горячим воздухом, выходящим из сопла предварительного нагрева сварочного экструдера. В случае стационарных цеховых сварочных экструдеров поверхности могут нагреваться тепловым излучением.

- Одновременно с этим присадочный материал в форме прутка или гранул подается в экструдер, нагревается до вязко-текучего состояния и перемешивается шнеком экструдера до достижения гомогенной (однородной) массы.

- Вязко-текучий присадочный материал выдавливается из сварочного экструдера и подается в зону сварки через т.н. сварочный башмак.

- Давление, необходимое для экструзионной сварки, прикладывается через присадочный материал – сварочным башмаком. В случае стационарных цеховых сварочных экструдеров сварочное давление на присадочный материал может сообщаться отдельными приспособлениями.


Рис. 1 Шов V-типа	Рис. 2 Шов K-типа	Рис. 3 Шов F-типа

1.5 Схема работы сварочного экструдера

Поскольку зона сварки обязательно должна быть нагрета перед впрыскиванием присадочного материала, сварочный экструдер снабжен нагревателем воздуха. Горячий воздух подается в зону сварки через т.н. «сопло предварительного нагрева» и нагревает свариваемые поверхности до вязко-текучего состояния. Температура горячего воздуха регулируется специальным контроллером.

Нагреватель воздуха может быть в форме термофена, т.е. иметь встроенный нагнетатель воздуха. Как вариант, экструдер может быть рассчитан на внешнюю подачу воздуха – от компрессора или пневмосети предприятия.

Если речь идет о сварочном экструдере шнекового типа (Рис.4), то присадочный материал в форме сварочного прутка или гранул подается в шнековую (экструзионную) камеру.

Вращение шнека обеспечивается электроприводом, в качестве которого часто используют обычную ручную дрель. С учетом того, что нормальная продолжительность работы экструдера больше, чем у дрели, на качественных экструдерах используются модифицированные электромоторы, рассчитанные на продолжительный режим работы и имеющие больший ресурс.

Проходя через экструдер, присадочный материал постепенно нагревается и перемешивается до состояния однородной массы. Нагрев материала обеспечивается электронагревателями, расположенными вокруг экструзионной камеры. Температура электронагревателей регулируется специальным контроллером.

Как вариант, в более простых и дешевых моделях экструдеров нагрев экструзионой камеры может производиться горячим воздухом, который проходит через полость вокруг экструзионной камеры и только после этого подается в зону сварки. В этом случае температура нагрева присадочного материала «привязана» к температуре горячего воздуха.

Расплавленный присадочный материал подается в зону сварки через т.н. сварочный башмак.


Рис. 4 Схема работы сварочного экструдера шнекового типа	Рис. 5 Схема работы сварочного экструдера плунжерного типа

В сварочных экструдерах плунжерного типа (рис.5) используется упрощенная схема продвижения присадочного материала через зону нагрева.

Материал в виде сварочного прутка подается на профильные вальцы, которые с усилием вводят его в цилиндрическое отверстие зоны нагрева. Электронагреватели, расположенные вокруг зоны нагрева, постепенно нагревают пруток до вязко-текучего состояния. Таким образом, задняя твердая часть прутка служит поршнем для передней пластифицированной части.

Сварочные экструдеры плунжерного типа отличаются меньшей производительностью. Компактность и небольшой вес позволяют использовать такой экструдер в труднодоступных местах. К недостаткам плунжерных экструдеров следует отнести их высокую требовательность к диаметру и идеально круглой форме сварочного прутка. А подача присадочного материала в форме гранул здесь вообще невозможна.

Нагретый присадочный материал из сварочного экструдера плунжерного типа, так же как и из шнекового экструдера, подается в зону сварки через сварочный башмак.

Форма рабочей поверхности сварочного башмака соответствует форме свариваемых поверхностей. В передней части башмака имеется специальный «нос», ограничивающий выдавливание присадочного материала вперед по направлению сварки.

Давление присадочного материала на «нос» сварочного башмака обеспечивает движение сварочного экструдера в направлении прокладки сварного шва. Скорость движения сварочного экструдера, таким образом, определяется производительностью экструдера и площадью сечения сварного шва.

1.6 Свариваемые материалы

Экструзионной сваркой наиболее часто свариваются изделия из ПНД, ПП или др. термопластов 1-й группы, у которых разница между температурой вязко-текучего состояния и температурой начала термодеструкции составляет более 50ºС. Это означает, что даже значительный перегрев материала (на 30-40ºС) не может серьезно повредить материал.

Термопласты 2-й группы, как ПВДФ и особенно ПВХ, отличаются неприятной особенностью – температура термодеструкции материала не намного превышает температуру пластификации. Поэтому при сварке ПВДФ особые требования предъявляются к точности работы системы нагрева материала (экструзионной камеры). А для сварки ПВХ, кроме того, используется сварочный экструдер со шнеком специальной формы, который более тщательно перемешивает материал в процессе его расплавления, не допуская локального перегрева.

Температурная неустойчивость термопластов 2-й группы, кроме того, накладывает дополнительные ограничения на технологию экструзионной сварки – в частности, экструдер не должен выключаться и вновь включаться в процессе сварки, не должен надолго оставляться в режиме ожидания и т.п.

Другая неприятность, связанная с ПВХ – это его абразивность и высокая химическая активность при нагреве. Это предъявляет особые требования к стойкости материалов экструзионной камеры и шнека.

Все о сварочных экструдерах

Сегодня на рынке сварочного оборудования реализуется широкий ассортимент оборудования. Среди агрегатов для сваривания материалов особое место отведено экструдеру.

Особенности и назначение

На производстве, где происходит упаковка всевозможных товаров, при прокладывании труб из пластика довольно сложно обойтись без приспособления, которое могло бы с высокой надежностью соединять поверхности предметов, что могут плавиться только при низких температурных показателях. Работа с данными материалами сводится к использованию сварочного экструдера. Он необходим для сварки пластика, листового полипропилена, ПНД, листов полиэтилена.

Ручным сварочным экструдером принято считать термомеханический вид устройств, что поочередно выполняет две важных задачи:

нагревает легко плавящийся пластик до вязкости;
выдавливает вещество на поверхность стыкового участка.

Таким образом, после застывания легко плавящихся пластических масс получается сварочный шов с высокой прочностью. Наиболее комфортным в использовании считается ручной пистолет. В схеме устройства сварочного экструдера имеются такие компоненты:

электрический мотор;
питатель;
камера экструзионного типа;
шнековое устройство для дробления;
камера, где плавится пластик;
термонагреватель;
сопло;
оборудование по управлению прибором.

Принцип функционирования термомеханического устройства довольно прост. После подачи нагретого воздуха из сопла агрегата происходит нагревание пространства, а именно сварочной канавки и стыка между поверхностями изделий.

В ходе работы получается пластическая масса.

Приоритетность использования данных термомеханических устройств связана со следующими моментами:

возможностью приваривать толстые поверхности;
высокой скоростью процесса сваривания;
сведением к минимуму использование человеческого труда – при этой работе нет необходимости отслеживать и контролировать правильность выведения шлака;
возможностью применения людьми, у которых в сварке нет опыта.

Разновидности

Ручные агрегаты для сваривания могут быть нескольких разновидностей. Каждой модели свойственны определенные характеристики и функциональные возможности.

Шнековые

Во время проведения процедуры происходит расплавка присадочного материала, который расположен в экструзионном отделе, и его последующее выдавливание шнеком наружу. В данном случае присадочным материалом служат пруты либо гранулы, которые определяют в шнековый отдел. В этом же месте осуществляется воздействие высокой температурой на материал. В результате получается однородная масса, что готова к применению.

Безшнековые

Второй разновидностью экструдера является безшнековое оборудование. В плунжерном приспособлении пруты нагреваются электронагревателем около обрабатываемого участка. Задачей тыльной твердой доли присадочных материалов является замена поршня для более вязкой массы, расположенной спереди.

Комбинированные

Экструдеры комбинированного типа сочетают в себе характеристики двух вышеперечисленных видов термомеханического устройства.

Лучшие производители

Зачастую потребители покупают ручные виды сварочных экструдеров известных брендов.

Munsch. Приспособление изготавливают в Германии. Особенностью данного устройства считается удобство крепежа рабочих узлов. Экструдер данной модели ремонтопригодный и может применяться для работы с присадочным типом материалов разного вида. Благодаря раздельности нагрева применение прибора возможно в морозную погоду на открытом участке. Также потребители отмечают высокое качество сборки, продуманность управления и множество насадок.

Leister. Швейцарский ручной экструдер со множеством вариантов типоразмеров. За час это устройство прорабатывает около 6 килограммов материала. У эргономичного прибора хорошая функциональность и не наблюдается наличие недостатков.

Dohle. Экструдер немецкого производства характеризуется компактностью, хорошим качеством работы. Отличительной чертой приспособления считается наличие двигателя от стороннего производителя.

Stargun. Изготавливают в Италии. Каждая из моделей экструдеров данного производителя имеет мощный электромотор и используется обычно профессионалами. Отличительной характеристикой итальянских экструдеров можно назвать наличие подсветки в сварочной области.

РСЭ. Это российский производитель ручных экструдеров. Его характеристики и функциональные возможности аналогичны вышеперечисленным моделям.

На стоимость сварочного экструдера оказывает прямое влияние его функциональность, а также производительность. Как показано на практике, агрегаты от российского производителя стоят намного дешевле зарубежных.

Советы по выбору

Такой аппарат, как экструдер, имеет свои функциональные особенности, поэтому к его выбору стоит подойти с максимальной ответственностью. При покупке данного вида оборудования стоит руководствоваться рядом параметров.

Мощность. Этот показатель считается главным для каждого инструмента. Благодаря заданной мощности определяется работа шнекового винта, измельчается и подается пластик, а также функционирует деталь для нагрева. Мощность экструдера оказывает непосредственное влияние на производительность устройства, то есть таким образом определяется, насколько быстро экструдер сможет создать максимально качественный сварочный шов. Чтобы работа устройства была комфортной и быстрой, стоит выбирать товар с большей мощностью. На рынке сварочного оборудования реализуются экструдеры с мощностью от 1600 до 3600 Ватт.
Толщина соединяемого изделия. Этот показатель напрямую зависит от мощности устройства, то есть чем мощнее агрегат, тем большую толщину поверхности он способен обработать. Наименьшим показателем считается 1,5 миллиметра.
Диаметр прута. Более профессиональные агрегаты работают с диаметром прута в 5–6 миллиметров. Наиболее компактные модели прибора работают с 3-миллиметровыми прутками.
Тип подаваемого материала, который может быть в виде гранул или присадочного прута. Более распространенным и удобным считается второй вариант.
Производительность. Данный показатель определяет, какое количество пластической массы за единицу времени обрабатывает экструдер. Устройство с высокой производительностью лучше использовать в промышленных масштабах. Приборы, реализуемые в настоящее время, имеют производительность от 0,5 до 3 килограммов за час.
Органы управления. У простого экструдера присутствует несколько механических переключателей в виде рукояток с делениями. Они помогают регулировать температуру и скорость подачи пластмассы.

Использование

Важным этапом в экструзионной сварке считается подготовительный. Даже небольшое загрязнение может повлечь за собой изготовление низкого качества швов. Под влиянием воздушных масс многие термопласты окисляются. По этой причине чистка кромок должна проводиться перед процессом сваривания. Если поверхность очистить более чем за 20 минут до проведения процедуры, она может загрязниться, в результате чего потребуется повторная уборка.

Если экструдером пользовались ранее, то в первую очередь стоит ликвидировать старый присадочный материал. Даже если последний имеет аналогичный состав с тем, что будет использоваться, его применять не стоит, так как это может стать причиной снижения прочности материала. Непосредственно перед сваркой снимают блокировку на холодном пуске, агрегат со сварочным башмаком нагревают до нужной температуры.

В самом процессе работы стоит придерживаться заданного угла наклона. При необходимости на время прервать работу стоит поставить экструдер на предназначенную для него подставку.

При необходимости в длительном перерыве специалисты рекомендуют сделать температурный режим меньше на 40 или 50 градусов. Благодаря такому понижению температуры восстановление рабочего процесса будет быстрым.

Перед каждым началом работы стоит делать проверку:

прямолинейной подачи прута во втулке аппарата;
эффективности температурного режима нагревания прута до того момента, пока его состояние не станет вязким;
надежности прижатия сопла к поверхности соединения, в частности к тем, что имеют сложную конфигурацию;
возможности плавки соединения от тепла, что передается термонагревателем.

Сварка при помощи ручного экструдера – это один из самых простых вариантов ее выполнения. Для того чтобы пользоваться данным приспособление, не нужно иметь профессиональных навыков. Главное, о чем должен помнить мастер при работе, – это соблюдение мер предосторожности, а также инструкции по использованию экструдера.

О том, как работать сварочным экструдером, смотрите в следующем видео.

Все об экструдерах

Экструдер упрощает механическую обработку в производственном цикле. Из материала данной статьи вы узнаете, что он собой представляет, как работает, каким бывает и где применяется.

Что это такое?

Экструдер – специальный агрегат, с помощью которого изготавливают длинномерные изделия из пластичного, сыпучего либо гранулированного сырья экструзионным методом. Это основной рабочий орган экструзивной линии. У него несколько ключевых функций. Он нужен для создания необходимого запаса сырья, его расплавления, дегазации, гомогенизации. Он формует и калибрует изделия. Экструзия выполняется путем непрерывного выдавливания расплавленного, пастообразного материала сквозь формовку.

При этом обеспечивается бесперебойное изготовление изделий заданного размера и формы. Для создания потока экструзивной линии техника может совмещаться с другим оборудованием. Она высокопроизводительна, отличается высокой точностью формообразования. Благодаря регулировке экструдеры допускают изменение толщины и ширины продукции. У них несложное техобслуживание. Оператор затрачивает минимум физических усилий для управления устройством.

Устройство и принцип работы

Устройство экструдера зависит от его вида, однако у всех установок есть общие принципы конструирования, а именно основные узлы. К ним относятся цилиндр, фильерная пластина, редуктор, узел загрузки сырья, рабочий орган, механический блок, ножи, блок управления и контроля. Ключевым элементом конструкции является бункер, необходимый для непрерывного функционирования оборудования. Внутри него создают нужный запас сырья. Загрузка сырья в дозатор может быть ручной либо механизированной. Подающим механизмом является плунжер или шнек. Он располагается в цилиндрическом корпусе. Вал имеет винтовую поверхность. При вращении происходит движение сырья, его проталкивание по цилиндру к формующим насадкам.

Важным узлом является формующий инструмент. Он крепится в специальной головке, где предусмотрена коррекция положения. Исходя из назначения установки, в экструдере создается выход заданных размера и формы (круглой, прямоугольной, щелевидной, иной). В оборудовании предусмотрена нагревательная система (ТЭН). Необходимая температура внутри цилиндра поддерживается нагревательными обмотками, закрепленными сверху корпуса. Сырье в цилиндре перемешивается и нагревается за счет кольцевых нагревателей или надежных и долговечных резистивных систем.

Сырье нагревается постепенно, поскольку у установки есть несколько зон с различными значениями температуры. Нужные показатели нагревателя оператор может установить самостоятельно, затем они будут автоматически поддерживаться. Еще одним ключевым узлом является привод механизма. Мощный электрический двигатель, необходимый для задания движения рабочему органу, имеет регулировку скорости вращения. У оборудования есть контролирующие приборы. Благодаря им обеспечивается качество изделий, они нужны для регистрации температуры нагревателя, скорости вращения, поступательного движения продукции.

Любой экструдер работает по принципу мясорубки. Имеющийся загрузчик помещает сырьевую массу в бункер. Для гранул предусмотрена загрузочная воронка. Затем происходит движение материала в цилиндр пластификации. По ходу пути масса перемешивается до состояния однородности расплава.

В зависимости от типа оборудования она подвергается воздействию заданной температуры, а также давлению экструдерных элементов. Благодаря растягиванию и плавлению она набухает, становится вязкой и прозрачной на выходе.

Дисковый аппарат снабжен двумя дисками, выполняющими функцию транспортировки. Один из них неподвижен, другой находится в постоянном вращении. При поступлении сырья в отверстие статичного диска происходит перемешивание и гомогенизация. Данные устройства используются в экструзионных линиях, где необходима однородность смесей. Сырье, поступающее в обработку, далеко не всегда идеально. Поэтому производственный процесс протекает с этапом дегазации. Таким образом из материала удаляются примеси, избыток влаги и воздух. Дегазационный процесс считается обязательным при использовании гранулированного материала.

Рабочее сырье для экструзии бывает разным. Например, в производстве пленочных изделий применяются такие материалы, как полипропилен, полиамид, поликарбонат, лавсан, ПВХ, экструзивный полиэтилен. Экструзия пленок происходит путем раздува рукава и плоскощелевым способом. В первом случае воздух поступает через дорн под давлением.

Материал может охлаждаться двумя способами. При вертикальном или горизонтальном направлении рукава воздух, обдувающий пленку, поступает через кольцо-охладитель по периметру рукава. Когда рукав отводится вниз, применяется водяное охлаждение. Тем самым сокращается период кристаллизации. Остывшая пленка складывается в полотно и поступает в намотку. Когда применяется способ плоскощелевой экструзии, пленка охлаждается 2-мя методами. Она подается на охлаждающий барабан либо пропускается через ванну с проточной водой. Затем поступает на натягивающие валы и наматывается.

В ручном экструдере пластик сначала нагревается до вязкого состояния, после чего выдавливается в зону сварки. Материал разогревается за счет горячего воздуха. Спустя некоторое время он подается в зону размельчения. После раздробления пластика масса отправляется в плавильную зону. Гомогенизированная масса под давлением подается в сварочную зону, выдавливается полосой на детали, которые подлежат соединению. В дальнейшем происходит остывание соединения.

Особенности и характеристики оборудования

В зависимости от вида устройств у них разнится число и тип используемых винтов. Одновинтовой экструдер прост в обслуживании в сравнении с аналогами другого типа. Им управляет 1 оператор, поскольку элементы управления располагаются в 1-м месте. Если машина является частью крупной производственной линии, не обойтись без вспомогательного работника. Число операторов зависит от технологии и целей производства. Аппараты мобильны. При необходимости их можно перемещать на новое место, перевозить с одного завода на другой. Однако мобильность определяется видом экструдера и его назначением.

У некоторых установок есть встроенная функция самоочищения, что упрощает обслуживание и продлевает срок службы. Помимо того, экструдеры оснащаются датчиками и регулировкой, необходимой для создания оптимальных условий при производстве высококачественной продукции.

Помимо надзора за работой тепловой автоматики, изменения диаметра и формы, возможна регулировка вращения винта. Так удается повысить производительность и улучшить качество.

Применение экструдеров способствует усовершенствованию существующего оборудования, автоматизации систем управления, а также использованию новых комбинаций полимеров. Современные модели экструдеров не требуют частого ремонта и больших эксплуатационных расходов. С их помощью можно изготавливать изделия той длины и ширины, которая нужна производителю. Модели, функционирующие по типу гранулятора, не особо эффективны в плане обеззараживания загружаемого материала. Они позволяют получить на выходе мелкие твердые гранулы.

Пищевые модификации способны перерабатывать не только сухие, но и влажные материалы. Принцип работы аналогичен традиционным вариантам. После загрузки происходит уплотнение и выдавливание массы. В ассортименте поставщиков предложен широкий спектр запчастей для установок, что позволяет продлить срок службы. Например, к ним относятся редукторы для шнековых моделей с односторонним, сонаправленным вращением, противотоком.

Классифицировать экструдеры можно по разным характеристикам. Например, они разнятся конструктивными особенностями, скоростью вращения. По последнему признаку их делят на устройства традиционного и быстроходного типа. Исходя из конструкционных особенностей, выделяют технику для холодного, теплого и горячего формования. В первом случае формовка осуществляется путем механического давления.

Второй способ предполагает механическое преобразование и тепловую обработку. При горячей экструзии происходит ускоренная обработка полимера, протекающая при высокой температуре и под давлением. По направлению вращения экструдеры бывают сонаправленными и противонаправленными. По назначению выделяют установки для профиля из поливинилхлорида, производства полиэтилена, модели трубного типа, технологические линии. Каждый вид имеет свои особенности.

Модификации первого вида применяются в производстве тончайших нитей, полос, листового, панельного, профильного материала со сложной геометрией. Используемое сырье – традиционный либо со взвесями полимер, благодаря чему удается изготавливать композитные продукты. Трубные экструдеры отличаются требованиями к используемым полимерным смесям. Готовый сырьевой материал не может иметь воздушных пузырьков. Иначе не избежать неоднородности и непрочности готовой продукции. В установках встроен дегазатор.

В продаже есть ручной, двойной шнековый, выдувной, полимерпесчаный, бытовой и производственный типы изделий. Кроме того, сегодня выпускают станки для 3D-принтера. Его ключевыми элементами являются подавляющий механизм и печатающая головка. Такие установки делятся на 2 типа, которые отличаются между собой удалением механизма подачи от печатающей головки и весом конструкций. Оборудование разнится видом транспортирующего устройства.

В производственных линиях используют шнековые, дисковые, поршневые, а также комбинированные виды техники.

Все об экструдерах для пластика

Активное развитие современных отраслей приводит к постоянному внедрению передовых производственных технологий. Это позволяет выпускать широкий ассортимент изделий самого разного назначения с максимально высокими эксплуатационными показателями. На данный момент экструзия является оной из наиболее распространенных технологий. Именно поэтому многие стремятся узнать все об экструдерах для пластика, включая нюансы выбора подобного современного оборудования.

Массовое применение полимеров в промышленности и бытовых условиях сделало актуальным, в том числе, восстановление и ремонт различных изделий из пластиков. Параллельно речь идет о качественном и надежном соединении различных деталей и конструктивных элементов, выполненных из соответствующих материалов. Примечательно, что как в ситуации с металлическими изделиями работы являются сварочными. То есть технология базируется на разогревании используемого материала и его подаче к месту стыка.

Здесь важно учесть, что сравнительно невысокая температура плавления ПВХ, полиэтилена и полистирола не позволяет сильно прогревать соединяемые заготовки. Также отсутствует возможность применения напряжения, поскольку пластик сам по себе является диэлектриком. В подобных ситуациях единственным рациональным выходом и эффективным техническим решением становится ручной сварочный экструдер для обработки полимеров. По своей сути описываемое оборудование представляет собой прибор, осуществляющий непрерывную переработку пластика. В итоге формируется расплав, имеющий однородную структуру. Форма ему придается в процессе продавливания через специальную (экструзионную) насадку (головку) и калибрующее устройство.

Изначально важно отметить, что речь пойдет об электромеханических приборах. Их главное предназначение – это формовка полимера, а также соответствующих полуфабрикатов. Изучив чертежи подобной техники, можно понять, что ее элементами являются следующие составляющие.

Зона загрузки – узел, в который происходит закладка исходных композитных материалов различными способами.
Узел нагрева исходного пластикового материала. Здесь в роли источников соответствующей энергии с учетом модели и специфики оборудования выступают системы резистивного или же индукционного типа. Во втором случае рабочая температура обеспечивается в результате наведения на сегмент переплавки токов Фуко.
Основной рабочий узел. Именно здесь создается зона повышенного давления, за счет которого происходит смещение сырья от загрузочного блока к формовочным насадкам. Используются различные варианты рабочих механизмов. В современных моделях экструдеров для полимерных материалов устанавливаются агрегаты поршневого, шнекового и дискового типа. На практике чаще всего используется второй вариант.
Экструзионная (формовочная) головка, которую специалисты именуют фильерой.
Привод, представленный редукторным узлом и силовым агрегатом (электродвигателем).
Блок контроля и управления, отвечающий за производственный процесс и соответствие параметров готовых изделий.

Анализируя, как именно работает любой экструдер, важно изначально отметить, что исходным материалом чаще всего являются гранулы или же порошок. Он помещается в отсек загрузки, после чего под действием шнеков происходит его перемещение в основную рабочую зону. На следующем этапе осуществляется плавление исходного сырья одним из следующих способов:

высокое давление;
интенсивное трение;
повышение температуры.

В процессе перемещения материала в корпусе экструдера выполняется его интенсивное перемешивание. На выходе формируется однородный гомогенизированный состав. Под давлением расплав пропускается в фильтрующие элементы сетчатого типа и в формующие насадки (головки). На завершающем этапе выполняется окончательная гомогенизация, и пластику придается нужная форма. После завершения процесса изделия охлаждаются естественным путем или же с применением дополнительного воздействия с последующей полимеризацией.

Виды и модели

На сегодня компании, специализирующиеся на разработке и выпуске экструдеров для разных пластиков, предлагают в соответствующем сегменте рынка современного оборудования более чем широкий ассортимент модификаций разных видов. И речь идет как о больших профессиональных, так и о ручных мини-аппаратах. Кстати, существуют также экструдеры и грануляторы для переработки полимерных материалов. Опираясь на обзоры и отзывы, к числу популярных и хорошо зарекомендовавших себя моделей можно отнести следующие.

StarGun R-SB 50 от Ritmo – аппарат, главными характеристиками которого являются высокая мощность и соответствующая производительность (показатели выхода полимерного материала достигают отметки 5 кг/ч).

Leister Fusion 3C-123.866 – универсальный благодаря широкому перечню регулировок экструдер, отличающийся компактностью на фоне высокой производительности.

MAK-18SB – представитель модельного ряда популярного бренда Munsch, относящийся к бюджетному ценовому сегменту и пользующийся заслуженным спросом. Из-за сравнительно небольшой мощности данный аппарат нельзя охарактеризовать как профессиональный, однако его более чем достаточно для выполнения небольших объемов тонких работ.

Помимо всего прочего, стоит заметить, что качественный экструдер обойдется недешево. На данный момент функциональность, надежность и, соответственно, срок эксплуатации оборудования будут пропорциональны его цене.

Одношнековый

Из всего разнообразия, существующего на сегодня экструзионного оборудования, самым распространенным видом являются шнековые модели. Эти установки в полной мере отвечают всем актуальным требованиям, предъявляемым к реализации самого процесса и качеству готовой продукции. Исходя из названия категории, можно понять, что основным конструктивным элементом таких экструдеров является шнек, который специалисты именуют «винт Архимеда». Кстати, он хорошо знаком тем, кто пользовался бытовой мясорубкой. Простота конструкции оборудования позволяет изготавливать его своими руками и достаточно успешно эксплуатировать самодельный образец.

В процессе работы шнекового аппарата лопасти основного инструмента захватывают полимерный материал в отсеке загрузки, после чего сырье перемещается вдоль всего цилиндрического корпуса. Последний включает в себя камеру нагрева, отсек гомогенизации и зону формовки. Важно учесть, что ключевыми факторами будут технологическая карта экструдера и тип самого загружаемого сырья. С их учетом шнеки делятся на быстроходные, цилиндрические, а также конические и имеющие сужение на выходе.Помимо всего перечисленного, стоит заметить, что описываемые образцы техники классифицируют также с учетом соотношения диаметра и длины главного рабочего элемента. Параллельно учитываются такие параметры, как шаг витков шнека и их глубина.

Наиболее значимый недостаток одношнековых аппаратов для работы с пластиками – это ограниченность возможности их использования. К примеру, если сырьем является порошковый полуфабрикат, то один «винт Архимеда» не справится с качественным перемешиванием исходника в рамках его плавки и процесса гомогенизации. В таких случаях потребуются модели, оснащенные двумя рабочими элементами.

Двухшнековый

Ключевая особенность таких сварочных приборов сводится к тому, что у них рабочий инструмент представлен двумя сцепленными винтами. Также важно, что шнеки способны двигаться как параллельно, так и навстречу друг другу. А сами они бывают прямой и конической формы. Главное преимущество двухшнековых аппаратов заключается в более качественных смешивании и гомогенизации исходного сырья в процессе его плавления. В итоге к формовочной насадке поступает максимально однородная и при этом полностью дегазированная смесь.

Важно, что некоторые технологии и производственные процессы предусматривают использование экструдеров, оснащенных 4 шнеками. Но и это не является приделом. Нередко применяют машины планетарного типа, в которых присутствуют до 20 винтов, вращающихся вокруг основного (центрального) рабочего элемента. Такое усовершенствованное оборудование актуально в ситуациях, когда в качестве исходников для производства используют особые виды сырья. Здесь ключевой момент заключается в том, что такие пластики при высоких температурах проявляют склонность к существенной деформации и даже разрушению. Применение планетарных экструдеров позволяет осуществлять нагрев пластмассы посредством силы трения и повышения давления.

Для ПВХ-профиля

Данная разновидность композитных профилей сейчас пользуется рекордным и вполне заслуженным спросом. Подавляющее большинство компаний-производителей при их изготовлении успешно используют описываемую технологию. Для производства листового полипропилена, включая листы ПНД, то есть изделий из полиэтилена низкого давления, применяют как одно-, так и двухшнековые аппараты. Здесь ключевым моментом является выбор формовочных головок с учетом особенностей используемого при переработке сырья.

На сегодня при помощи рассматриваемой категории экструдеров выпускается более чем широкий ассортимент продукции: от пластиковой нити с минимальным сечением до крупногабаритных листовых панелей, имеющих сложную геометрию. Кстати, исходным материалом для массово выпускаемых в наши дни оконных конструкций являются именно профили из ПВХ. Последние, в свою очередь, – это результат применения экструзионных аппаратов.

Для производства труб

В промышленном производстве данного типа пластиковых изделий один из ключевых моментов – это отсутствие в составе гомогенизированной массы пузырьков газа. Именно поэтому неотъемлемой составляющей конструкций специализированных экструдеров являются современные системы дегазации. Как правило, для производства труб из полимерных материалов используют модели шнекового типа. Не менее успешно при изготовлении полимерной трубной продукции применяются шнеки барьерного типа. Это оборудование обеспечивает качественное отделение полного расплава от твердого сырья. Именно благодаря этой особенности производственного процесса достигается максимальная однородность составов.

В итоге многократно повышаются эксплуатационные качества готовых труб.

Для производства пленки

На сегодня все виды пленок, сырьем для которых являются полимерные материалы, изготавливаются с применением экструзии. В производственных масштабах при этом используются выдувные аппараты. Так, одной из ключевых особенностей экструзионных устройств, применяемых для изготовления стрейчевых пленок, является особая форма формовочного узла в виде максимально узкой щели. Результат работы такой техники – высококачественное, однослойное полотно. При этом в процессе изготовления задаются все необходимые параметры будущей продукции (ширина рулона и толщина пленки). Некоторые образцы техники комплектуются круглыми щелевыми фильерами крупного диаметра. Компактные аппараты позволяют делать пленку, ширина и толщина которой составляет 0,3 м и 600 мкм.

Такие модели эффективно эксплуатируются в условиях ограниченного пространства.

Критерии выбора

Сфера применения рассматриваемых устройств и, соответственно, выбор конкретной модели напрямую определяются ключевыми характеристиками.

Мощность, являющаяся одним из ключевых параметров и определяющая работу всех узлов экструдера: шнекового привода, отвечающего за подачу, измельчение и перемешивание пластика, а также нагревателя. У большинства доступных сейчас на рынке образцов описываемой техники данный показатель варьируется в диапазоне 1,6-3,6 кВт. Естественно, от мощности будет напрямую зависеть скорость и объем выполняемых работ.

Производительность – характеристика, которая отображает количество готовой для использования пластиковой массы, вырабатываемой устройством в течение часа. Чем выше показатель, тем более подходящим для профессионального использования и выполнения больших объемов работ будет аппарат. Современные модели, представленные на рынке экструзионного оборудования, демонстрируют производительность от 0,5 до 3 кг/ч.

Потенциальные нагрузки и условия эксплуатации. Здесь речь идет, в частности, о толщине соединяемых заготовок и конструктивных элементов пластиковых изделий. Стоит акцентировать внимание на линейной зависимости возможностей аппаратов от их мощности. Как правило, нижний порог фиксируется на отметке 1,5 мм. В принципе, возможно соединение и более тонких элементов, но стоит учесть возможность их деформации. Верхний предел у мощных моделей достигает 4 см.

Диаметр используемого при выполнении работ прутка. Конечно же, данный критерий является актуальным для моделей с подачей исходного материала в виде стержня. Значения для профессиональных экструдеров составляют 5-6 мм. Если будут другие параметры, может значительно понизиться производительность. При эксплуатации компактных аппаратов используют пруток диаметром 3 мм.

Система управления. Модели, относящиеся к бюджетному сегменту, оснащаются механическими устройствами, регулирующими температуру и скорость подачи материала. Более продвинутые приборы имеют цифровые системы с мониторами, а также нередко датчики температуры окружающей среды.

Помимо всего перечисленного, в перечень критериев выбора следует включить тип используемого исходного материала. В экструдерах его функции выполняет гранулят или же присадочный пруток. Стоит отметить, что второй вариант на практике оказался более востребованным, а следовательно, самым распространенным. Первая причина подобной популярности – это удобство транспортировки скрученного в бухты прутка. И даже при повреждениях упаковки материал не утрачивает своих эксплуатационных качеств. Это выгодно отличает данную форму сырья от гранулята.

Подача прутка через приемную камеру осуществляется до тех пор, пока бухта полностью не размотается. В ходе выполнения работ и эксплуатации экструдера требуется только периодически немного высвобождать по несколько витков. Гранулированный материал засыпается в специальный загрузочный бункер, который предварительно необходимо будет отсоединить. Контейнеры открытого типа существенно усложняют использование приборов, поскольку из них материал может высыпаться. Получается, что с прутком намного проще работать.

О том, как правильно выбрать экструдера для пластика, смотрите в следующем видео.

Читайте также: