EnLo spessore della parete è il primo numero che una linea di estrusione deve controllare ed è anche il primo parametro che varia quando gli operatori regolano manualmente la velocità di pull-off, la velocità della vite o la temperatura della testa. Su un cavo da 600 V con una parete isolante di 1,0 mm, un'eccentricità di 0,05 mm può tagliare la parete minima a 0,85 mm. Ciò è sufficiente per fallire un test di resistenza AC di routine, anche se lo spessore medio sembra corretto. È qui che l’automazione del processo di estrusione di componenti elettrici trova i suoi frutti.
L'automazione sposta la decisione dalle mani dell'operatore a un controller a circuito chiuso. Una volta che la linea è in funzione, il sistema regola continuamente la velocità della vite, la velocità di traino e la pressione della traversa in modo che il diametro misurato e la capacità rimangano all'interno di una finestra ristretta. Il risultato è un prodotto che supera i test dielettrici in modo più affidabile e un processo che utilizza meno polimeri rispetto a una linea sintonizzata manualmente.
Cosa controlla effettivamente l'automazione in una linea di estrusione di cavi
È facile pensare all’automazione dell’estrusione come alla semplice aggiunta di un PLC al quadro elettrico. In pratica, una moderna linea di estrusione di componenti elettrici utilizza diversi anelli di controllo indipendenti che si sincronizzano attorno ad un riferimento di velocità principale.
Temperatura e pressione di fusione
Il cilindro di un estrusore è diviso in quattro-sei zone riscaldanti, ciascuna con la propria termocoppia e controller PID. In una linea ben calibrata, la deviazione dal setpoint rimane entro ±1,5°C. Quando la deviazione supera ±5°C, il flusso del materiale fuso cambia abbastanza da produrre un cambiamento visibile nel diametro esterno. L'automazione mantiene piccole le deviazioni di zona e tiene traccia della pressione di mandata, che è il vero indicatore della viscosità del fuso.
Velocità della vite, velocità della linea e feedback
La vite fornisce l'uscita del materiale fuso e l'unità di traino determina la velocità lineare del cavo. In una linea automatizzata, il sistema di controllo calcola il rapporto dal feedback del diametro e regola prima la velocità della vite, mentre il pull-off mantiene costante la velocità della linea. Ciò riduce al minimo il tempo che intercorre tra una deviazione del diametro e una correzione. Un misuratore di diametro ottico e un sensore di capacità sono i due dispositivi di feedback più comuni. Il segnale di capacità è particolarmente utile per il PE espanso, dove indica il rapporto di espansione meglio del solo diametro.
Rapporto degli strati di coestrusione
Quando un cavo ha una struttura a due o tre strati, ogni strato ha il proprio estrusore. Il rapporto tra gli strati deve essere mantenuto stabile per evitare un punto secco all'interfaccia. L'automazione controlla la velocità di ciascuna vite rispetto alla velocità della linea principale, utilizzando alimentatori gravimetrici o celle di carico sulle tramogge per misurare il peso del polimero in tempo reale.
I materiali e le tolleranze che rendono diversa l'estrusione elettrica
L'estrusione di un profilo in plastica per il telaio di una finestra e l'estrusione dell'isolamento del filo sembrano simili, ma l'applicazione del componente elettrico pone limiti molto più severi al prodotto finale. Per i cavi regolamentati da IEC 60502-1, UL 44 o GB/T 12706, lo spessore minimo dell'isolamento è un elemento di ispezione obbligatorio. Le linee automatizzate mantengono lo spessore medio della parete più vicino al valore nominale, il che significa che è necessaria meno polimero per garantire il minimo. In pratica, ciò si traduce spesso in un risparmio di materiale dal 3% al 7% sullo strato isolante.
| Materiale | Requisiti dielettrici chiave | Sfida dell'automazione |
|---|---|---|
| PVC | Resistenza di isolamento stabile a 70°C | Ampia finestra di elaborazione, ma l'accumulo di sostanze degradanti influisce sulla pressione della testina nel tempo |
| XLPE | Assorbimento di umidità molto basso ed elevata resistenza alla rottura | La fase di reticolazione richiede un preciso coordinamento della temperatura di fusione e della velocità della linea |
| Schiuma PE | Bassa costante dielettrica per la trasmissione dati ad alta velocità | L'iniezione di vuoto e gas richiede un feedback rapido basato sulla capacità |
| Gomma siliconica | Resistenza alle alte temperature per cavi per veicoli elettrici e per elettrodomestici | Fusione morbida con bassa resistenza alla trazione; la tensione di traino deve essere strettamente controllata |
| Teflon | Eccellente resistenza dielettrica e chimica | I gas di scarico corrosivi e l'elevata viscosità del fuso richiedono un design della vite e del cilindro resistente alla corrosione |
Ogni materiale spinge la strategia di automazione in una direzione diversa. Per PVC e XLPE, la stabilità della temperatura e la regolazione della velocità della linea sono le priorità principali. Per il PE espanso, il controller deve reagire alla deriva della capacità entro pochi secondi. Per il silicone e il teflon, la viscosità cambia così tanto lungo la canna che la regolazione sul lato pressione diventa più importante della regolazione sul lato temperatura.
Cosa cercare quando si acquista una linea di estrusione automatizzata
La decisione di investire in una linea automatizzata dovrebbe essere guidata dal costo degli scarti e delle rilavorazioni, non dagli aspetti estetici del pannello di controllo. Se una linea produce 1.000 km di cavo all’anno e ne scarta il 2% a causa della deviazione della parete isolante, recuperando quel 2% con il controllo a circuito chiuso si paga gran parte del costo di capitale di un moderno aggiornamento di un estrusore.
Quando si valuta un fornitore, i seguenti punti contano di più.
- Il controllo del diametro a circuito chiuso dovrebbe utilizzare almeno due assi di misurazione, in modo che l'eccentricità sia visibile mentre il cavo è ancora in movimento.
- Il PLC dovrebbe registrare le variabili di processo ogni secondo e conservare i dati per almeno un turno di produzione. Ciò consente di ricondurre un problema di qualità a uno specifico cambiamento di velocità.
- La testa a croce e la vite devono corrispondere alla famiglia di polimeri che si lavora. Una traversa progettata per la schiuma di PVC non produrrà uno strato semiconduttivo uniforme su una linea XLPE.
- La struttura dell'allarme dovrebbe essere basata sulla deriva. Un avviso quando la pressione di fusione si discosta di oltre l'8% dalla media operativa può prevenire danni alla traversa prima di uno spegnimento completo.
La velocità ci ricorda anche perché l’automazione non è negoziabile. A 200 m/min il cavo si muove più di 3 m al secondo. Un controller a circuito chiuso reagisce in millisecondi, mentre un operatore che prende una manopola lascia passare diversi metri di cavo non conforme alle specifiche.
Per una linea di isolamento primario che utilizza PVC, PE o XLPE, il punto di partenza tipico è una linea di produzione di isolamento per cavi ad alta velocità con quadro di controllo integrato e feedback del diametro.
Linea di produzione di isolamento per cavi ad alta velocità per cavi con anima Questa linea integra preriscaldamento, estrusione e raffreddamento con un controllo preciso, garantendo uno spessore di isolamento uniforme e un'elevata concentricità per i fili con anima in PVC, PE o XLPE, rendendola ideale per le attività di isolamento primario. Visualizza il prodotto → Se la struttura del cavo utilizza strati elettricamente distinti, il controllo del rapporto tra strati diventa il fattore decisivo. Una linea di produzione di coestrusione a doppio o triplo strato mantiene ciascun estrusore sincronizzato attorno a un riferimento di velocità principale.
Linea di produzione di coestrusione a doppio o triplo strato Con estrusori sincronizzati e riferimento di velocità master, questa linea garantisce un controllo preciso del rapporto tra strati per cavi multistrato, essenziale quando materiali diversi devono essere coestrusi con precisione. Visualizza il prodotto → Per l’estrusione finale di guaine e rivestimenti le priorità cambiano. L'estrusione della guaina è solitamente più spessa e pesante, quindi la tensione di trascinamento conta più della capacità. Una macchina estrusore per guaine per cavi costruita attorno ad una vite a bassa deviazione e ad una robusta unità di traino è lo strumento giusto.
Macchina per estrusione di guaine per cavi per estrusione di guaine Costruita con una vite a deviazione ridotta e una robusta unità di traino, questa macchina gestisce materiali di guaina più spessi, mantenendo uno spessore di parete costante per la protezione finale del cavo. Visualizza il prodotto → Non ignorare i conduttori che inserisci nell'estrusore
Ogni decisione di automazione sulla linea di estrusione può essere compromessa da un conduttore instabile. Se il filo di rame che entra nella traversa ha un diametro variabile o un allungamento irregolare, lo spessore della parete oscillerà comunque, indipendentemente da quanto strettamente siano regolati i circuiti di controllo dell'estrusione.
La consistenza della trafilatura influisce sull'area della sezione trasversale del conduttore e sulla sua resistenza. Una variazione dell'1% nel diametro del filo modifica l'area del conduttore di circa il 2%. Questo è il motivo per cui gli impianti di cavi che investono nell’automazione dell’estrusione di solito rafforzano anche il processo di trafilatura a monte. Se stai ancora valutando una nuova linea di disegno, vale la pena capirla come una sbozzatrice gestisce la tensione , poiché la variazione di tensione durante la trafilatura è una fonte comune di incoerenza nell'allungamento del conduttore.
Il rapporto tra qualità del disegno e stabilità dell'estrusione è uno dei miglioramenti più convenienti a disposizione di un produttore di cavi. Un conduttore stabile riduce la quantità di materiale che deve essere aggiunto all'isolamento solo per soddisfare i requisiti minimi della parete.
Cosa significa questo per il tuo reparto di produzione
L'automazione del processo di estrusione dei componenti elettrici non è una decisione di acquisto unica. Si tratta di una combinazione di controllo della temperatura a circuito chiuso, sincronizzazione a vite e pull-off, feedback da sensori di diametro e capacità e regolazione specifica del materiale. Il vantaggio di averli eseguiti correttamente è un prodotto che supera costantemente i test dielettrici e un impianto di produzione che spreca meno polimeri.
Il punto di partenza più pratico è misurare gli attuali tassi di scarto e rilavorazione. Quindi identificare la linea con il volume più alto e iniziare con un diametro a circuito chiuso e un controller della velocità della linea su quella linea. Man mano che il team degli operatori acquisisce sicurezza, aggiungi feedback sulla capacità per le linee di schiuma, controllo del rapporto degli strati per le linee di coestrusione e registrazione dei dati per supportare i controlli di tracciabilità.
Se stai sostituendo un estrusore esistente o costruendo una nuova linea da un unico fornitore, vale la pena chiedersi se il sistema di controllo, il design della vite, la traversa e l'unità di traino sono stati progettati come un unico sistema. Le linee di estrusione mostrate nelle schede prodotto sopra sono costruite da Jiangsu Jiacheng Technology pensando a questo approccio integrato.
