Kummi kõvendamiseks mõeldud rullahjud: temperatuuri reguleerimise näpunäited

By Mike Chen, tootmisdirektor | 12+ aastat kogemust kummitööstuses |LinkedIn

Peamised järeldused

• PID-temperatuuri reguleerimine hoiab kuivatusahju temperatuuri seatud väärtusest ±1–2 °C piires, mis on kriitilise tähtsusega ühtlase ristseotuse tiheduse saavutamiseks partii kõigis osades.
• Kaheksanurksete trumlitega rullahjud saavutavad parema temperatuuri ühtluse kui staatiliste ahjude puhul, kuna pideva pöörlemise tõttu puutuvad kõik detailide pinnad kokku ringleva kuuma õhuga.
• Omroni PID-kontroller 4–20 mA SSR-väljundiga hoiab ära küttekeha ülekoormuse, moduleerides võimsust pidevalt, selle asemel et küttekeha tsükliliselt sisse ja välja lülitada.
• Tänapäevastes rullkuivatusahjudes olevad topeltülekuumenemise kaitsesüsteemid lülitavad küttekeha automaatselt välja, kui peamine kontroller rikki läheb, hoides ära tulekahju ja toote kahjustumise.

Kummi kõvendamiseks mõeldud rullahjul on teistsugune eesmärk kui primaarsetel vulkaniseerimispressidel. Teisene vulkaniseerimine – mida nimetatakse ka järelkõvendamiseks – viib lõpule ristseotuse protsessi, mis algab surve- või survevaluvormis. Kuna kummiühendite füüsikalised omadused arenevad sekundaarse vulkaniseerimise ajal edasi, mõjutab kõvendusahju järjepidev temperatuuri reguleerimine otseselt lõpptoote kvaliteeti.

See artikkel käsitleb kummi kõvendamiseks rullahjudes kasutatavaid temperatuuri reguleerimissüsteeme, praktilisi näpunäiteid ühtlase kuumutamise säilitamiseks ning seda, kuidas optimeerida protsessiparameetreid erinevate kummisegude ja partiide suuruste jaoks.

Miks kummi kuivatamise ahju temperatuuri reguleerimine mõjutab toote kvaliteeti

Kummi kõvenemine järgib aja ja temperatuuri suhet, mis on määratletud ühendi kõvenemiskõveraga. Iga 10 °C kõvenemistemperatuuri tõusuga reaktsioonikiirus ligikaudu kahekordistub. Vaid 5 °C temperatuuri kõikumine osade partii ulatuses võib sama tootmispartii piires tekitada mõõdetavaid erinevusi tõmbetugevuses, purunemisvenivuses ja survedeformatsioonis.

IgaASTM D573jaISO 188Kummi kuumvanandamise standardite kohaselt on temperatuuri ja omaduste muutuse vaheline seos täpselt kontrollitud temperatuuri korral ennustatav. Spetsifikatsioonivahemiku alumises otsas kõvendatud toodetel võib olla mittetäielik ristseostumine, mille tulemuseks on madalam moodul ja suurem survedeformatsioon. Kõrgemas otsas olevad tooted võivad üle kõveneda, muutudes hapraks ja vähendades venivust. Kummi kõvendamiseks mõeldud rullahi täpse temperatuurikontrolliga välistab selle partiide ja detailide vahelise varieeruvuse.

Meie tehases teostatud enam kui 200 sekundaarse vulkaniseerimise partii testimisel XCJ-K600 rullahju abil täheldasime, et PID-kontrollitud temperatuuril ±1,5 °C piires seatud väärtusest kõvendatud osade Shore'i A kõvaduse kõikumine oli 23% väiksem võrreldes osadega, mille temperatuurikõikumised olid ±5 °C.

Temperatuuri kontrollsüsteemid kummi kõvendamiseks mõeldud rullahjus

Kaasaegsed kummi kõvendamiseks mõeldud rullahjud integreerivad kolm juhtimissüsteemi, mis töötavad koos, et säilitada ühtlased töötlemistingimused.

PID-regulaator SSR-väljundiga

Omroni PID-temperatuuriregulaator XCJ-K600 ja XCJ-K900 rullahjudes kasutab proportsionaalse integraali ja tuletise algoritmi vajaliku kütteseadme võimsuse pidevaks arvutamiseks. 4–20 mA väljundsignaal juhib pooljuhtreleed (SSR), mis moduleerib kütteseadme võimsust pidevalt, selle asemel, et kütteseadet tsükliliselt sisse ja välja lülitada. See pidev juhtimisrežiim välistab temperatuuri üle- ja alalöögi, mis esineb lihtsate sisse-välja termostaatide puhul. Tulemuseks on stabiilne kambri temperatuur ±1–2 °C täpsusega seadepunktides toatemperatuuri ja 260 °C vahel.

Kuuma õhu tsirkulatsioonisüsteem

Turbiiniventilaatorit käitav kõrge temperatuuriga pikavõlliline mootor tekitab 3000 CBM/h õhuringlust. Kuna kuum õhk liigub pidevalt läbi kaheksanurkse trumli ja üle rulluvate kummist osade, saab iga osa pind sama soojuskoormuse. See ringlus hoiab ära kuumade punktide tekkimise küttekehade lähedal ja külmade tsoonide tekkimise ukse või nurkade lähedal. 100 mm soolapuuvillast isolatsioon hoiab välisseina temperatuuri 200 °C töötamise ajal alla 35 °C, vähendades soojuskadu ja parandades temperatuuri stabiilsust.

Kaheksanurkne trumli pöörlemine ühtlase kuumuse tagamiseks

Kaheksanurkne trumli disain täidab kahte eesmärki: see pöörleb kummist detaile kuuma õhuvoolu kaudu ja tahulised siseseinad loovad erinevad langemisnurgad, mis takistavad osade kokkupõrget. Statsionaarne osade hunnik püüab soojuse keskele kinni, tekitades välis- ja siseosade vahel kõvenemiskiiruse erinevusi. Pöörlev trummel kõrvaldab selle kihistumise ja rullmootor (0,75 kW) säilitab ühtlase pöörlemiskiiruse olenemata partii koormusest.

Kummi kõvenemisahju kasutamise temperatuuri reguleerimise näpunäited

1. Määrake PID-parameetrid partii massi põhjal.50 kg partii neelab esialgse soojenemisfaasi ajal rohkem soojust kui 15 kg partii. Reguleerige Omroni PID-kontrolleri proportsionaalsusriba ja integreerimisaega, et võtta arvesse soojusliku massi erinevust. Alustage tootja vaikeparameetritega ja peenhäälestage temperatuuri taastumisaja põhjal pärast laadimist.
2. Enne laadimist eelsoojendage rullahju etteantud temperatuurini.Kummist osade laadimine ahju, mis pole saavutanud termilist tasakaalu, põhjustab kambri temperatuuri languse alla seatud väärtuse. PID-kontroller reageerib, kuid taastumisaeg sõltub kütteseadme võimsusest (XCJ-K600 puhul 10,5 kW) ja külma koormuse massist. Pärast seda, kui kontroller näitab seatud väärtuse saavutamist, laske stabiliseerumiseks 15–20 minutit.
3. Jälgige temperatuuri taastumist pärast laadimist.Kõvenemistsükli kõige külmem hetk saabub 3–5 minutit pärast värske partii laadimist. Temperatuurilangus ei tohiks XCJ-K600 puhul 15–20 kg koorma korral ületada 10 °C. Kui langus ületab 15 °C, vähendage partii suurust või suurendage eelsoojendusaega.
4. Tsükli järjepideva juhtimise tagamiseks kasutage taimerifunktsiooni.0–99,99-tunnine taimer koos küttekeha automaatse seiskamise ja helisignaaliga tagab, et iga partii kõvenemisaeg on sama. Ärge lootke käsitsi ajastusele, kuna operaatori varieeruvus toob kaasa tarbetuid protsessivariatsioone.
5. Kalibreerige PID-regulaatorit igal aastal.Temperatuurianduri triiv aja jooksul mõjutab kontrolleri täpsust. Omroni kontrolleri sisendit tuleks kalibreeritud võrdlustermopaari suhtes kontrollida vähemalt kord aastas. Kalibreerige uuesti, kui näit erineb tüüpilisel töötemperatuuril võrdlusnäidust rohkem kui 2 °C.
6. Kontrollige ülekuumenemise kaitsesüsteemi iganädalaselt.XCJ-K600 ja XCJ-K900 rullahjude topelt ülekuumenemiskaitse sisaldab sõltumatuid ülempiiri andureid, mis lülitavad kütteseadme välja, kui peamine kontroller rikki läheb. Testige seda süsteemi, tõstes ülempiiri seadepunkti töötemperatuurist kõrgemale ja veendudes, et kütteseade lahti lülitub.

Soovitatavad kuumutusahju temperatuurid tavaliste kummisegude jaoks

Temperatuurid põhinevad üldistel segamisjuhistel. Tegelikud parameetrid tuleks kinnitada segu tarnijaga ja kontrollida mehaaniliste omaduste testimisega vastavalt standarditele ASTM D412 ja ASTM D395.

Kummi kõvenemisahjude tavalised temperatuuri reguleerimise probleemid

Enamikku temperatuuri reguleerimisega seotud probleeme saab tuvastada Delta juhtimissüsteemi ekraani regulaarse jälgimise abil, mis annab reaalajas teavet tööoleku kohta.

Kummi kõvendamiseks õige rullahju valimine

Xiamen Xingchangjia rullahjud XCJ-K600 ja XCJ-K900 pakuvad kahte töötlemismahtu erinevate tootmismahtude jaoks. XCJ-K600-l on 600-liitrine kamber mõõtmetega 1300 mm (L) x 1600 mm (K) x 1100 mm (K), mis sobib väikese ja keskmise suurusega tootmiseks. XCJ-K900 pakub 900 liitrit mõõtmetega 1300 mm (L) x 1600 mm (K) x 1300 mm (K), mis on mõeldud suuremahulisteks kuivatamistoiminguteks.

Mõlemal mudelil on sama südamiku temperatuuri reguleerimissüsteem — Omroni PID-kontroller, 10,5 kW kütteseade, 3000 CBM/h tsirkulatsiooniventilaator ja topelt ülekuumenemiskaitse. 304 roostevabast terasest sise- ja väliskonstruktsioon 1,5 mm seinapaksusega hoiab ära korrosiooni aastatepikkuse töö jooksul. Reguleeritav temperatuurivahemik toatemperatuurist kuni 280 °C-ni katab kõik tavalised sekundaarse vulkaniseerimise nõuded NBR-, EPDM-, FKM-, silikoon- ja HNBR-ühenditele.

Kokkuvõte: ühtlane kõvenemistemperatuur tähendab ühtlast kummi kvaliteeti

Temperatuuri reguleerimine on sekundaarse vulkaniseerimise kõige olulisem tegur. Kummi kõvendamiseks mõeldud rullahju PID-regulaatori, tõhusa kuuma õhu tsirkulatsiooni ja kaheksanurkse trumli pöörlemisega saab tagada ühtlased kuumutustingimused, mis on vajalikud ühtlase ristseotuse tiheduse saavutamiseks iga partii kõigis osades. Omroni PID-kontrollerid 4–20 mA SSR-väljundiga, 3000 CBM/h õhuringluse ja 100 mm isolatsiooniga tagavad temperatuuri stabiilsuse, mis on vajalik standardite ISO 188 ja ASTM D573 vastavuse saavutamiseks.

Operaatorid, kes järgivad süstemaatilisi temperatuuri juhtimise protseduure – eelsoojendamine, taaskasutuse jälgimine, ühtluse kontrollimine ja ohutussüsteemide hooldamine – saavutavad kõvenenud kummi omaduste väiksema varieeruvuse ja suurema tootmissaagise.