압출 크로스 헤드: 유형, 디자인, 재료 흐름 및 케이블 품질 영향

케이블 벽 품질이 실제로 결정되는 곳

0.5 mm² PVC 절연 건물 와이어가 냉각 통에서 나오며 둘레의 가장 얇은 지점과 가장 두꺼운 지점 사이의 차이가 0.02 mm입니다. 압출기는 새것입니다. 화합물이 수입 검사를 통과했습니다. 스크류 속도, 배럴 온도, 라인 속도 모두 안정적입니다. 2시간 동안 문제를 해결한 후 기술자는 크로스 헤드를 열고 가이더 팁이 중앙에서 0.15mm 떨어져 있는 것을 발견했습니다. 이전 색상 변경 후 팁 홀더를 다시 조이지 않았기 때문입니다. 그 하나의 작은 정렬 불량으로 인해 좋은 생산이 불량 케이블로 변합니다.

압출 크로스 헤드는 대부분의 작업자가 마지막으로 확인하고 가장 먼저 비난하는 구성 요소입니다. 이는 압출기 배럴과 냉각통 사이에 위치하며 움직이는 도체 주위에서 용융된 폴리머를 형성하는 최종 작업을 수행합니다. 크로스 헤드 형상이 잘못된 경우 온도 컨트롤러나 라인 속도 설정이 결과를 보상할 수 없습니다.

실제로 크로스헤드는 세 가지 출력 값을 결정합니다. 동심도 절연층의, 벽 두께 확산 둘레와 표면 품질 압출물의. 이 세 가지 값은 완성된 케이블의 전기적, 기계적 성능을 결정합니다.

압출 크로스 헤드란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

압출 크로스 헤드는 압출기 배럴의 배출 단부에 장착된 용융물 분배 어셈블리입니다. 핵심 작업은 스크류를 직선으로 만드는 용융물의 축 방향 흐름을 헤드 중앙을 통과하는 도체 주위의 균일한 환형 흐름으로 변경하는 것입니다.

용융 경로는 다음과 같습니다. 폴리머는 헤드 뒤쪽의 입구 플랜지를 통해 들어가 분배기에 부딪히고 두 개 이상의 별도 채널로 분할되고 가이더 팁 홀더 주위의 링 모양 챔버 내부에서 재결합된 다음 가이더 팁과 다이 부싱 사이의 환형 랜드를 따라 이동합니다. 출구에서 용융물은 움직이는 도체 주위를 감싸고 냉각 구역으로 유입됩니다.

일반적인 크로스헤드는 다음 부분으로 구성됩니다.

• 헤드를 압출기 배럴 플랜지에 고정하는 본체 및 클램프 링
• 용융물 흐름을 안내하고 나누는 분배기(스프레더 또는 배플이라고도 함)
• 도체를 중앙에 지지하고 배치하는 코어 튜브라고도 하는 가이더 팁
• 단열재 또는 피복의 외경을 설정하는 다이 부싱
• 동심도 조정 중 팁 또는 다이 이동을 위한 방사형 및 축 조정 나사
• 온도 조절을 위한 히터 밴드 및 열전대 소켓
• 프로세스 모니터링을 위한 옵션 압력 및 온도 변환기 포트

이 어셈블리가 나사, 배럴 및 가열 시스템과 함께 어떻게 작동하는지 이해해야 한다면 당사의 압출기 구성요소의 상세한 분석 각 부분을 순서대로 설명합니다.

크로스 헤드가 생각보다 더 많은 것을 제어하는 이유

대부분의 공정 엔지니어는 스크류와 컴파운드에 예산과 관심을 쏟습니다. 크로스 헤드는 그다지 주목을 받지 못하지만 용융물이 도체에 닿기 전 마지막 밀리초 내에 물리적으로 용융물을 형성하는 유일한 구성 요소입니다.

동심도 및 최소 벽 두께

중심에서 벗어난 팁은 한쪽에는 얇은 벽을, 다른 쪽에는 두꺼운 벽을 생성합니다. 얇은 쪽은 전도체와 외부 표면 사이의 거리가 충분하지 않기 때문에 절연 테스트에 실패한 쪽입니다. 정상적인 라인 작동에서는 중심이 잘 잡힌 헤드가 케이블의 설계된 창 내부에 펼쳐진 두께를 유지합니다. 스프레드가 해당 창 밖으로 이동할 때 첫 번째 점검은 항상 가이더 팁과 다이의 기계적 중심 맞춤입니다.

센터링은 일회성 설정이 아닙니다. 작업자가 청소를 위해 헤드를 제거하거나 팁과 다이 세트를 변경할 때마다 센터링을 다시 확인해야 합니다. 가열 중 열 팽창으로 인해 팁 위치도 약간 이동하므로 좋은 헤드 디자인에는 헤드가 뜨거울 때 접근할 수 있는 조정 나사가 통합되어 있습니다.

용융 압력 및 온도 균일성

크로스 헤드는 열교환기이자 작은 압력 용기이기도 합니다. 용융물은 출력과 헤드 볼륨에 따라 헤드 내부에서 몇 초에서 1분 이상 소요될 수 있습니다. 그 시간 동안 사각지대에 있으면 분해되어 탄소로 변하고 나중에 케이블 표면의 얼룩처럼 느슨해지는 느리게 움직이는 재료 주머니가 생성됩니다.

다이에서 나오는 용융물 전체에 걸쳐 단지 몇 도의 온도 차이만으로도 벽 두께 균형이 바뀔 만큼 점도가 변합니다. 이것이 크로스 헤드의 가열 영역이 장식이 아닌 이유입니다. 각 구역은 독립적으로 제어되어야 하며 열전대는 히터 밴드의 외부 표면이 아닌 용융 채널에 가깝게 위치해야 합니다.

표면 마감 및 웰드 라인

용융물이 두 개의 채널로 분할되어 챔버에서 재결합하면 두 개의 유동 선단이 웰드 라인을 형성합니다. 제대로 융합되지 않은 웰드 라인은 분자 방향이 약간 다르며 케이블 표면에 무광택 줄무늬로 나타나는 경우도 있습니다. 랜드 길이, 진입 각도 및 용융 온도는 모두 두 전면이 얼마나 완벽하게 용접되는지에 영향을 미칩니다. 랜드 길이를 늘리거나 진입각을 줄이면 용융물이 다이에서 나오기 전에 결합할 시간이 더 길어집니다.

마모되거나 손상된 다이 가장자리는 케이블 전체 길이를 따라 이어지는 기계적 라인을 생성합니다. 온도 조절로는 라인을 제거할 수 없습니다. 유일한 해결책은 다이를 연마하거나 교체하는 것입니다. 팁에도 동일한 원칙이 적용됩니다.

절연 및 외장 라인에서 만날 수 있는 크로스 헤드 유형

크로스헤드에는 세 가지 기능적 제품군이 있습니다. 올바른 계열은 도체 표면에서 발생하려는 작업에 따라 달라집니다.

압력식 크로스 헤드

압력형 헤드는 다이를 도체에 단단히 고정시켜 용융물이 다이에서 빠져나오기 전에 압력을 받아 도체 표면과 접촉합니다. 이는 절연체와 도체 사이에 강한 접착력을 생성하므로 압력형 헤드가 PVC 절연 단일 전선 및 PE 절연 데이터 케이블과 같은 고체 절연 응용 분야를 지배하는 이유입니다.

튜브형 크로스 헤드

튜브형 헤드는 먼저 다이에서 빠져나온 다음 진공이나 공기압의 도움으로 도체 위로 끌어내려지는 용융 튜브를 생성합니다. 도체는 다이가 나올 때까지 용융물에 닿지 않습니다. 이 설계는 마찰을 줄이고 코어의 보상 속도가 용융 속도와 다를 수 있도록 합니다. 튜브형 헤드는 폼 구조가 그대로 유지되어야 하는 외장 라인과 폼 절연 라인에서 흔히 사용됩니다.

다층 공압출 크로스 헤드

다층 헤드는 2개 또는 3개의 용융 흐름을 동일한 헤드 본체에 공급하고 이를 단일 벽으로 결합합니다. 일반적인 3층 구조는 도체 스크린, 절연체, 절연 스크린을 한 번에 처리합니다. 다층 헤드는 바닥 공간과 통과 라인 길이를 줄이지만, 다이가 나가기 전에 한 층의 압력이 다른 층에 압력을 가하기 때문에 각 용융 흐름의 세심한 균형이 필요합니다.

90도 헤드와 45도 헤드라는 용어도 듣게 됩니다. 90도 헤드는 용융물을 직각으로 회전시키며, 이는 콤팩트하고 대부분의 단열재 직경에 잘 작동합니다. 45도 헤드는 보다 부드럽게 회전하며 회전 중에 찢어지거나 파손되는 경향이 있는 저용융 강도 화합물에 선호되지만 더 긴 몸체 길이와 더 복잡한 툴링 세트가 필요합니다.

재료 호환성으로 인해 크로스 헤드 디자인이 변경되었습니다.

하나의 크로스헤드가 모든 화합물을 잘 처리할 수는 없습니다. 각 재료군은 채널 형상, 표면 마감, 랜드 길이 및 부식 방지에 대한 고유한 요구 사항을 부과합니다. 헤드를 컴파운드에 맞추는 것은 나사를 맞추는 것만큼 중요합니다.

표는 명확한 패턴을 보여줍니다. 즉, 범용 헤드가 없습니다. 불소중합체 프로세서의 실제 예는 다음과 같습니다. FEP/PFA 고온 심선 절연 압출기 , 크로스 헤드는 내부식성 표면과 300°C 이상의 용융 온도에 적합한 가열 전략으로 설계되었습니다.

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구매하기 전에 크로스헤드 성능을 평가하는 방법

전체 압출 라인을 구매하든 기존 기계의 교체 헤드를 구매하든 동일한 승인 기준이 적용됩니다. 당신은 단지 금속 블록을 사는 것이 아닙니다. 툴링을 중앙에 배치하고 빠르게 청소하며 내부에서 일어나는 일을 모니터링하는 기능을 구매하는 것입니다.

1. 센터링 조정 범위: 사용 가능한 설계는 뜨거울 때 돌릴 수 있는 조정 나사를 사용하여 각 축에서 최소 /- 0.25mm의 반경 방향 이동을 제공합니다.
2. 툴링 변경 시간: 클램핑 및 센터링을 포함하여 절연 라인에서 팁과 다이를 완전히 교체하는 데 30분 미만이 소요됩니다.
3. 가열 영역 레이아웃: 용융 채널 가까이에 장착된 열전대 소켓이 있는 헤드에서 독립적으로 제어되는 영역이 2개 이상 있는지 확인하세요.
4. 계측 포트: 압력 및 온도 변환기 포트를 사용하면 배럴에서 추측하는 대신 실제 용융 상태를 모니터링할 수 있습니다.
5. 재료 및 표면 처리: 특히 고온 및 무할로겐 재료의 경우 습식 재료가 실행하는 화합물과 호환되는지 확인하십시오.
6. 분해 노력: 더 적은 수의 볼트, 표준 스패너, 깨끗한 내부 보어는 교대 변경 시 상당한 차이를 만듭니다.

구매자가 종종 놓치는 또 다른 점이 있습니다. 크로스 헤드는 전단 수준 및 체류 시간 측면에서 스크류 및 배럴과 일치합니다. 스크류 출력에 비해 헤드가 너무 작으면 용융물이 과열됩니다. 너무 크면 용융물이 너무 오래 방치되어 품질이 저하됩니다. 이것이 바로 많은 숙련된 구매자가 서로 다른 공급업체의 구성 요소를 혼합하는 대신 전체 압출 트레인을 평가하는 것을 선호하는 이유입니다. 예를 들어 불소중합체의 경우 불소중합체 압출에 다른 장비 접근 방식이 필요한 이유는 헤드에만 국한되지 않으며 이러한 차이점을 별도의 기사에서 다루었습니다.

일반적인 크로스 헤드 결함 및 이를 방지하는 방법

다이 라인

케이블 표면의 연속적인 미세한 선은 일반적으로 손상된 다이 가장자리, 손상된 팁 가장자리 또는 다이 랜드 옆에 박힌 작은 탄소 조각에서 발생합니다. 다이 라인은 회전할 때마다 정확히 동일한 각도로 반복되며 강한 램프 아래에서 쉽게 발견할 수 있습니다. 해결 방법은 헤드를 제거하고 돋보기로 모서리를 검사한 후 손상된 부분을 연마하거나 교체하는 것입니다.

탄소 반점 및 젤

단열재의 검은 얼룩은 거의 항상 헤드 내부의 재료 품질 저하로 인해 발생합니다. 분해는 용융물이 움직이지 않고 탄화되고 나중에 부서지는 막다른 구석에서 시작됩니다. 젤 입자는 유사한 기원을 가지고 있지만 녹지 않거나 가교된 물질에서 나옵니다. 예방책은 날카로운 모서리가 없는 헤드 형상과 고객이 불만을 제기한 후가 아닌 일정에 따라 진행되는 청소 절차입니다.

벽 두께 드리프트

시동 시 헤드가 올바르게 중앙에 위치했음에도 불구하고 몇 시간에 걸쳐 두께가 천천히 변하는 경우 원인은 일반적으로 열적 또는 기계적 문제입니다. 표류하는 히터 영역, 느슨한 팁 홀더 또는 마모된 베어링으로 ​​인한 나사 속도 변화는 모두 일반적인 원인입니다. 매 교대 시작과 중간에 헤드 정렬을 확인하면 긴 리젝트 케이블이 생성되기 전에 드리프트를 포착하는 데 도움이 됩니다.

용융 파괴

빠른 라인 속도에서 표면이 거칠고 물결 모양이 되는 경우, 원인은 대개 용융 파손입니다. 재료가 다이랜드보다 빠르게 유동하여 내부 응력을 완화할 수 있습니다. 랜드 길이를 늘리거나 공정 창 내 용융 온도를 높이거나 라인 속도를 줄이면 거칠기가 제거될 수 있습니다. 올바른 솔루션은 재료에 따라 다릅니다.

실제 생산 라인에 적용되는 실제 유지 관리 규칙:

• 착색된 화합물과 관련된 모든 작업 후에는 팁과 다이를 청소하십시오.
• 재조립하기 전에 돋보기를 사용하여 랜드 가장자리에 흠집이 없는지 검사하십시오.
• 일주일에 한 번 이상 히터 밴드 출력과 열전대 접촉을 확인하십시오.
• 사소한 종료 후에도 시작할 때마다 팁이 중앙에 있는지 확인하십시오.
• 호환되지 않는 재료를 전환할 때 올바른 퍼지 화합물을 사용하십시오.

이러한 규칙은 초보적인 것처럼 보이지만 대부분의 생산 라인에서 크로스 헤드는 나사보다 덜 주목을 받습니다. 나사와 동일한 방식으로 크로스 헤드를 처리하는 라인은 지속적으로 더 나은 형상을 생성합니다.

크로스 헤드는 전체 라인과 마찬가지로 작동합니다.

오래된 압출기에 장착된 새 크로스 헤드는 한 가지 증상을 해결하고 다른 증상을 유발할 수 있습니다. 크로스 헤드는 압출 라인의 다른 모든 부분과 상호 작용합니다. 스크류는 용융물을 공급하고 배럴은 열 입력을 제어하며 냉각 통은 동결점을 설정하고 테이크업 시스템은 도체의 장력을 제어합니다. 이 중 하나라도 균형이 맞지 않으면 헤드 자체가 완벽하더라도 크로스 헤드 출력이 잘못됩니다.

라인 시운전 중에 숙련된 엔지니어는 열 프로필부터 시작한 다음 나사 속도를 조정하고 크로스 헤드만 조정합니다. 또한 툴링을 조정하기 전에 헤드 입구의 용융 온도를 측정합니다. 왜냐하면 10도의 온도 차이로 인해 용융 점도가 너무 많이 변하여 툴링이 정확하더라도 센터링이 잘못된 것처럼 보이기 때문입니다.

PVC, PE 또는 폴리우레탄을 사용하는 절연 라인의 경우 실용적인 접근 방식은 스크류, 배럴 및 헤드가 하나의 시스템으로 설계된 압출기를 선택하는 것입니다. 다음과 같은 일치하는 절연 라인 PVC/PE/PP/PU 심선 절연 압출기 용융 체류 시간을 일정하게 유지하고 작업자에게 제어할 단일 매개변수 세트를 제공합니다.

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외장 압출은 다릅니다. 벽이 더 두껍고 라인 속도가 더 느린 경우가 많으며 재료의 용융 흐름 지수가 완전히 다를 수 있습니다. 피복을 위한 툴링과 헤드 형상에는 더 큰 분배 챔버와 다른 랜드 구성이 필요합니다. 우리의 세부 사항을 읽을 수 있습니다 와이어 및 케이블 외장 압출 지식 기반 저연, 가교, 열가소성 엘라스토머 및 폴리우레탄 외피 재료의 경우 특수 목적 옵션은 다음과 같습니다. LSZH/XLPE/TPE/TPU 전화선 칼집 압출기 기계 .

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자주 묻는 질문

케이블 공장 관리자와 프로세스 엔지니어가 크로스헤드 성능을 평가할 때 가장 자주 묻는 질문은 다음과 같습니다.

Q1. 압출 크로스 헤드의 주요 기능은 무엇입니까?

크로스 헤드는 용융된 폴리머를 도체 주위에 균일하게 분배하고 필요한 직경과 동심도로 절연체 또는 외장을 형성합니다. 이는 스크류의 직선 용융 흐름을 균일한 환형 흐름 프로파일로 변환합니다.

Q2. 크로스 헤드가 중심에서 벗어난 단열을 유발하는지 어떻게 알 수 있나요?

가장 얇은 지점이 항상 케이블 길이를 따라 같은 각도로 나타나는 경우 원인은 기계적인 것입니다. 가이더 팁이 잘못 정렬되었거나 팁 홀더가 마모되었거나 헤드 한쪽의 히터 출력이 고르지 않습니다. 얇은 점이 원주를 따라 움직이는 경우 냉각 또는 테이크업 부분에 원인이 있을 가능성이 높습니다.

Q3. 압력식 크로스헤드와 튜브식 크로스헤드의 차이점은 무엇입니까?

압력형 헤드는 다이가 나가기 전에 용융물을 도체에 밀어 넣어 강력한 접착력을 제공합니다. 튜브형 헤드는 다이 출구 이후 도체 위로 끌어당겨지는 튜브를 형성합니다. 이는 도체를 보호하고 피복 및 발포 절연체에 선호됩니다.

Q4. 하나의 크로스헤드로 PVC, PE, FEP를 처리할 수 있나요?

동일한 툴링을 사용하는 것은 아닙니다. 각 재료군에는 서로 다른 흐름 형상과 표면 처리가 필요하며 작동 온도 범위도 완전히 다릅니다. 표준 PVC 헤드에서 FEP를 실행하면 부식 및 심각한 표면 결함이 발생할 위험이 있습니다.

Q5. 크로스헤드는 얼마나 자주 청소해야 합니까?

색상을 변경할 때마다 그리고 호환되지 않는 재료를 전환할 때마다 헤드를 청소하십시오. 일반적인 생산에서는 예정된 각 유지 관리 기간 동안 내부 표면을 검사하고, 툴링을 변경할 때마다 팁과 다이 가장자리를 확인하십시오.

Q6. 새로운 크로스헤드가 있는 라인을 구입할 때 무엇을 확인해야 합니까?

센터링 조정 범위, 툴링 변경 시간, 가열 영역의 수와 위치, 압력 및 온도 변환기 포트의 가용성, 헤드 본체의 젖은 재료, 예비 팁 및 다이의 가용성을 확인하십시오.

최종 테이크아웃

압출 크로스 헤드는 라인의 작은 부분이지만 완성된 케이블의 형상을 설정하는 부분입니다. 동심도, 벽 두께 퍼짐, 표면 품질, 심지어 유전 장애 위험까지 헤드까지 추적됩니다. 나사 및 화합물과 동일한 수준의 주의를 기울이십시오.

새로운 라인을 평가할 때 공급업체에 헤드 사양(조정 범위, 가열 영역, 부식 방지 및 툴링 변경 시간)을 문의하십시오. 이러한 세부 사항은 모터 출력 정격보다 라인의 실제 성능에 대해 더 많은 것을 알려줍니다.