Нагрев заготовок

НАГРЕВ ЗАГОТОВОК

Разогрев заготовок перед термоформованием

Особенности нагрева ИК-излучателями

Термическое формование заготовки из пленочных или листовых полимерных материалов нагревает материал до температуры формовки, в большинстве случаев с помощью инфракрасных (ИК) излучателей [17].

Особенности этих излучателей заключаются в том, что не все распространенные излучатели инфракрасного типа, такие как керамические, кварцевые, галогенные, в одинаковой степени способны качественно произвести нагрев всевозможных материалов и заготовок. В идеальном случае эмиссионный спектр излучателя должен соответствовать спектру поглощения обрабатываемого материала заготовки.

Одним из основных факторов для термического формования является предварительный прогрев заготовки до температуры, которая необходима при формовке. Для того чтобы обеспечить наилучшую экономичность процесса формовки, должно осуществляться следующее требование: минимальное отведенное время с максимально возможной равномерностью прогрева заготовки по всему объему. При формовании материалов с повышенными показателями толщины нужно также следить за тем, чтобы градиент температуры по всей толщине заготовки не оказался излишне большим (на рис. 5.1 приведен пример температурного поля прогрева листовой заготовки). Только при этом условии возможны получение изделия с четкими контурами и сведение к минимуму остаточных напряжений в формованном изделии.

Чаще всего при термическом формовании применяется инфракрасный нагрев заготовок, который основан на поглощении материалом электромагнитной энергии ИК-излучения и ее переходе в тепловую энергию в материале заготовки. Диапазон ИК-излучателей в формовочных термических машинах широк, используются керамические, кварцевые и так называемые «светлые», или, иначе, галогеновые, излучатели с различными диапазонами длины волны генерируемого инфракрасного излучения.

Пример торцевого термополя нагрева листовой заготовки

Рис. 5.1. Пример торцевого термополя нагрева листовой заготовки

Необходимо отметить, что материал полимерного происхождения поглощает излучение в своем определенном диапазоне волны. То есть его поглощающая способность является такой же неповторимой, как отпечаток пальца человека. Это означает, что она изменяется при малейших колебаниях толщины, цвета заготовки и вида содержащихся в материале добавок, а также других факторов. Поэтому конкретная длина волны испускаемого ИК-излучения в значительной степени влияет на эффективность нагрева: чем в большей степени длина волны излучения соответствует спектру поглощения нагреваемого материала, тем быстрее и с меньшими затратами энергии — при одинаковой интенсивности энергии излучателя (кВт/м2) — протекает процесс нагрева.

К наиболее применяемым ИК-нагревательным излучателям, используемым при термоформовании изделий, можно отнести следующие:

  • • керамические излучатели, которые входят в группу средневолновых излучателей с высокой долей длинно- и коротковолнового излучения;
  • • излучатели из искусственного кварца (в дальнейшем — кварцевые излучатели), также являющиеся средневолновыми излучателями, но с более высокой долей средневолнового и меньшей долей длинноволнового излучения по сравнению с керамическими излучателями;
  • • «светлые», или, иначе, галогеновые, излучатели с очень высокой долей коротковолнового, низкой долей средневолнового и очень малой долей длинноволнового излучения.

Конкретный излучатель причисляется к группе коротко-, средне-или длинноволновых ИК-излучателей в зависимости от позиции максимума кривой его эмиссионного спектра. При этом можно отметить, что мощность излучателя в коротковолновом диапазоне автематически повышается по мере снижения его мощности в длинноволновом диапазоне, а мощность длинноволнового керамического излучателя увеличивается при снижении его мощности в коротковолновом диапазоне. Как указывалось выше, чем в большей степени соответствуют друг другу полимерный материал и излучатель, тем меньше будет удельное потребление энергии (кВт • ч/кг) при нагреве заготовки до температуры формования.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >