ملخص
تعريف الأنبوب
هناك تعريفات مختلفة ترتبط عادةً بالصناعات المختلفة (السباكة، وخطوط نقل الغاز، والمشروبات، والطب، والتعدين، وما إلى ذلك). التعريف الشائع للأنبوب هو أنه صلب، مجوف، طويل وأكبر قطرًا من الأنابيب. الأنابيب متشابهة بشكل أساسي باستثناء أنها مرنة وأصغر قطرًا، حتى {{0}}.13 مم (0.5 بوصة) أو بجدران رقيقة حتى 15 سم (6 بوصات).
الأجهزة الرئيسية لخطوط بثق الأنابيب
تبدأ العملية الأساسية المباشرة (أو القطار) لإنتاج الأنابيب بمناولة المواد في اتجاه مجرى النهر من الطارد، والطارد والقالب، وأجهزة المعايرة الخارجية والداخلية لمساحة المقطع العرضي للأنابيب، وإذا لزم الأمر استخدام ضغط الهواء أو النيتروجين و/أو الفراغ، وجهاز قياس سمك الجدار، وخزان التبريد، والقطع التلقائي باستخدام معدات المنصات للأنابيب الصلبة أو وحدة اللف للأنابيب المرنة. يمكن أن يتضمن الخط جهاز وضع علامات، وجهاز اختبار، وما إلى ذلك. ومن المتطلبات المهمة تبريد المادة المبثوقة بسرعة إلى حد ما بالقرب من القالب مع الحفاظ على التحكم في الأبعاد والخصائص.
أهم المعدات المستخدمة في عملية بثق الأنابيب والمقاطع
مثال على خط أنابيب البثق الكامل
نظام معايرة للبثق
- تُظهر الصورة أعلاه نظام معايرة لخط بثق الأنابيب أو الأنابيب. يُظهر الرسم التخطيطي الموجود في الجزء العلوي الأيسر معايرة خزان التفريغ باستخدام حمامات مائية متتالية يتم التحكم في درجة حرارتها حيث (أ) هو قالب الأنابيب، (ب) التفريغ باستخدام الأقراص، (ج) حمامات مائية متتالية ذات منطقة ساخنة، و(د) ساحب الإقلاع كاتربيلر. يُظهر الرسم التخطيطي الموجود في الجزء العلوي الأيمن معايرة الضغط باستخدام حشوة سدادة مع تبريد برذاذ الماء حيث (أ) هو قالب الأنابيب، 03) معايرة مبردة بالماء (الشكل 13.101، (ج) تبريد برذاذ الماء، (د) ساحب الإقلاع كاتربيلر، و(هـ) حشوة سدادة للاحتفاظ بالضغط الداخلي الذي يساعد في التحكم في القطر الخارجي والقطر الداخلي للأنابيب. يُظهر الرسم التخطيطي الموجود في الجزء السفلي مثالاً لتحديد حجم الضغط التفاضلي للأنابيب المرنة.
- إذا كان هناك طلب إنتاج كافٍ وكان الطارد لديه القدرة على الإنتاج، فمن الشائع استخدام قوالب متعددة، حيث ينتج كل قالب أنبوبًا يكون عادةً بأحجام مختلفة.
مخطط مبسط لبثق الأنابيب
المواد البلاستيكية المستخدمة في عملية البثق
إن الاستهلاك الأكبر والأهم هو من مركبات PVC التي تستهلك ضعف ما تستهلكه مركبات HDPE. ومن بين المركبات الأخرى التي تستهلك من أعلى إلى أدنى استهلاك، مركبات ABS، وPS، وTPE، وPC، وPPO/PPE، وPA، وسبائك ABS، وPOM، وPB، وPVDF. وتندرج مركبات CPVC ضمن مجموعة PVC، بينما تندرج مركبات XLPE ضمن مركبات HDPE.
البثق لمعالجة PVC
فيما يتعلق بمركبات البولي فينيل كلوريد، تستخدم آلة البثق ذات اللولب الواحد بشكل أساسي الشكل الحبيبي ولكنها تستطيع أيضًا معالجة المساحيق والرقائق. أما آلات البثق ذات اللولب المزدوج فتتعامل بشكل أساسي مع المساحيق. تسمح مخاليط البولي فينيل كلوريد الجافة للمعالج بالاستفادة من استخدام تركيبات التركيب الخاصة به والتي من شأنها أن توفر مزايا من حيث التكلفة.
البثق لمعالجة البولي إيثيلين عالي الكثافة
يستخدم البولي إيثيلين عالي الكثافة في تطبيقات مختلفة، مثل خطوط أنابيب الغاز والمياه المضغوطة التي تتطلب قوى ميكانيكية عالية. عند معالجة البولي إيثيلين، فإنه يتطلب التشغيل عند أدنى درجات حرارة ذوبان ممكنة مع الحفاظ على مستوى عالٍ من التجانس الحراري الميكانيكي في المصهور.
البثق لمعالجة النايلون
يتم بثق النايلون العام عند أقل درجة حرارة انصهار ممكنة لتوفير اللزوجة الكافية للذوبان وتقليل التدهور الحراري. يجب الحرص على بدء تشغيل البثق مع نهاية الإخراج الخاصة به عند درجات حرارة تبلغ -4-10 درجة (25-50 درجة فهرنهايت) فوق نقطة انصهاره.
البثق لمعالجة TPUR
إن صلابة ومرونة وخصائص درجات الحرارة المنخفضة لمطاط البولي يوريثان (TPUR) تجعله مناسبًا للأنابيب والخراطيم المقواة وغير المقواة. تشمل الاستخدامات خراطيم الحريق خفيفة الوزن،
أنابيب غير مقواة لنظام هوائي منخفض الضغط، وما إلى ذلك.
عند معالجة بلاستيك البوليستر TP، يعد التحكم في درجة حرارة الذوبان أمرًا مهمًا. إذا كانت مرتفعة للغاية، فقد يؤدي ذلك إلى تقليل قوة الذوبان بشكل كبير.
ستكون النتيجة سمك جدار غير منتظم. يمكن أن تؤدي درجة حرارة الانصهار المنخفضة جدًا إلى تشطيب رديء للأنبوب وأبعاد غير متساوية وخطوط لحام.
وتعتبر درجات حرارة حمام الماء هي الأكثر أهمية لأن البلاستيك البوليستر عبارة عن مادة بلورية ذات نطاق ضيق نسبيًا من الذوبان والتجميد.
البثق لإضافة الحشوات
توفر الحشوات والتعزيزات وسيلة لتغيير وتحسين أداء البلاستيك أثناء المعالجة وأيضًا أثناء الخدمة. ربما
السبب الأكثر أهمية لاستخدامها يتعلق بتوفير تكلفة المركب البلاستيكي. أكثر الحشوات شيوعًا المستخدمة هي كربونات الكالسيوم والتلك وكبريتات الباريوم وغبار الخشب. رقم واحد في حشوات التعزيز هو ألياف الزجاج القصيرة 13، 431. أيضًا، فإن إضافة الحشوات والتعزيزات إلى مواد TI المختلفة يوفر مكاسب مماثلة.
خصائص المعالجة
بثق مسار العملية
يتم تصنيع معظم الأنابيب عن طريق البثق المباشر، في خط واحد مع اتجاه البثق، أو القالب، أو جهاز القياس أو المعايرة أو الخزان (الشكل 1.1)، أو الماء
خزان التبريد (الشكل 1.2)، الناقل (الشكل 1.3)، القاطع، إذا لزم الأمر، ومعدات الإزالة في نهاية الخط.
طرق تحديد حجم الأنابيب المستخدمة في عملية البثق
هناك تقنيات مختلفة تستخدم للتحكم في حجم الأنبوب ومعايرته. بشكل أساسي، هناك التدفق الحر المستخدم عادة للأنابيب الصغيرة والبعض الآخر يستخدم أجهزة/قوالب تحديد الحجم والتي تعد في الأساس أجهزة معايرة كما هو موضح في الشكل 1.4-1.5.
1.1 مثال على خزان تحديد الحجم المفرغ من الهواء من شركة Gatto/Conair
1.2 مثال على خزانات المياه والرش من Gatto/ Conair.
تُستخدم طرق المعايرة في أغلب الحالات بالاشتراك مع نظام تبريد خزان/حوض مائي متداول. والميزة الرئيسية هي أن القالب المبثوق الناعم القابل للتشكيل يتم سحبه لأسفل أو ضغطه بواسطة الفراغ و/أو ضغط الهواء على جدار جهاز القياس/المعايرة.
يمكن استخدام النيتروجين بدلاً من الهواء. وفي الوقت نفسه، يتم تبريد المادة المصهورة الساخنة. وبغض النظر عن النهج المستخدم، فإن الهدف هو استخدام أقل قدر ممكن من البلاستيك، واستخدام ما هو مطلوب فقط.
1.3 مثال على ناقل الوجبات الجاهزة من شركة Gatto/Cnair
1.4 مقاسات الأنابيب
1.5 أنظمة تحديد المقاسات المتطورة
● أنظمة تحديد المقاسات للبثق
يوضح الشكل 1.5 أنظمة قياس مختلفة مع: (أ) قياسات/معايرات حوض الفراغ، باستخدام أقراص معايرة؛ (ب) قياسات/معايرات حوض الفراغ، باستخدام غلاف غلاف مثقب؛ (ج) نظام قياس/معايرة يجمع بين الماء المتحكم فيه (درجة الحرارة والضغط) والفراغ المتحكم فيه؛ و(د) قياس/معايرة الفراغ فقط (شكل الملف الشخصي وليس الأنبوب).
توجد أنماط مختلفة من الألواح أو الأقراص أو الأكمام المستخدمة لتحديد حجم أو معايرة الأنبوب. ويمكن تكديس الألواح و/أو الأقراص.
يجب أن يحتوي كل منها على فتحات مثقوبة بدقة، وعادة ما تكون مدببة الشكل، لتلائم تكوين القطر الخارجي للأنبوب الذي يجب أن يتوافق مع نسبة السحب. وعادة ما يتم تكبير هذه الفتحات للتعويض عن الانكماش النهائي للغاز المبثوق بعد تبريده وربما الانكماش الإضافي بعد التخزين. توفر المسافة بينها وسيلة بسيطة لضبط النظام المكدس لتلبية نسبة السحب. مع نظام الأكمام، كما هو موضح في الشكل 1.5، يتم استخدام تصميمات مختلفة يمكن أن تتضمن فتحات للسماح للماء و/أو ضغط الهواء التفاضلي بالتلامس.
● وحدة القطع للبثق
من الجوانب المهمة الأخرى في خط البثق هو القطع الدقيق للأنبوب عندما لا يكون ملتفًا حول بكرة لف. لتلبية المتطلبات المختلفة، نظرًا لأن خصائص البلاستيك تؤثر على كيفية قطع الأنبوب، تتوفر قواطع مختلفة تتحرك بسرعة الخط أثناء عملية القطع. بعد القطع، تعود بسرعة إلى موضعها الأصلي لإجراء القطع التالي للأنبوب.
مثال على ذلك هو القاطع الكوكبي ذو الطول الثابت
تحسين عملية البثق
من الضروري اختيار طول نظام معايرة التبريد هذا بشكل صحيح. إذا كان الطول قصيرًا جدًا وكان الأنبوب المبثوق لا يزال طريًا، فقد يتشوه الأنبوب بسهولة. ومع ذلك، إذا كان نظام التبريد أطول من اللازم، فإن الاحتكاك بين البلاستيك والمعدن يزداد وسيكون سحب الأنبوب عبر الجهاز أكثر صعوبة أو يتسبب في توقف الخط.
يتم تحديد طول حوض نظام التبريد أو وحدة القياس بشكل تعسفي في الممارسة العملية أو بناءً على الخبرة. إذا لم يكن التبريد مرضيًا، فيجب زيادة معدل تدفق المياه المطلوب (بتكلفة). إذا كان طويلاً جدًا، يتم إهدار المياه.
قوالب البثق
الميزات المهمة لنظام القالب هي كما يلي: (1) تم تصميم محول الطارد والقالب لاستهداف تدفق ذوبان انسيابي سلس؛ (2) يجب أن تكون العناكب/شبكات الدعم للقضيب ذات شكل متماثل ناعم (شكل جناح/انسيابي) تبدأ وتنتهي بالقرب من حواف السكين؛ (3) يجب تقليل مساحة احتجاز العناكب؛ (4) يجب أن تكون مساحة المقطع العرضي بين العناكب الداعمة للقضيب أكبر بثلاث مرات على الأقل من مساحة المقطع العرضي للحلقة/الحلقة؛ (5) يجب أن تتناقص قناة الاقتراب إلى الأراضي الموازية النهائية (نسبيًا) تدريجيًا للحفاظ على ضغط المصهور والمساعدة في لحام تيارات المصهور معًا بعد مرور العناكب المغزلية؛ (6) يجب أن تكون أراضي القالب طويلة بما يكفي لممارسة ضغط خلفي على المصهور والمساعدة في التخلص من خطوط اللحام؛ (7 أ) يجب أن يكون طرف القضيب ومستوى وجه القالب في خط واحد؛ (7ب) إذا كان المغزل بارزًا أو غائرًا، فقد تكون علامات السحب واضحة في فتحة الأنبوب المبثوق؛ (7ج) يجب تجنب علامات السحب لأن العديد من المواد البلاستيكية حساسة للغاية للتشقق؛ (8أ) يجب أن تكون هناك أحكام لتطبيق الهواء من خلال المغزل أو بدلاً من ذلك غرفة فراغ للاستخدام مع أجهزة تحديد الحجم؛ (8ب) عادةً ما تكون الفتحة التي يسهل الوصول إليها بقطر حوالي 6.4 مم (0.25 بوصة) كافية؛ (812) أثناء المعالجة، احرص على إبقاء هذه الفتحة نظيفة، ولا يجب سدها جزئيًا أو كليًا؛ و(9) يجب أن تكون القالب محكمة بما يكفي لمنع التسرب، ولكنها حرة بما يكفي لتحريكها للتعديلات.
تطبيقات خطوط الأنابيب المبثوقة
هناك العديد من الطرق المختلفة التي تستخدم بها منتجات الأنابيب في نقل السوائل والغازات والمواد الصلبة وما إلى ذلك. ويمكن تشكيلها لتوفير الزخارف ودعامات الأمان وما إلى ذلك.
خط إنتاج أنابيب الري ذات المدخل الدائري بالتنقيط
