在线检测塑料管材的偏心与壁厚

作者:文/福州西科拉电子科技有限公司 文章来源:PT《现代塑料》2013年9月刊 发布时间:2013-09-24

在管材挤出生产中,由于无法实时在线测量管材的偏心和壁厚,许多管材生产商刻意增加管材最薄点的壁厚,从而造成原材料的浪费。随着西科拉(SIKORA)公司的X-RAY6000在线偏心、壁厚检测系统的问世,这一问题得到解决。借助于该系统,管材生产商能够对管材的偏心和壁厚进行精确的非接触式在线检测与控制,这不仅对于产品品质的控制具有重要意义,而且也为生产企业带来了巨大的经济效益。

偏心、壁厚控制的重要性及所带来的高效益

塑料管材的壁厚、偏心和外径是标定塑料管材产品质量的重要技术参数,管材外径的壁厚偏差不仅给安装带来了困难,也会造成材料的严重浪费,而壁厚的偏心过大将影响管材的耐压强度和使用安全性。在这三者中,管材产品的偏心量是最重要的参数,如果没有很好地控制管材的偏心状态,就不能很好地控制壁厚,从而也将会影响所需要控制的外径数值。

图1 正常管材与偏心管材的比较

如图1a所示,假设需要控制的管材的最小壁厚为2mm,即在完全没有发生偏心的情况下,所要制得的管材的平均壁厚为2mm。若在生产过程中管材发生了偏心(如图1b所示),那么在同样的内外径的情况下,虽然管材的平均壁厚仍然是2mm,但此时管材的最小壁厚已经变为1.8mm,远低于需要控制的2mm。这时,为了保证达到最小壁厚为2mm的要求,在生产过程中就必须增大壁厚(如图1c所示),但是这也相应地增加了管材的平均壁厚,从图1c中可以看出壁厚的最厚点达到了2.4mm,此时管材的平均厚度变成了2.2mm。

图2 如果能将管材的壁厚减少80μm,一年可能节约材料成本多达100万元

由以上可知,若偏心状态没有控制好,通过平均壁厚控制是无法对产品品质进行最佳控制的,同时也势必造成挤出材料的浪费。这里可以通过简单的计算作一估算:假定管材的平均壁厚为2mm,管材生产线上挤出机的出胶量为500kg/h,生产线的运行时间为4000h/年(即每天约运行10h),材料的价格为1.25万元/t。如果能将管材的壁厚减少80μm,可估算出材料的节省比例约为4%(80μm/2mm),那么一年就可节约材料成本多达100万元(如图2所示)。而在实际生产过程中,许多厂家在材料使用上可节省的比例是超过这个数值的,也就是说,对于管材的壁厚在确保产品品质的基础上进行行之有效的控制,其对成本的控制收效将是十分显著的——尤其对于那些产能较大,材料消耗较多的生产商来说更是如此。

X-RAY 6000:偏心、壁厚检测技术

在管材生产中,如何及时精确地获得生产线上管材的偏心、壁厚和外径状态,是非常令管材生产商们头疼的一件事情,他们迫切希望可以有一种操作系统能够快速便捷地在线检测与控制管材的偏心壁厚。为此,西科拉(SIKORA)公司开发出了在线偏心、壁厚检测系统X-RAY6000。该壁厚检测系统可以像外径检测仪一样安装于生产线上,且无需配备水槽,操作使用也非常简便(如图3所示)。

图3 X-RAY6000在线偏心、壁厚检测系统用于管材生产线

X-RAY6000系统采用了非接触式的检测原理,运用独有的射线式回归分析技术,通过两个轴向上的X射线瞬间曝光成像技术,即可以在很短的时间内获得管材的壁厚、偏心和外径数据,而且检测过程中无需考虑材料的吸收率,从而提高了检测的精确度。由于曝光的时间很短,生产线上管材的抖动也不会对检测产生任何影响。检测时获得的偏心壁厚数据,经由X-RAY6000系统的可视化界面显示出来,可成为操作者进行生产调整的依据。

该系统具有无需校准、不受管材抖动影响,以及完全非接触式测量等性能优势。其良好的生产线兼容性和检测稳定性,使其适用于多种管材产品的生产检测。

与实验室状态下的最终检测相比,X-RAY6000提供的在线检测数据为生产线上的实时在线监控提供了有效的检测数据保障。X-RAY6000在生产线上的应用,可确保生产商在管材生产过程中对产品进行持续的在线品质控制,而无需离线的品质控制。同时,通过该系统的应用,可将管材的壁厚控制在理想值,从而在确保产品品质的同时减少了材料的消耗,并且显著提高了生产效率。

图4 X-RAY6000 BASIC

X-RAY6000的两种型号

西科拉公司的X-RAY6000测量系统具有两种不同的配置类型。如果用户只需测量单层结构管材的壁厚、偏心及外径,或者只对多层管材的外层进行检测,可选择X-RAY6000 BASIC;而需要测量多达3层结构类型的管材产品,则可选择X-RAY6000 PRO系列。

X-RAY6000 BASIC(如图4所示)在测量头上配备了7"彩色触摸屏显示器,用以显示仪器的测量数值。通过触摸屏可对仪器进行直观的操作。另外,该仪器还可以与操作系统ECOCONTROL600、1000和6000配合使用,以实现对生产线的自动反馈控制,再通过对生产线速度或挤出机转速的控制,将管材参数控制在标称值的公差范围内。

图5 X-RAY6000 PRO配备了22"彩色触摸屏显示器

X-RAY6000 PRO系列可用于最多3层结构管材的壁厚、偏心、外径及椭圆度的检测。该系列测量系统包含带有立式22"彩色触屏显示器的数据处理系统ECOCONTROL6000(如图5所示)。ECOCONTROL6000可实现通过触摸屏进行简便的操作,所有测量数值、趋势图及统计学数据都以数字及图形的形式显示,且所有连接的仪器都能以生产线布局图的形式得到总览显示(如图6所示)。

图6 生产数据清晰地显示在X-RAY6000 PRO的22"立式宽屏显示器上

结语

长期以来,在管材挤出生产线上,由于无法实时在线测量管材的偏心和壁厚,只能在启车阶段进行壁厚的调整,直到整个生产结束再进行一次检测;同时,因为管材生产过程总会存在一定的波动,造成较大偏心,可能导致最薄点不符合质量要求。因此,许多管材生产商为保证管材壁的最薄点符合质量要求,都刻意地增加管材的壁厚。这样虽然保证了产品符合标准,却不可避免地带来原材料的浪费。然而现在,借助于西科拉公司的X-RAY6000在线偏心、壁厚检测系统,管材生产商能够对管材的偏心和壁厚进行精确的非接触式在线检测与控制,这不仅对于产品品质的控制具有重要意义,而且也为生产企业带来了巨大的经济效益。

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