La scelta degli stampi è di fattore di rilevante importanza nel corretto processo di estrusione, sia in termini di calcolo delle dimensioni per il cavo/filo da produrre che in termini della conformazione geometrica e processuale.
Gli stampi, sia guidafili che filiere, possono essere classificati in base a caratteristiche costruttive, geometriche e processuali
CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE
Per quanto riguarde le caratteristiche costruttive possiamo differenziarli in base alla modalità di fissaggio, che per i guidafili può essere ad innesto conico o avvitato dal fronte testa o a innesto cilindrico dal retrotesta o in base al modo e materiale con cui vengono realizzati. Possono essere classificati in base al materiale con cui sono stati prodotti.
I materiali con cui è possibile realizzare i guidafili e filiere sono i seguenti.
Acciaio AISI304 o AISI316
Di bassa applicazione, ma normlmente utilizzati per evitare deformazioni nella zona di innesto del guidafilo.
Acciaio Bonificato
- Acciai da standard da bonifica
- Inossidabili da tempra tipo AISI 420-X20Cr18, AISI 420B-X30Cr18, Stavax, etc
Acciaio Nitrurato
41CrAlMo7, 34CrAlNi7, 34CrAlMo7, Impax, etc.
Carburo di Tungsteno o Widia (dal tedesco Wie Diamant: come il diamante).
La scelta del tipo di carburo di tungsteno viene fatta in base alle esigenze produttive ed al processo in oggetto. La tipologia di carburo utilizzato (K01 – K05 – K10 – K20 – K30 – K40) incide sulla qualità dei guidafili e delle filiere, sul loro costo, sulla resistenza all’usura e quindi sul loro tempo di vita.
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CARBURO DI TUNGSTENO |
DUREZZA HV |
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K01 |
1800 |
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K05 |
1750 |
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K10 |
1700 |
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K20 |
1600 |
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K30 |
1450 |
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K40 |
1295 |
Non tutti I guidafili e le filiere in carburo sono della stessa qualità! La qualità è funzione del tipo di Carburo utilizzato e dalle relative lavorazioni.
Acciaio con Inserto in Carburo di tungsteno
L’inserto viene posizionato nel guidafilo/filiera bonificato mediante processo di brasatura o per interferenza meccanica. La scelta del processo di fassaggio è funzione delle dimensioni dell’ inserto (a sua volta funzione delle dimensioni del filo/cavo) e delle temperature di lavoro. Diversi tipi di inserti possono essere realizzati e istallati, sia in termini di materiale, in base alla resistenza all’usura o abrasione richiesta) che di forma e dimensioni.
Acciaio con inserto in diamante
L’inserto di diamante è inserito in guidafili/filiere normalmente non temprate.
Acciaio con Trattamento PVD (Physical Vapour Deposition), etc.
I trattamenti PVD aumentano la durezza superficiale del componente (microdurezza), abbassano il coefficiente di attrito e possono essere realizzati utilizzando diversi materiali e diversi substrati in:
Nitruro di Titanio (TiN)
- Nitruro di Cromo (CrN)
- Nitruro di Zirconio (ZrN)
- Carbonitruri di Titanio (TiCN)
- Carobitruri di Cromo (CrCN)
- Carbonitruri di Zirconio (ZrCN), etc.
Scelti in base alle esigenze applicative.
Hastelloy
Normalmente usato per processare materiali fluorurati garantendo una elevata resistenza alla corrosione e ossidazione. La scelta va fatta in base a:
- Tipologia e caratteristiche del conduttore/filo o della fibra
- Caratterstiche del compound
- Processo produttivo
- Velocità di produzione
- Dimensioni degli stampi e del cavo/filo
- Tolleranze necessarie in termini di diametro, ovalizzazione e concentricità
- Necessità operative
CARATTERISTICHE GEOMETRICHE E PROCESSUALI
I guidafili e filiere possono essere suddivisi anche in base alla loro forma e caratteristiche geometrico-processuali: semi-compressione, compressione, tubo, semi-tubo, misto.
La scelta è anche funzione del tipo compound da processare e dal tipo di processo (isolamento, riempimento, guaina, jacketing, etc.)
Associata alla tipologia geometrico-processuale, abbiamo la camera stampi o camera di flusso, ossia le dimensioni e la forma della camera di flusso del materiale plastico.
Ciò incide sul valore di pressione in estrusore, sulla pressione sul filo, sull’adesione del materiale plastico sul filo o cavo e sulla qualità del prodotto finito,
In conclusione, due coppie di stampi aventi le stesse dimensioni in termini di diametro, possono avere differenti camere di flusso e conseguentemente avere diversi effetti su, tra l’altro, qualità e caratteristiche del prodotto, pressione di lavoro, qualità superficiale. Ciò perché possono avere 2 differenti camere di flusso con altrettanto diverse variazioni della stessa.
Ovviamente la camera di flusso deve avere una sintonia e coerenza geometrica e cinetica con il calcolo dei convogliatori (Convogliatore principale e anelli porta filiere) e del relativo “gap di travaso”.
La camera di flusso, oltre ovviamente alle dimensioni dei canali di ingresso, di distribuzione e pompaggio dei convogliatori e alle dimensioni degli stampi, ha un impatto predominante sul valore della pressione di lavoro (oltre che sulle caratteristiche del cavo anche in termini di qualità superficiale). Ovviamente la pressione di esercizio è altresì dipendente dalle caratteristiche e conformazione della vite di estrusione e del cilindro di estrusione che, assieme alla velocità di rotazione della vite, agiscono sulla viscosità del polimero in entrata testa di estrusione.
Il valore limite di pressione in produzione è funzione delle caratteristiche progettuali dell’estrusore, dei suoi componenti e della testa ma altresì dipendente da fattori processuali, quali dimensioni del cavo/filo, reologia del materiale plastico da estrudere, etc.
Un eccessivo valore di pressione incide su:
- qualità del cavo prodotto;
- velocità massima di produzione;
- rampa di accelerazione della linea;
- surriscaldamento del compound;
- deformazione di componenti della testa, aperura delle ganasce di collegamento estrusore testa, che possono portare a perdite di plastica dai relativi accoppiamenti;
- usura precoce della vite di estrusione, dei convogliatori, anelli, etc.;
- sicurezza dell’operatore, potendo generare rotture delle ganasce, raccordi, etc, o addirittura esplosioni in funzione della cinetica di innalzamento delle pressioni e del laro valore.
In conclusione è molto importante la scelta degli stampi in termini di dimensioni del foro guidafilo e filiera, ma altrettanto importante è la scelta del materiale e la sua qualità per garantire una elevata resistenza all’usura e conseguentemente una costante qualità del cavo.
