Kolec i ustnik do wytłaczania przewodu paliwowego fi 6,3 mm, ścianka 1,35 mm – dobór narzędzi PA12, NBR

Pytanie

jaki kolec i ustnik wybrać aby wytłoczyć przewód paliwowy o średnicy fi 6,3 +/-0,1 i grubości ścianki 1,35+/-0,2.

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Dla większości przewodów paliwowych Ø 6,3 ± 0,1 mm / t = 1,35 ± 0,2 mm praktyczny „punkt startu” narzędzi to:
  • kolec (trzpień) Ø 3,45 – 3,55 mm
  • ustnik (matryca) Ø 6,15 – 6,25 mm
• Właściwą parę dobiera się iteracyjnie po pierwszych próbach, korelując pęcznienie (die-swell) i współczynnik rozciągania (DDR) z konkretną mieszanką i linią produkcyjną.

Kluczowe punkty

1. Nominalne ID gotowego przewodu: 3,6 mm.
2. Mandrel mniejszy od ID o 0,05-0,15 mm ułatwia stabilny przepływ.
3. Matryca zwykle 1–2 % mniejsza (termoplasty z kalibratorem) lub 0–5 % większa (gumy) od Ø wyrobu.
4. Konieczne są próby technologiczne i pomiar SPC/DSR.

Szczegółowa analiza problemu

1. Charakterystyka procesu

Przewody paliwowe wytłacza się trzema dominującymi technikami:
a) termoplastyczna ekstruzja PA12/PA11/ETFE z kalibratorem próżniowym,
b) ko-ekstruzja wielowarstwowa (np. PA/EVOH/PA) – ten sam schemat doboru,
c) wytłaczanie mieszanek gumowych (NBR/CSM/FKM) z późniejszą wulkanizacją w ciągu CV.

Każda technologia ma inny bilans pęcznienia (Sr) i rozciągania (DDR).

2. Obliczenia wstępne (PA12 jako wariant najczęstszy)

• ID_final = 6,3 – 2 × 1,35 = 3,6 mm
• Założyć DDR = 2,0; Sr = 1,02

Pole gotowego pierścienia:
\[ A_f = \frac{\pi}{4}(6,3^2-3,6^2)=21,0\;{\rm mm}^2 \]

Pole szczeliny narzędzia:
\[ A_t = A_f \times DDR = 42,0\;{\rm mm}^2 \]

Stosunek D_mat / D_pin = 6,3 / 3,6 = 1,75

Rozwiązując układ:
D_pin ≈ 3,5 mm → D_mat ≈ 6,15 mm (zaokrąglone do setnych).

3. Obliczenia wstępne (guma NBR)

Praktyka warsztatowa (źródło on-line – wątek elektroda.pl) potwierdza:

• trzpień 3,2–3,4 mm,
• matryca 6,3–6,6 mm.
  Pęcznienie gumy w granicach 3–6 % powoduje, że otwór matrycy może być równy lub nieco większy od Ø wyrobu.

4. Wykończenie narzędzi

• Chropowatość Ra ≤ 0,4 µm, faza wejściowa R0,3–0,5 mm, kąt wlotu 30-45°.
• Długość kalibrująca („land”) 3–5 mm (PA) lub 1–2 mm (guma).
• Materiał: stal narzędziowa 1.2379 lub węglik; dla gumy dopuszcza się Stavax ESR.

Aktualne informacje i trendy

• Rosnące wymagania emisji lotnych węglowodorów (EVAP) = presja na rury multilayer z barierą EVOH/ PVDF.
• Coraz częściej stosuje się linie „closed-loop OD control” (laser + serwo-ciąg) – pozwalają korygować DDR w czasie rzeczywistym.
• W gumie paliwowej pojawiają się receptury niskiego pęcznienia ≤3 % (firmy ContiTech, Hutchinson).

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Die-swell Sr = Ø po wyjściu / Ø w matrycy. Czynniki: lepkość, pamięć elastyczna, gradienty ścinania.
• DDR = prędkość odciągu / prędkość wypływu. Sterując DDR można „dostrajać” grubość ścianki bez ingerencji w narzędzia.
• Nadmierny luz pin–matryca >0,3 mm = niestabilna warstwa, zrywanie strugi.

Aspekty etyczne i prawne

• Przewody paliwowe podlegają normom UN/ECE R34, SAE J2260, ISO 13774 – wymagają testów przepuszczalności oraz odporności na etanol (E10-E85).
• Niewłaściwy dobór może skutkować wyciekiem paliwa → zagrożenie pożarowe, odpowiedzialność produktowa.

Praktyczne wskazówki

1. Przygotuj trzy zestawy pin/die w siatce 0,05 mm (np. 3,45/6,10; 3,50/6,15; 3,55/6,20).
2. Ustal parametry zerowe: Tstopu, vac = -0,05 MPa, DDR ≈ 2.
3. Po 50 m stabilnej pracy zmierz SPC (x̄-R). Korekta:
   – za duża Øzewn → DDR↑ lub vac↑, ewentualnie die↓.
   – za duża ścianka → DDR↑; za mała → DDR↓ lub n_apk↑.
4. Zablokuj ustawienia i wykonaj partię prób homologacyjnych (100 m).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Przy wielowarstwie EVOH zmienia się Sr i DDR dla rdzenia oraz warstw dalszych (co-ekstruzja) – wymaga kompensacji w rozdzielaczu.
• W metalicznym wytłaczaniu (miedź, aluminium) prezentowane wartości nie mają zastosowania (pin ≈ ID-0,1; die ≈ OD-0,05).

Sugestie dalszych badań

• Wyznaczenie funkcji Sr(T,γ̇) dla konkretnego granulatu lub mieszanki gumowej metodą reometrii kapilarnej.
• Symulacja CFD/FEA przepływu w głowicy – skraca czas docierania narzędzi.
• Ocena wpływu nanonapełniaczy na stabilność lepkości i tym samym na Sr.

Krótkie podsumowanie

Najbardziej uniwersalny zestaw startowy dla przewodów paliwowych Ø 6,3 mm to trzpień Ø 3,5 mm i matryca Ø 6,15–6,20 mm (termoplasty) lub 6,3–6,5 mm (gumy). Precyzyjny dobór wymiarów wymaga jednej-dwóch iteracji w oparciu o realny pomiar die-swell i DDR na linii. Staranne wykończenie powierzchni, kontrola vac/ciągu oraz zgodność z normami paliwowymi są krytyczne dla uzyskania tolerancji ±0,1 mm przy ściance 1,35 mm.