ناپایداری‌های فرکانسی ماردون در فرآیند اکستروژن
بازگشت به راهنمای عیب‌یابی و تعمیرات اکسترودر ←
ناپایداری‌های فرکانسی ماردون (Screw Frequency Instabilities) به تغییرات کوچک اما قابل توجه در فشار و جریان مواد در حین فرآیند اکستروژن اشاره دارد. این ناپایداری‌ها می‌توانند ناشی از تغییرات در ورود مواد از قیف تغذیه به بخش تغذیه اکسترودر باشند، به‌ویژه زمانی که جریان مواد با عبور هر فلایت (flight) از جلوی دهانه تغذیه قطع می‌شود. این پدیده می‌تواند باعث ایجاد تغییرات دوره‌ای در فشار شود که در صورت وجود سیستم دقیق خوانش فشار، قابل تشخیص است. یکی از راه‌های کاهش این ناپایداری‌ها، استفاده از طراحی دو فلایته (double-flighted) در بخش تغذیه ماردون است. با این حال، تغییر شکل دهانه تغذیه معمولاً راه‌حل بهتری محسوب می‌شود.
علاوه بر این، ناپایداری‌های فرکانسی ماردون می‌توانند ناشی از اختلاف فشار بین دو طرف فلایت ماردون باشند. این اختلاف فشار باعث ایجاد جریان چرخشی در جهت عرضی کانال ماردون می‌شود و الگوی فشار ایجاد‌شده به شکل دندانه‌اره‌ای (saw-tooth) خواهد بود. این نوسانات فشار، که اغلب به عنوان “ضربان ماردون” (screw beat) شناخته می‌شوند، حتی در صورت عدم ایجاد فشار در بخش پمپاژ نیز رخ می‌دهند، زیرا این اختلاف فشار ناشی از نیروی کشش (drag-induced) است.
برای کاهش نوسانات فشار ناشی از ضربان ماردون، می‌توان از بخش‌های چند فلایته (multi-flighted) مانند بخش‌های میکس Saxton یا CRD در انتهای ماردون استفاده کرد. این بخش‌ها دامنه نوسانات فشار را کاهش داده اما فرکانس آن‌ها را افزایش می‌دهند. همچنین، استفاده از صفحه‌شکن (breaker plate) می‌تواند به طور قابل توجهی نوسانات فشار را کاهش دهد، زیرا این صفحه نوسانات ناشی از فلایت‌ها را از بین می‌برد.
ناپایداری‌های فرکانسی ماردون زمانی مشکل‌ساز می‌شوند که اختلاف فشار (ΔP) نسبت به فشار کلی دای (die-head pressure) بزرگ باشد. این شرایط معمولاً در مواردی رخ می‌دهد که فشار دای کم باشد، ویسکوزیته مذاب بالا باشد، قطر ماردون بزرگ باشد، سرعت چرخش ماردون زیاد باشد، زاویه مارپیچ (helix angle) بزرگ باشد یا عمق کانال ماردون کم باشد.
در کنار ناپایداری‌های فرکانسی ماردون، ناپایداری‌های با فرکانس پایین (Low-Frequency Instabilities) نیز می‌توانند در فرآیند اکستروژن رخ دهند. این ناپایداری‌ها اغلب با شکست توده جامد (solid bed breakup) در بخش ذوب ماردون مرتبط هستند. خنک‌کردن ماردون می‌تواند به کاهش این ناپایداری‌ها کمک کند، زیرا باعث کاهش نرخ خروجی و تکمیل فرآیند ذوب در فاصله محوری کوتاه‌تری می‌شود. همچنین، استفاده از ماردون‌هایی با نسبت تراکم (compression ratio) پایین یا طراحی‌های خاص مانند barrier screw می‌تواند از شکست توده جامد جلوگیری کند.
ناپایداری‌های بسیار کند (Very Slow Fluctuations) نیز ممکن است ناشی از کنترل ضعیف دما، تغییرات شرایط محیطی (مانند دمای اتاق یا رطوبت نسبی)، تغییرات ولتاژ برق یا تجمع آلودگی‌ها روی صفحه‌شکن یا ماردون باشند. در نهایت، ناپایداری‌های تصادفی (Random Fluctuations) اغلب به دلیل تغذیه نامنظم مواد یا ترکیبی از نوسانات دوره‌ای با فرکانس‌ها و دامنه‌های مختلف ایجاد می‌شوند. تحلیل طیفی (Spectral Analysis) یا تبدیل فوریه سریع (FFT) می‌تواند به شناسایی و تجزیه‌وتحلیل این نوسانات پیچیده کمک کند.
در نتیجه، برای کاهش ناپایداری‌های فرکانسی و بهبود عملکرد اکسترودر، توجه به طراحی ماردون، کنترل دما و فشار، و استفاده از تجهیزات کمکی مانند صفحه‌شکن و بخش‌های میکس چند فلایته ضروری است.
