پرس چیست و چگونه کار می کند؟

آشنایی با دستگاه پرس و نحوه کارکرد و عیوب موجود و ایجاد شده در این دستگاه بحث امروز و این مقال می باشد. پرس دارای چندین قسمت است اما دو قسمت مهم از نظر ما اول آیینه پرس ودوم قالب پرس است.آینه در پایین است و خاک روی آن میریزد وروی کاشی را ایجاد میکند.اختلاف ضخامت همیشه مربوط به آینه است. قالب در بالا است که پایین آمده وروی خاک قرار گرفته وبدنه کاشی را میزند.چون قالب کمی کوچکتراز آینه است کاشی که از پرس بیرون می آید دارای کمی پلیسه است .اختلاف در پنتیومتری مربوط به قالب است. قبل از پرس کردن گرانولها باید سیلو شوند تا بیات شوند. بیات کردن گرانولها دو نتیجه خواهد داشت اول اینکه در هر گرانول رطوبت سطح گرانول از مغز گرانول کمتر است با بیات کردن رطوبت سطح و مغز یکسان می شود و دوم اینکه میزان رطوبت در گرانولهای ریزتر با گرانولهای درشت تر مقاومت خواهد بود. در گرانولهای ریزتر فاصله دیفوزیونی مغز تا سطح گرانول کوتاه تر است لذا گرانولهای کوچکتر رطوبت کمتری دارند. پس از بیات کردن رطوبت بین گرانولهای ریز و درشت یکسان می شود. درصد رطوبت گرانولها بطور غیر دقیق اما نسبتاً مناسب توسط دستگاهی به نام رطوبت سنج یا S.P.D اندازه گیری می شود. پرس: پرس ها به دو دسته تقسیم می شوند: 1- ئیدرولیکی 2- ضربه ای پرسهای قدیمی بیشتر از نوع ضربه ای بودند که سرعت کار پرس های ضربه ای بیش از هیدرولیک است به نحویکه در هر دقیقه پرسهای ضربه ای می توانند 30سیکل یا 30مرتبه پرس انجام دهند. در ضمن وزن پرسهای ضربهای نسبت به فشاری که اعمال می کنند کم است. اما در پرس های هیدرولیک توزیع فشارشانت بر سطح قطعه یکنواخت تر است و عیب ابعاد ناشی از اختلاف فشار پرس در طول روز با استفاده از پرسهای هیدرولیک کمتر دیده می شود. اما وزن و اندازه پرسهای هیدرولیک نسبت به فشاری که می توانند اعمال کنند بالا است. مزایای استفاده از روش پرس برای شکل دادن: 1- استحکام خام و خشک و پخت قطعه بیشتر است. 2- سرعت تولید در این روش شکل دهی بالا است. 3- حین خشک شدن، از آنجایی که در روش پرس درصد رطوبت کمتر است میزان ضایعات کمتر خواهد بود. 4- ابعاد محصول دقیقتر خواهد بود. 5- انقباض حین خشک شدن و حین پخت کمتر خواهد بود. سیکل کاری پرسهای هیدرولیک: جهت پرکردن قالب از گرانولها از ابزاری به نام دراور یا کشویی استفاده می شود. شکل کشویی ها حائز اهمیت است. داخل برخی از کشویی ها لوزی است و پنجره ای است. داخل بعضی دیگر از کشویی ها به شکل های متنوع است. پس از24 ساعت بیات شدن گرانولها، رطوبت گرانولها از %7 به %5 افت می کند. سیکل کاری پرس به قرار زیر است: ابتدا از سیلوی بالای پرس، دراور یا کشویی پر از گرانول می شود. سپس دراور به سطح قالب می آید سطح زیرین یا فوقانی دراور باز است وقتی دراور به سطح قالب می آید گرانولها به داخل قالب ریخته می شود و با برگشت دراور به جای خود سطح گرانولها در داخل قالب صاف می شود. توجه داشته باشید که کشویی یک حرکت رفت و برگشتی دارد با صاف شدن سطح گرانولها و کنار رفتن دراور پانچ فوقانی پائین می آید و فشار اولیه را اعمال می کند سپس نیرو حذف می شود. البته عملاً پانچ بالا نمی رود اما حذف فشار مهلت هواگیری را به قطعه پرس شده خواهد داد. یعنی هواگیری در فرصت کوتاهی مثلاً 2/0 ثانیه صورت می گیرد. سپس مجدداً توسط پانچ فوقانی فشار نهایی اعمال می شود. فشار اولیه حدودKg/Cm2 60-40 و فشار ثانویه و نهایی حدودKg/Cm2 340-220 بسته به نوع بدنه انتخاب می شود. سپس پانچ بالایی بالا می رود در این هنگام پانچ پائینی بالا می رود. با بالا آمدن پانچ پائین قطعه از داخل قالب خارج می شود. در اینجا کشویی جلو آمده و قطعه را از سطح قالب بیرون می راند سپس پانچ پائینی پائین رفته، گرانولها در محفظه قالب با پائین رفتن پانچ زیرین تخلیه می شوند در اینجا دراور به جای اول خود باز می گردد و سطح گرانولها را صاف می کند. سپس پانچ بالایی پائین آمده و فشار اولیه را اعمال می کند. کاشی های با ابعاد بزرگتر دارند کمتر بصورت دو ضرب تولید می شوند و بیشتر به صورت سه ضرب و حتی چهار ضربه ای تولید می شوند. مثلاً کاشی 60*60 و 50*50 را بصورت دوضربه ای نمی توان تولید کرد. تغییرات گرانولها حین مراحل مختلف پرس کاری: در اثر حرکت دراور یا کشویی، قالب از گرانولها پر می شود دانسیته ای که در این حالت بدست می آید برابر خواهد بود با Df یا فیل دسیتی. هر چه خواص جریان یابی گرانولها بیشتر و بهتر باشد در واقع هنگام پر شدن قالب، لرزش گرانولها بر روی یکدیگر ساده تر بوده است در نتیجه Df یا دانسیته پر شدن بالاتری حاصل می شود. از نظر شکل ظاهری، هر چه شکل گرانولها کروی تر باشد، Df بالاتری حاصل می شود. در مرحله اعمال فشار ابتدا گرانولها خرد می شوند و تخلخلها کاهش می یابد. بعضی از ذرات در اثر اعمال فشار می شکنند و برخی دچار تغییر فرمهای پلاستیک می گردند. همچنین بعضی از تغییر فرمهای پلاستیک نیز حادث می شود. دانسیته پس از اعمال فشار(Dc) از رابطه زیر قابل محاسبه است: Dc= Df + m LnPa/Py m (ضریب ثابت) Pa (فشار اعمالی) Py (فشار در حد تسلیم) در سیستم تک پخت، قطعات پس از پرس وارد Rapid Drier می شوند و ممکن است Rapid Drier ها رولری و یا سیاره ای باشند. در Rapid Drier، کاشیها به صورت انفرادی خشک می شوند. دمای Rapid Drier بسیار بالاتر از خشک کن های تونلی است و حتی تا 180 درجه سانتی گراد می تواند باشد. بعد از Rapid Drier ، اگر کاشی داغ باشد سطح کاشی را مقداری خنک می کنند نمکهایی که حین خشک شدن در سطح متمرکز شده اند و دهانه های لوله های مویین را مسدود کرده اند فرصت می کنند که در آب حل شده و در نتیجه دهانة لوله های مویین باز می شوند و قطعه آب دوغاب را جذب می کند و پس از انگوب ، لعاب و چاپ اول اعمال می شود در اینجا نیز اسپری لوبریکنت اعمال می شود. تذکر: نکته بسیار مهم در سیستمهای تک پخت؛ قطعه به هنگام چاپ هنوز خام است و هنوز پخته نشده و چاپ بر سطح قطعه خشک شده اعمال می گردد نه بدنه پخت شده لذا داشتن استحکام خام و خشک بالا در مورد سیستمهای تک پخت، بسیار اهمیت دارد. استحکام خشک؛ برای اعمال یک چاپ توسط سیلک اسکرین باید حدود kg/cm2 14 باشد و هر چه تعداد چاپ بیشتر می شود، استحکام خشک قطعات باید بالاتر باشد به نحوی که برای پیشگیری از ضایعات در سیستمی که سه چاپ اعمال می شود؛ استحکام خشک باید 25kg/cm2 باشد. توجه داشته باشید که در صورت نیاز به چاپ راکتیو ، این چاپ در آخرین مرحله اعمال می گردد. چاپ راکتیو در سطح لعاب، فرورفتگی ایجاد می کند که می تواند یک لعاب با خاصیت راکتیو بسیار قوی باشد و در بعضی موارد از سرنج برای ایجاد راکتیو استفاده می کنند . سپس لعاب می زنند و چاپ و در نهایت پخت لعابی، نوبت به درجه بندی و بسته بندی محصول و در نهایت فروش می رسد. عیوب پرس: عیب عدم یکنواختی: عدم یکنواختی را از دو جنبه می توانیم مورد توجه قرار دهیم. یکی عدم یکنواختی بین قطعات مختلف و دیگری عدم یکنواختی در نقاط مختلف قطعه. عدم یکنواختی بین قطعاتی با یک کد مخصوص تولید می شود. میزان فشار پرس در تولید یک محصول در دو روز متوالی متفاوت بنابراین فشردگی بدنه پس از پرس متفاوت خواهد بود. هر چه قطعه متراکم تر باشد انقباض حین پختش کمتر خواهد بود. وقتی فشردگی محصولاتی که در دو روز متوالی پرس شده اند یکسان نباشد نتیجتاً انقباض حین پختشان نیز متفاوت خواهد بود. 1- با تغییر فشار پرس فشردگی تغییر می کند انقباض پس از پخت تغییر می کند. 2- تغییر درصد رطوبت گرانولها: اگر رطوبت گرانولها کاهش پیدا کند افت رطوبت باعث کاهش تغییر فرمهای پلاستیک و در نتیجه فشردگی کاهش می یابد. کاهش فشردگی منجر به افزایش انقباض حین پخت می شود که این منجر به تغییر ابعاد محصول می شود. 3- توزیع دانه بندی گرانولها: با تغییر دانه بندی گرانولها که می تواند ناشی از تغییرات فشار پمپ یا درصد آب دوغاب باشد Df (دانسیته پر شدن قالب) تغییر می کند و در نتیجه Dc یعنی دانسیته پس از پرس تغییر خواهد کرد و در نتیجه میزان فشردگی قطعه پس از پرس تغییر می کند و در نهایت انقباض حین پخت تغییر می کند و در نتیجه محصول تولید شده در دو روز متوالی ابعاد متفاوت خواهد داشت و علاوه بر این استحکام خمشی محصول و جذب آب محصول نیز تغییر می کند که در واقع تفاوت در خواص ذاتی محصول است و مطلوب نمی باشد. عیب پوسته ای شدن یا lamnation یا لایه ای شدن: اولین عامل اگر گرانولها زیادی ریزدانه باشد بخصوص در حالتیکه توزیع دانه بندی هم وسیع نباشد. وقتی توزیع دانه بندی وسیع باشد(توزیع اندازه دانه گرانولها) بر طبق تئوری آندریازن میزان تخلخلها کاهش یافته و میزان هوای محبوس شده در قطعه افزایش می یابد و احتمال lamnation بالا می رود. Lamnation عبارت است از دو پوست شدن یا لایه ای شدن محصول پس از پرس به موازات سطحی که پانچ پرس بر آنها فشار وارد می کند قطعه ر یک صفحه دچار گسستگی می شود. اگر ذرات گرانولها ریز باشند و هم سایز باشند هوای محبوس در قطعه افزایش و میزان فشردگی در اثر فشار اولیه کاهش و در نتیجه احتمال lamnation افزایش می یابد. کمبود رطوبت گرانولها هنگام پرس باعث می شود هنگام اعمال فشار پرس در غیاب آب ذرات خاصیت پلاستیسیته نداشته به یکدیگر نمی چسبند. عدم اتصال منجر به بروز عیب lamnation می گردد. هر چه یک بدنه پلاستیسیته اش بالاتر باشد به میزان رطوبت بیشتری هنگام پرس احتیاج دارند. رطوبت لازم برای ماجولیکا بیشتر از ارتن ور هاست چون ماجولیکا از دو رس متشکل شده است. هر چه پلاستیسیته بدنه ای بیشتر باشد یعنی میزان رسهای پلاستیکش بیشتر باشد برای پرس نمودن محصول درصد آب بیشتری نیاز است تا خاصیت پرس پذیری قطعه مناسب باشد. اگر بدنه ماجولیکا با %5 رطوبت و زبره %5 روی مش 230 دچار lamnation ناشی از خشکی شود بدنه ارتن ور قلدسپاتی – آهکی با %5/3 آب و زبره %5 روی مش 230 دچار عیب lamnation ناشی از خشکی می شود. اگر رطوبت گرانولها بیش از حد باشد حین پرس یک فویل آب راه خروج آب را می بندد و در نتیجه هوا در بین لایه های قطعه محبوس می شود و نتیجتاً عیب lamnation بروز می کند. مناسب نبودن میزان و سرعت ضربه اول Lamnation دو حالت کلی دارد: یا در سطح قطعه رخ می دهد یا در وسط ضخامت قطعه که هر یک دلیل جداگانه ای دارد. اگر سرعت اعمال ضربه اول زیاد باشد lamnation در سطح قطعه بروز می کند دز ایمن حالت باید سرعت اعمال ضربه اول را کندتر و آهسته تر کنیم. Lamnation ممکن است در مغز قطعه باشد اگر میزان ضربه اول کافی نباشد lamnation در مغز قطعه بروز می کند. در اینجا باید میزان اعمال فشار ضربه اول را افزایش دهیم. اگر ضخامت گرانول در داخل قالب بیش از حد مناسب باشد عیب lamnation بروز می کند. میزان مناسب ضخامت گرانول در داخل قالب حدود دو برابر ضخامت قطعه است. مثلاً ضخامت گرانول برای قطعه ای که قرار است ضخامت 5 میلیمتر پس از پرس داشته باشد باید حدود 10 میلیمتر باشد. اگر بجای 10 میلیمتر ضخامت گرانول 12 میلیمتر باشد در واقع در فشار اول فشردگی سطح قطعه زیاد می شود به نحویکه از خروج هوای محبوس شده جلوگیری می کند و لذا عیب lamnation بروز می کند. پر کردن بیش از حد قالب دومین عیبش فرسودگی بیش از حد و زودرس قالبهاست و سومین عیبش گرانتر شدن بدنه است چرا که اصولاً (البته نه همیشه) کاشی را متری می فروشند نه کیلویی. دمای قالبها حدود 80-50 درجه می باشد. اگر دمای قالب بیش از حد باشد افت رطوبت بخصوص در سطح قطعه داریم با افت بیش از حد رطوبت انسجام ذرات بدنه به یکدیگر کاهش می یابد و بخصوص دو پوست سطحی افزایش می یابد. تلورانس ابعادی کم بین پانچ و قالب اگر به میزان کافی وجود نداشته باشد درز بین گرانولها بسته شده و در مرحله هواگیری فرصت کافی و منفذ کافی برای خروج هوا وجود نخواهد داشت و هوای محبوس شده باعث بروز lamnation می گردد. عدم خواب کافی گرانولها: عدم خواب کافی باعث می شود که رطوبت سطح و مغز گرانولها یکسان نباشد. مغز گرانولها به دلیل رطوبت بالا می تواند منجر به بروز lamnation شود و سطح گرانولها به دلیل رطوبت پائین می تواند lamnation را عامل شود. مورفولوژی ذرات: اگر در بدنه ماده اولیه پولکی شکل مانند تالک زیاد موجود باشد احتمال لایه ای شدن افزایش می یابد. تالک به دلیل داشتن مورفولوژی پولکی احتمال بروز lamnation را افزایش می دهد. فاکتور پرس پذیری: نسبت استحکام خشک به استحکام خام قطعات را فاکتور پرس پذیری گویند. فاکتور پرس پذیری باید بین 4-2 باشد. اصولاً فاکتور پرس پذیری بدنه هایی که در ایران مصرف می شود حدود 5/2-2 است. اگر فاکتور پرس پذیری کمتر از 2 باشد یعنی پلاستیسیته بدنه کم و احتمال ضایعات ناشی از حمل و نقل زیاد است و همچنین احتمال کثیف شدن پانچ زیاد خواهد بود. اگر فاکتور پرس پذیری بیش از 4 باشد پلاستیسیته بدنه بالاست و حین خشک شدن بدنه می تواند معیوب شود. اگر قالب کثیف باشد روی محصولات بعدی خط می افتد. عیوب ناشی از انبساط پس از پرس زیاد: 1- ترک لبه 2- لب پر شدن عیب Halo یا پلیسه لبه: اگر مواد ریزدانه زیاد باشد تلورانس بین پانچ و قالب زیاد باشد و رطوبت گرانول کم باشد هنگام پرس در مرحله هواگیری وقتی هوای داخل قطعه به سمت لبه ها می آید تا از درز بین پانچ و قالب خارج شود به همراه خود در بدنه های خشک ذرات ریزدانه را به سمت لبه قطعه می آورد و در لبه عیب پلیسه ایجاد و این عیب بلافاصله بعد از پرس مشاهده می کند. به دلیل بروز عیب پلیسه و لب پریدگی که مورد دوم ناشی از انبساط بعد پرس اضافی است کاشیها را اصولاً بصورت وارونه پرس می کنند یعنی سطح آینه ای که قرار است لعاب بخورد به سمت پائین و پشت کاشی که آنرا سطح آرم یا مارک گویند به سمت بالاست. برای اینکه عیب Halo را کاهش دهیم: 1- میزان ذرات ریزدانه را کاهش دهیم. 2- رطوبت گرانول را در حد امکان افزایش دهیم. 3- سرعت اعمال ضربه اول را کاهش دهیم. عیب کثیف شدن قالبها: هر چه دمای قالب بالاتر باشد، بدنه کمتر به آن می چسبد و در نتیجه کثیف شدن قالب کمتر بروز میکند. رطوبت پودر: هر چه بیشتر باشد احتمال چسبیدن گرانولها به سمبه یا پانچ بیشتر می شود. ترکیب بدنه: بدنه هایی که فاکتور پرس پذیری بالاتری دارند بدنه را کمتر کثیف می کنند گرانولهای تهیه شده از اسپری درایر نسبت به گرانولهایی که با آسیاب خشک تهیه می شوند تمایل بیشتری به کثیف کردن قالب دارند. راه حل های کاهش عیب کثیفی قالب: ساده ترین راه حل دمای قالب را بالا می بریم اما دما را که زیاد می کنیم احتمال بروز lamnation سطحی پیش می آید. راه حل دیگر تمیز کردن با دستمال آغشته به گازوئیل است. راه حل دیگر سطح قالبها توسط رزین ترانسپارتی پوشانده شده باشد. عیب عدم قائمه بودن زوایا یا squerness هر عاملی باعث شود یک ضلع کاشی بیش از ضلع مقابلش انقباض کند منجر به بروز عیب squerness خواهد شد. توسط پنتومتری فشردگی نقاط مختلف کاشی را اندازه گیری می کنیم. هر چه فشردگی بیشتر باشد میزان فرورفتن سوزن پنتومتری در کاشی کمتر خواهد بود. فرض کنید یک ضلع کاشی فشردگی زیاد و ضلع مقابلش فشردگی کم دارد در ضلعی که فشردگی زیاد داریم انقباض حین پخت کم خواهد بود و زوایای مقابل آن از 90درجه کمتر خواهد بود. در ضلعی که فشردگی کمتری داریم انقباض بیشتر بوده و زوایای مجاور آن از 90درجه بزرگتر خواهد بود یعنی اگر شکل قطعه پس از پخت به صورت ABCD باشد در ضلع AB فشردگی بیشتر است و در ضلع CD فشردگی کمتر خواهد بود. همینطور یک عامل دیگر اینکه دراور حرکت رفت و برگشتی دارد وقتی سرعت حرکت دراور زیاد می شود به یک ضلع( پیشونی قالب) خوراک زیادی نمی رسد و احتمال بروز عیب squerness افزایش می یابد. تراز نبودن دراور و پانچ قالب باعث عدم فشردگی یکنواخت در داخل قالب می شود چون نقاطی که پانچ مثلاً روی آن کج است فشردگی بیشتر و نقاط مقابل به آن فشردگی کمتر خواهد داشت پس اگر سطح پانچ تراز نباشد اضلاع کناری (نه جلویی و عقبی) یعنی BC و AD فشردگی یکنواخت نداشته این بار اختلاف انقباض در ضلع سمت راست و چپ داریم. مثلاً ضخامت گرانول در ضلع AD بیشتر بوده است لذا فشردگی بیشتر بوده است و انقباض حین پخت کمتر بوده است. عیب عدم قائمه بودن می تواند در کوره نیز ناشی از اختلاف دمای دیواره چپ و راست کوره ایجاد شود. آن سمتی از کاشی که حرارت بیشتری دیده است اصولاً (نه همیشه) انقباض بیشتری خواهد داشت. لازم به ذکر است که رطوبت خروجی از اسپری بایستی 2-1% بیش از مقدار مورد نیاز پرس باشد.

تهیه و تنظیم:نیاز کارخانه