引领管材挤出加工的快速变径系统， “一键”启动智能制造

快速变径系统（Fast Dimension Change,FDC）是一种用于管材挤出加工中的技术。采用此项技术的生产线能在非常短的时间里在线改变管材规格且产生的废料少，从而使加工企业能灵活满足不断变化的市场需求。主动应对越来越多的小批量多规格的订单，通过预设定的“配方”，“一键”轻松启动特定范围内不同管径间的自由切换。

快速变径系统备受认可

德国K展见证了快速变径系统的发展与荣誉。作为快速变径系统生产企业，1996年成立的佛山巴顿菲尔辛辛那提塑料设备有限公司在广东顺德拥有占地面积17,800平方米的生产基地，生产快速变径系统设备。连同集团巴腾奥茵豪森和肯彭（德国）等多家生产基地，根据客户的需求量身定制节能、高效、环保的挤出机和成套挤出整线，为管材、型材、热成型片材挤出等应用提供多种解决方案，并在历届的德国K展中获得客户的认可和好评。2016 年 K展巴顿菲尔辛辛那提展示了管材模头、定径套和真空箱三个组件。2019年 K展巴顿菲尔辛辛那提展示了用于管材挤出模头的最大可调节熔体间隙装置，其可覆盖的直径范围为1200至1600 mm。如使用附加的扩展套件，可以生产直径范围为400至1600 mm的管材。其中Helix II 1600 VSI-TZ FDC展品在展会上完成签约，展会后交付墨西哥客户。2022 年K展上，巴顿菲尔辛辛那提展示了完整的生产线专业知识和全新的视觉外观。

FDC生产线，管道尺寸和壁厚大小在生产过程中可以随时调整。

巴顿菲尔辛辛那提推出的新型管材挤出生产线概念还荣获 2022 年 IF 设计奖。IF设计奖，是1954 年由德国历史最悠久的工业设计机构设立的“工业论坛设计奖”，德国汉诺威工业设计论坛每年定期举办。IF设计奖以“独立、严谨、可靠”的评奖理念，闻名于世。2022年，巴顿菲尔辛辛那提以企业色彩统一的“管材挤出生产线”设计提交给评审团，并获得了一等奖，是全球唯一的一家从上游到下游设备提供单一来源的完整生产线供应商。从 2023 年 1 月起，巴顿公司此项设计将作为公司标准产品之一，交付的所有管材挤出生产线均将采用统一设计并配备全新功能。

成功案例

Emtelle公司是全球性的电信行业服务商。为世界各地生产通信网络用管道解决方案，以及可吹放铺设的微型和小型电缆，从而将开发和制造塑料管材与吹放玻纤光缆的核心技术结合在一起。

Emtelle公司不断扩充其产品种类，例如，在其丹麦Sønder Felding工厂目前还生产高压输水管材。为了能够快速完成客户订单，又不增大库存，该管材制造商决定购买巴顿菲尔辛辛那提公司的整套FDC管材挤出生产线，以替代现有灵活性较小的生产线。

“新生产线最大的优点是具有极高的灵活性。” Kenn E. Byllemos先生对这种管材挤出生产线非常满意。该生产线大约在2016年安装，是一条4层共挤生产线，有4台挤出主机和一台用于挤出彩条的共挤出机。还有两个FDC定径套，以及一整套FDC下游设备。一条生产线就可以生产200 - 800 mm的管材，这在业界是极为独特的。较小的自动定径套用于200 – 355 mm的管材，较大的定径套用于400 - 630 mm的管材。直径范围为710 - 800 mm的管材采用标准定径套。

巴顿菲尔辛辛那提公司项目经理Brigitte Diekhaus先生解释说：“与竞争对手的产品相比，我们的定径套由圆筒形轧制金属板制造，其设计接近标准定径套，可以在生产过程中全自动完成管材尺寸改变。我们的定径套可用于生产标准和定制尺寸管道。不只是外径，壁厚也可以灵活调整，例如壁厚可以在6.3 -57.2 mm之间变化。”

Byllemos补充说：“全自动改变尺寸是我们重点考虑的一个方面，越来越多的客户需要定制尺寸的产品，例如帽管。这些产品必须有较小的壁厚，以及相对较大的外径。”之所以决定选用巴顿菲尔辛辛那提公司FDC系统，Byllemos认为，规格切换的效率也是一个重要原因。“实际使用中，从一种规格的产品切换到另外一种大约只需要20 分钟。而改变到不同的自动尺寸范围，如从200 – 355 mm 改变到400 – 630 mm，可在一个班次内完成。另一个决定性的优点是尺寸变换过程中产生的废品量极少。”

Brigitte Diekhaus强调说：“在生产过程上变换颜色时，我们产生的废品量不到500 kg。”之所以可以实现这一点，是因为在管材机头之后设置了可调熔体间隙装置，而不是采用模头、芯轴组合形式，因而改变尺寸时不需要更换模头、芯轴组合。

为了实现更好的颜色更换结果，可调熔体间隙装置上集成有一个外层径向布料器，从而可以快速更换颜色，清洗外层流道所需的材料也相对较少。

生产线自动改变管材规格及其带来的高灵活性最终由FDC下游组件保障，这在业界也是独有的特点。真空槽中配备有管材支撑系统，可覆盖管材圆周方向180°的表面，其在整个生产的规格范围内可无级调节，不需要进行任何改造。牵引和切割装置同样如此，也可以在尺寸变化过程中自动调节。

牵引装置并可防止壁厚较小的定制管材变形，这是加工商与机器制造商紧密合作的成果。Kenn E. Byllemos对此表示赞赏：“与巴顿菲尔辛辛那提公司的联合开发工作非常有效，我们对取得的成果非常满意。”
为了确保在规格自动变换过程中不产生问题，也不需要人为干预，巴顿菲尔辛辛那提公司的专家还优化扩充了挤出机控制系统。规格变化时，只需按下一个按钮就可完成所有组件的调整。这一全自动操作也是Emtelle公司选用巴顿菲尔辛辛那提公司生产线的一个决定性因素。

快速变径系统生产线组成

目前，巴顿菲尔辛辛那提为客户提供生产直径为90mm～160mm，140mm～250mm，250mm～400mm和400mm～630mm的单层或多层PO管材的整套快速变径系统生产线。同时，根据客户要求，定制特定管径范围来适应市场需求。其生产线主要包括以下七个环节：

1.挤出机
德国新一代solEX NG单螺杆挤出机为高性能HDPE的加工提供了温和、均匀的塑化。首创的内部带有沟槽的机筒与之相匹配的螺杆和开槽下料段相结合，大幅改进了工艺技术。较低的轴向压力分布减少了机器磨损。单位输出速率高，与同等型号相比产量增加20%～25%，并且熔体加工过程更加柔和，高效且均化，与传统加工设备相比熔体温度大约降低8℃～10℃，可以有效改善大口径管材的熔垂问题，并大量节省生产成本。同时能耗与前一代相比节省10%～15%。

所有快速变径功能的部件都可整合在BCtouch UX控制系统中。工艺参数可保存到配方，只需要输入管径，“一键”启动切换管径，各部件控制可实现协同合作。所有生产工艺均可监控、并实时跟踪管材变径的位置。

2.模头
实现管材规格快速转换的关键在于生产线中带有可调节熔体间隙装置的helix II模头。模头的口模能沿着一个锥形芯棒的轴向移动，从而使熔体间隙能在不同大小之间来回转换。该模头可在生产线运行时进行调节。这一概念适用于单层和共挤，以及SDR（管材标准尺寸比）在11～33范围内的管材，也能根据客户需求订制。

巴顿菲尔辛辛那提进一步扩展了可调节熔体间隙装置的产品范围。新装置覆盖的直径范围最大为1200mm～1600mm，且无需更换口芯模。这一特点在大口径管材的生产中尤为关键，因为更换口芯模需要一些特殊的操作，而由于尺寸原因，这些操作还是存在一定危险的。

3.定径套
巴顿菲尔辛辛那提能提供4种规格的FDC定径套，生产的管材直径可达630mm，也能根据特殊尺寸要求进行订制。定径套的圆柱形结构确保了管材拥有光滑的表面、理想的壁厚分布以及截面的圆度。

4.真空槽、冷却水槽
FDC真空槽，冷却水槽能围绕管材整个圆周范围提供加强的冷却。槽内的调节单元确保了180°的管材支撑。

5.真空密封
FDC真空密封是通过一个橡胶膜得以实现的。在没有管材通过时，此橡胶膜闭合；当有管材通过时，通过启动外部真空泵，调整腔体内真空实现打开橡胶膜。无论哪种状态，都能确保真空环境。

6.牵引机
在管材规格转换过程中，带有FDC功能的牵引机能进行自动调整。由于有锥体监控功能，可以跟踪管材变径的位置，随时单独调整履带入口和出口夹紧大小。更加贴合管材表面。

7.切割单元
带有FDC功能的切割单元是针对自动尺寸调整而设计。中心夹紧装置确保了管材居中且安全的夹持，以实现优化的切割性能。同时刀具可以根据管径大小调整距离。
 
快速变径系统生产的优势

德国技术、中国制造的快速变径系统，“一键”实现在线自由切换管径，不仅提高生产效率，随时满足订单需求。同时，快速变径系统相比于传统生产线需要停机更换相应尺寸附件的做法，节省时间和节省原料。如：管径从225x13.4 到315x18.7mm，只需10分钟就完成了自动管径调整，中间过渡的锥形管材长度约10m。整个变径过程导致的废管总长约为22m。

结语

巴顿菲尔辛辛那提(中国) 在过去与未来之间，以专业的销售和服务团队，“一键”启动为全球客户提供最优质快捷的服务和技术支持的新模式，推进快速变径系统在全球的应用。

佛山巴顿菲尔辛辛那提供稿

来源：荣格-《国际塑料商情》

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