در فلکسوگرافی از ماشینآلات و تجهیزات مختلفی برای چاپ استفاده میشود. بهطورکلی ماشین چاپ فلکسوگرافی دارای چهار بخش اصلی است؛ رول بازکن یا تغذیه، بخش چاپ، خشککن و در نهایت رول جمعکن (قسمت خروجی) که تمام این تجهیزات انواع مختلفی دارند. علاوه بر این بخشها، تجهیزاتی دیگر مانند هدایتکنندههای رول، دوربینهای وب، بخش پودرپاش و شفتهای بادی نیز در ماشین چاپ به کار میروند که در عملکرد چاپ فلکسو دارای اهمیت هستند. ما در این جستار به معرفی و بیان کارکرد هر بخش خواهیم پرداخت.
ایجاد تعادل درنوردهای فلکسوگرافی
ایجاد تعادل درنوردهای فلکسوگرافی یکی از مهمترین مباحث در ماشین چاپ است. افزایش سرعت ماشین چاپ و بهتبع آن کیفیت بالای چاپ فلکسوگرافی ایجاد تعادل را درنوردهای فلکسوگرافی امری اجتنابناپذیر میکند. ایجاد تعادل درنوردها، فرآیند حذف و از بین بردن ارتعاش نوردها در سرعتهای بالای ماشین چاپ است. اگر نوردها در ماشین چاپ ارتعاش و لرزش داشته باشند باعث افت کیفیت چاپ میشوند و نمیتوان سرعت ماشین چاپ را بالا برد.
مشکلات افزایش ارتعاش درنوردها
- کاهش کارایی مکانیکی واحدهای چاپ؛
- فشار متغیر که باعث غیریکنواختی چاپ میشود؛
- افزایش فرسایش بلبرینگها و یاتاقانهای نورد؛
- محدودیت در افزایش سرعت ماشین؛
- چروکیده شدن سطح چاپی به علت فشار متغیر؛
- بالا رفتن حرارت پوشش لاستیکی نورد در زمانی که ماشین کار میکند.
عدم تعادل نوردها موجب بروز مشکلات جدی در چاپ میشود. ایجاد تعادل درنوردهای فلکسوگرافی به دو صورت انجام میشود:
- تعادل ایستا در حال سکون؛
- تعادل پویا در حال حرکت.
جدول ۱ – مقادیر گریز از مرکز نورد در سرعتهای مختلف
در تعادل ایستا، از جاذبه یا نیروی وزن نورد برای تنظیم آن استفاده میشود و تعادل بدون دوران (چرخش) نورد انجام میشود. این تعادل عموماً برای فلکسو رضایتبخش نیست چون نورد در سرعتبالا دچار لرزش میشود. معمولاً از هر دو تعادل در فلکسوگرافی استفاده میشود. نوردها ابتدا باید به تعادل ثابت و سپس، در سرعتهای بالاتر به تعادل پویا برسند. تعادل ثابت در نقطه گرانیگاه نورد و تعادل پویا در طول محور نورد انجام میشود. اندازهگیری عدم تعادل نوردها از موارد بسیار مهم در ماشین چاپ است.
مشکلات مربوط به عدم تعادل نوردها زمانی حاد میشود که از رولهای با عرض بیشتر و یا از نوردهای فشار با قطر بالاتر استفاده شود. میزان نیروی گریز از مرکزی که با عدم تعادل در سرعت چرخش یک نورد ایجاد میشود با واحد دور در دقیقه اندازهگیری میشود. در جدول ۲ مقادیر گریز از مرکز نورد ارائه شدهاند. از مقادیر این جدول میتوان برای محاسبه درصد خطای تعادل دینامیک و استاتیک استفاده کرد.
شکل ۱ – تعادل نورد در حالات مختل
مثال ۱
خطای قابلقبول (تلرانس) در تعادل ایستا
قطر نورد ۸ اینچ، وزن نورد ۷۰۰ پوند، سرعت نورد ۳۰۰ دور در دقیقه، از جدول بالا مقدار انحراف از مرکز نورد در سرعت ۳۰۰ دور در دقیقه را به دست میآوریم که برابر ۰۰۲/۰ اینچ است. فرمول محاسبه مقدار خطای قابلقبول (تلرانس) در تعادل ثابت برای این نورد عبارت است از:
وزن نورد به واحد اونس x مقدار انحراف از مرکز نورد
هر اونس برابر با ۱۶/۱ پوند است و برای تبدیل واحد پوند به اونس باید آن را در عدد ۱۶ ضرب کرد. پس داریم:
اینچ. اونس /۴ ۲۲= 0/۰۰۲× ۱۶ × ۷۰۰ = مقدار خطای قابلقبول (تلرانس) در تعادل ایستا
از عدد به دست آمده بالا میتوان برای تعیین مقدار اضافهوزن مجاز نورد تا برقراری یک عدم تعادل قابلقبول را محاسبه کرد. برای به دست آوردن این وزن باید مقدار خطای قابلقبول در تعادل ثابت را بر شعاع نورد تقسیم کرد:
مثال ۲
مقدار خطای قابلقبول (تلرانس) در تعادل پویا، قطر نورد ۱۲ اینچ، وزن نورد ۲۰۶۰ پوند، سرعت نورد ۱۲۰۰ دور در دقیقه
از جدول انحراف از مرکز نورد را در سرعت ۱۲۰۰ دور در دقیقه به دست میآوریم که برابر با ۰۰۰۳/۰ اینچ است. فرمول محاسبه مقدار خطای قابلقبول در تعادل پویا برابر است با:
انحراف از مرکز نورد × ۲/((اونس) نورد وزن) = مقدار خطای قابلقبول در تعادل پویا در هر دو سر انتهایی نورد
باید توجه داشت که:
- همهی نوردها، صرفنظر از سرعت ماشین، باید به تعادل ایستا برسند؛
- برای نوردهای چاپ در سرعتهای ۳۰۰-۵۰۰ دور در دقیقه باید تعادل پویا در حدود ۱۰ اونس در اینچ انجام شود؛
در جدول و نمودار زیر میتوان با استفاده از قطر و محیط نورد و تعداد دور در هر دقیقه آن، سرعت نورد را در ماشین چاپ محاسبه کرد. دانستن سرعت نورد به برقراری تعادل ثابت و پویا کمک میکند. در نمودار نیز با توجه به تعداد دور در دقیقه نیروی گریز از مرکز به واحد پوند نشان داده شده است.
انحراف نوردها
نوردها تحت تأثیر نیروی وزن خود انحراف پیدا میکنند. گذشته از این عامل، چهار عاملی که بر مقدار انحراف تأثیر میگذارند، عبارتاند از:
- فشار روی نورد؛
- طول نورد؛
- گشتاور اینرسی بدنه نورد (I)؛
- ضریب کشسانی (ارتجاعی) (E).
مقدار انحراف مستقیماً با فشار و طول تغییر میکند. مقدار انحراف با مکعب طول ارتباط دارد. اگر نیروی فشار دو برابر شود؛ انحراف نورد دو برابر افزایش پیدا میکند. اگر طول نورد را دو برابر افزایش دهیم و فشار نورد را ثابت نگاهداریم، مقدار انحراف ۸ برابر میشود. پس میتوان نتیجه گرفت که با دو برابر شدن طول نورد، انحراف آن ۸ برابر میشود و با دو برابر شدن فشار نورد، انحراف آن دو برابر میشود. مقدار انحراف همچنین با عکس اینرسی نورد رابطه دارد. مقدار انحراف نورد با دو برابر شدن مقدار اینرسی و یا ضریب کشسانی نورد به نصف کاهش پیدا میکند.
معمولاً برای تعیین انحنای نورد، I و E محاسبه میشوند، مقدار I گشتاور اینرسی بدنه و E ضریب کشسانی نورد است.
برای نوردهای توخالی:
و برای نوردهای توپر:
قطر خارجی نورد (از سطح هسته تا سطحنورد، قطر لاستیک) = OD
قطر هسته فلزی نورد (داخلی) = ID
مثال
گشتاور اینرسی موردنیاز (I) برای نورد فولادی توخالی با قطر هسته فلزی ۸ اینچ و قطر پوشش لاستیک ۶ اینچ عبارت است از: ۶ اینچ= ID، ۸ اینچ= OD
ضریب کشسانی (ارتجاعی) E برای نوردهای با مواد مختلف عبارت است از:
جدول ۳
مقدار انحراف عبارت است از:
L = طول نورد W = وزن نورد E = ضریب ارتجاعی I = اینرسی
انحراف ایدئال نورد استیل (فولادی) با قطر پوشش لاستیک ۸ اینچ، قطر هسته ۶ اینچ، طول ۱۰۰ اینچ و با فشار ۱۵۰۰ پوند را محاسبه کنید:
I – گشتاور اینرسی
نوردی با همین مقادیر ولی از جنس آهن ریختهگری انحراف دو برابر دارد (۰۰۹۶/۰ اینچ)، زیرا ضریب کشسانی (ارتجاعی) E آهن ریختهگری نصف فولاد است (۰۰۰/۰۰۰/۱۵). مقدار انحراف نوردهای آلومینیومی سه برابر نورد فولادی مثال قبل است (۰۱۴۴/۰ اینچ).
بیشتر بخوانید: مرکب های چاپ فلکسوگرافی/ مرکب های پایه آب
دندهها
سیلندر فشار، سیلندر پلیت و همهی نوردهای آنیلوکس باید دقیقاً با هم منطبق باشند تا در سرعتهای بالا در ماشینهای فلکسوگرافی با هم بچرخند. اگر هریک از آنها با اندکی تفاوت نسبت به بقیه بچرخد، باعث مشکلاتی در چاپ مانند ضعیف شدن پلیت میشوند. مطابقت سرعت این سه نورد با ماشین با استفاده از دندههای مناسب انجام میشود.
سیستم دندههایی که درام فشار یا نوردها را میچرخانند با سیستم دندههایی که نورد آنیلوکس و پلیت را میچرخانند متفاوت است؛ اگرچه گام دندهها روی هر سه قسمت شبیه هماند.
طول تکرار چاپ فلکسو میتواند تنها با افزایش گام دندهها تغییر کند. گام دنده فاصله بین دندانه مجاور دنده با دنده بعدی است.