Kako strukturni dizajn konusnog vijčanog vijaka utječe na kvalitetu i učinkovitost plastične ekstruzije?

U polju plastične obrade ekstruzije, strukturni dizajn konusna vijačna bačva Kao osnovna komponenta izravno određuje stabilnost procesa ekstruzije, kvalitetu taline i učinkovitost proizvodnje. Uz sve veću tržišnu potražnju za plastičnim proizvodima visokih performansi, optimiziranje dizajna konusnog vijaka postalo je ključ za poboljšanje konkurentnosti poduzeća.
1. Omjer kompresije i dubina niti: jezgra jednoličnosti taline
Omjer kompresije konusnog vijka (omjer dubine utora vijaka između presjeka vijaka i odjeljka za mjerenje) je jezgrani parametar koji utječe na kvalitetu taline. Veći omjer kompresije može poboljšati smicanje i miješanje učinka materijala u utora vijka, promicati ujednačenu plastilizaciju polimernog lanca i smanjiti stvaranje nefaltiranih čestica. Međutim, previsoki omjer kompresije uzrokovat će nagli porast tlaka u bačvi, povećati potrošnju energije i ubrzati trošenje vijaka. Na primjer, prilikom obrade inženjerske plastike visoke viskoznosti (kao što su PC, PA), progresivni dizajn omjera kompresije (poput 3: 1 do 2,5: 1) ne samo da ne može izbjeći degradaciju uzrokovanu pretjerano visokom temperaturom taline, već i poboljšati gustoću taline.
Pored toga, postupni dizajn dubine navoja izravno utječe na raspodjelu brzine smicanja. Područje plitkog utora (mjerni presjek) poboljšava fluidnost taline visokim smicanjem, dok područje dubokog utora (presjek za hranjenje) osigurava stabilnost čvrstog prenošenja. Ako je dizajn gradijenta nerazuman, on može uzrokovati refluks taline ili lokalno pregrijavanje, smanjujući dimenzionalnu točnost ekstrudiranog proizvoda.
2. Omjer i temperaturno polje: točka ravnoteže između učinkovitosti i potrošnje energije
Omjer slike (l/d) konusnog vijka ključ je za određivanje vremena prebivališta materijala i učinkovitosti plastilizacije. Duži vijci (L/D> 25) mogu proširiti vrijeme grijanja materijala i pogodni su za obradu materijala s lošom toplinskom stabilnošću (poput PVC -a), ali će značajno povećati troškove opreme i potrošnju energije. Suprotno tome, kratki vijci (l/d <20) mogu smanjiti potrošnju energije, ali mogu uzrokovati površinske nedostatke proizvoda zbog nepotpune plastilizacije.
Koordinirana kontrola temperaturnog polja je također presudna. Dizajn zoniranog grijanja konusne cijevi mora uskladiti geometrijske karakteristike vijka. Na primjer, niža temperatura koristi se u presjeku za hranjenje kako bi se spriječilo da se materijal prerano topi i zalijepi, dok se temperatura postupno povećava u dijelu kompresije i mjernom dijelu kako bi se osigurala dovoljna plastizacija. Upotreba tehnologije dinamičke kontrole temperature (kao što je PID algoritam) može smanjiti fluktuacije temperature taline i kontrolirati temperaturnu razliku unutar ± 1,5 ° C, čime se izbjegava izvijanje ili pucanje proizvoda uzrokovano toplinskim stresom.
3. Prilagodljivost materijala: Proširenje trajanja i smanjenje troškova održavanja
Proces površinskog obrade konusnog vijčanog vijaka (poput prskanja nitride i bimetalne legure) izravno utječe na njegovu otpornost na habanje i otpornost na koroziju. Na primjer, prilikom obrade ojačane plastike koja sadrži staklena vlakna, uporaba premaza volframovog karbida (WC) može produžiti vijek vijka za više od 30%, istovremeno smanjujući promjenu nagiba uzrokovane habanjem i održavanjem stabilnog tlaka ekstruzije. Osim toga, materijal odabir obloga bačve (poput boron čelika ili legura na bazi nikla visoke temperature) mora uskladiti korozivnost obrađenog materijala kako bi se izbjeglo kontaminaciju taline uslijed kemijskih reakcija.
Strukturni dizajn konusnog vijčanog vijaka mora pronaći ravnotežu u optimizaciji s više objektiva: mora udovoljiti visokim standardima kvalitete taline i minimizirati potrošnju i troškove energije. Uz popularizaciju simulacijskih tehnologija (poput analize CFD -a i konačnih elemenata), točno predviđanje performansi vijaka putem digitalnog modeliranja postalo je industrijski trend.