Cum afectează proiectarea structurală a butoiului cu șurub conic calitatea și eficiența extrudării plastice?

În domeniul procesării extrudării plastice, proiectarea structurală a Butoi de șurub conic Ca o componentă de bază determină în mod direct stabilitatea procesului de extrudare, calitatea topirii și eficiența producției. Odată cu creșterea cererii de piață pentru produse din plastic de înaltă performanță, optimizarea proiectării butoiului cu șurub conic a devenit cheia pentru îmbunătățirea competitivității întreprinderilor.
1.. Raportul de compresie și adâncimea firului: miezul uniformității topiturii
Raportul de compresie a șurubului conic (raportul dintre adâncimea canelurii șurubului dintre secțiunea de alimentare a șurubului și secțiunea de contorizare) este parametrul de miez care afectează calitatea topirii. Un raport de compresie mai mare poate îmbunătăți efectul de forfecare și amestecare al materialului din canelura cu șuruburi, poate promova plastizarea uniformă a lanțului polimeric și poate reduce generarea de particule nemeltate. Cu toate acestea, un raport prea mare de compresie va provoca o creștere bruscă a presiunii în baril, va crește consumul de energie și va accelera uzura cu șuruburi. De exemplu, atunci când se prelucrează materialele plastice de inginerie cu vâscozitate ridicată (cum ar fi PC, PA), un proiect progresiv de raport de compresie (cum ar fi 3: 1 până la 2,5: 1) nu poate evita doar degradarea cauzată de temperatura de topire excesiv de ridicată, dar poate îmbunătăți densitatea topiturii.
În plus, designul treptat al adâncimii firului afectează în mod direct distribuția vitezei de forfecare. Zona de canelură superficială (secțiunea de contorizare) îmbunătățește fluiditatea topiturii prin forfecare ridicată, în timp ce zona de canelură profundă (secțiunea de alimentare) asigură stabilitatea transportului solid. Dacă designul gradientului este nerezonabil, poate provoca reflux de topire sau supraîncălzire locală, reducând exactitatea dimensională a produsului extrudat.
2. Raportul de aspect și câmpul de temperatură: punctul de echilibru între eficiență și consumul de energie
Raportul de aspect (L/D) al șurubului conic este cheia pentru determinarea timpului de ședere a materialului și a eficienței de plastifizare. Șuruburile mai lungi (L/D> 25) pot prelungi timpul de încălzire a materialului și sunt potrivite pentru procesarea materialelor cu o stabilitate termică slabă (cum ar fi PVC), dar vor crește semnificativ costurile echipamentului și consumul de energie. Dimpotrivă, șuruburile scurte (L/D <20) pot reduce consumul de energie, dar pot provoca defecte de suprafață ale produselor din cauza plastifizării incomplete.
Controlul coordonat al câmpului de temperatură este, de asemenea, crucial. Proiectarea de încălzire zonată a butoiului conic trebuie să se potrivească cu caracteristicile geometrice ale șurubului. De exemplu, o temperatură mai scăzută este utilizată în secțiunea de alimentare pentru a împiedica materialul să se topească și să se lipească prematur, în timp ce temperatura este crescută treptat în secțiunea de compresie și secțiunea de contorizare pentru a asigura o plasticizare suficientă. Utilizarea tehnologiei dinamice de control al temperaturii (cum ar fi algoritmul PID) poate reduce fluctuațiile temperaturii topirii și poate controla diferența de temperatură în ± 1,5 ° C, evitând astfel deformarea produsului sau fisurarea cauzată de tensiunea termică.
3. Adaptabilitatea materială: prelungirea duratei de viață și reducerea costurilor de întreținere
Procesul de tratare a suprafeței butoiului cu șurub conic (cum ar fi nitrarea și pulverizarea aliajului bimetalic) afectează în mod direct rezistența la uzură și rezistența la coroziune. De exemplu, la procesarea materialelor plastice armate care conțin fibre de sticlă, utilizarea acoperirii cu carbură de tungsten (WC) poate prelungi durata de viață a șurubului cu mai mult de 30%, reducând în același timp schimbarea pasului cauzată de uzură și menținerea unei presiuni stabile de extrudare. În plus, selecția materială a căptușelii de butoi (cum ar fi oțelul de bor sau aliajul pe bază de nichel la temperatură înaltă) trebuie să corespundă corozivității materialului procesat pentru a evita contaminarea topiturii din cauza reacțiilor chimice.
Proiectarea structurală a butoiului cu șurub conic trebuie să găsească un echilibru în optimizarea multi-obiectiv: trebuie să îndeplinească standardele ridicate de calitate a topiturii și să minimizeze consumul de energie și costurile. Odată cu popularizarea tehnologiilor de simulare (cum ar fi CFD și analiza elementelor finite), predicția exactă a performanței șuruburilor prin modelarea digitală a devenit o tendință a industriei.