Дослідження методу проектування та принципів інжекційного шнека для машин для лиття під тиском

1, Співвідношення довжини та діаметра ін'єкційного гвинта в машині для лиття пластику
Співвідношення сторін шнека під тиском (Jinyang) у машині для лиття пластику під тиском є ​​дуже важливим параметром шнека, особливо для широко використовуваних універсальних гвинтів. Співвідношення сторін універсальних гвинтів зросло з 13-14 до 18, а тепер зросло до 20-22 і навіть досягло 26.
1. Співвідношення довжини до діаметра та хід ін'єкційного гвинта в машині для лиття пластику
Хід інжекції машини для лиття пластмас під тиском виражає кількість інжекції та є важливим технічним параметром. Кількість матеріалу, який заповнюється шнеком під час процесу ін’єкції, в основному є дуже невизначеним фактором. Під час впорскування шнек рухається вперед аксіально, і матеріал стікає в канавку шнека, але канавка шнека не може бути заповнена, оскільки часу впорскування недостатньо для того, щоб повністю заповнити канавку шнека. Завдяки розрідженому наповненню матеріалів повітря легко всмоктується. Якщо повітря не може бути своєчасно виведено, це погіршить якість пластифікації. Зазвичай розмір ходу дозування є головним фактором, що визначає, чи може повітря потрапити в накопичувальний циліндр. Дослідження різних матеріалів показали, що якщо вимірювальний хід перевищує 3D, за контрольним кільцем буде затягування повітря. На цьому етапі, якщо співвідношення сторін шнека менше 18 (що задовольняє ход тривимірного вимірювання співвідношення сторін шнека), тобто довжина, на якій тверда речовина в секції подачі починає плавитися, занадто мала, це буде викликають значне збільшення залишкової твердої речовини в розплаві, коли тверда речовина переходить до розплаву секції стиснення. У важких випадках це може призвести до зупинки транспортування. Тому, щоб досягти ходу вимірювання, що перевищує 3D, необхідно збільшити ефективну довжину шнека, щоб твердий матеріал міг мати достатні шляхи плавлення під час процесу подачі, щоб зменшити вміст твердої речовини в розплаві, відповідати складу об’єму розплаву зі складом об’ємного потоку секції стиснення та досягти, щоб необхідний об’єм плавлення для вимірювання був більшим, ніж об’єм плавлення в гвинтовій канавці. Загалом відношення довжини до діаметра гвинта досягає 20-25, що може задовольнити вимогу щодо вимірювання ходу, більшого за 3D. Крім того, щоб вирішити проблему захоплення матеріалу, викликану збільшенням співвідношення сторін шнека, конструкція шнека повинна відповідати вимозі, щоб швидкість твердої пробки під час пластифікації була більшою, ніж швидкість твердого шару. Зараз, з прогресом у розробці та обробці шнеків, хід уприскування загальних машин для лиття пластику під тиском збільшився з 3D до 4,5D~5D, а деякі навіть досягають 6,5D. Співвідношення сторін гвинта також збільшилося з 18 до 20-25 або навіть більше, тим самим підвищивши економічність механізму пластифікації. Наприклад, у серії Ergotech компанії DEMAG хід упорскування стандартного гвинта становить близько 4,5D, ефективна довжина пластифікації шнека становить 20D~24D, співвідношення сторін спеціального гвинта становить 25, а співвідношення кроку до Зовнішній діаметр краю гвинта 1:1.
2. Співвідношення довжини-діаметра ін'єкційного шнека та характеристики плавлення матеріалу в машинах для лиття пластмас під тиском
Питома ентальпія напівкристалічної пластмаси приблизно в 1.3-1.5 разів вища, ніж у аморфної пластмаси, тому аморфна пластмаса більш схильна до плавлення, ніж напівкристалічна пластмаса. Наприклад, АБС плавиться через шлях 7D, PS плавиться через шлях 10D, PE плавиться через шлях 14D, а PP плавиться через шлях 23D до кінця процесу плавлення. З наведеного вище явища можна побачити, що різні пластмаси мають різні вимоги до співвідношення сторін гвинта через їх різні характеристики плавлення. Наприклад, використовуючи звичайну машину для лиття під тиском пластику з відношенням довжини до діаметра 18 для впорскування гвинта для пластифікації поліпропілену, якість пластифікації точно не ідеальна, тому у формованому виробі будуть нерозплавлені частинки. Однак при використанні для пластифікації ПЕ можна досягти гарної якості плавлення.
З покращенням продуктивності продукту з’явилися спеціальні гвинти, щоб подолати недоліки універсальних гвинтів, таких як гвинти PET, гвинти PC, гвинти PVC, гвинти з термореактивної пластмаси, гвинти EVA, гвинти PEEK тощо. Спеціальний гвинт призначений для адаптації до пластифікації конкретних об'єктів, і його співвідношення сторін в основному відрізняється. Специфічна будова і технічні параметри шнека також мають свої особливості. Наприклад, спеціалізований гвинт для ін’єкційних преформ ПЕТ може адаптуватися до характеристик ПЕТ матеріалів і покращити якість преформ із співвідношенням довжини до діаметра від 23D до 26D.
3. Співвідношення довжини-діаметра ін’єкційних гвинтів у машинах для лиття пластмас під тиском та якісні характеристики продукції
Вимоги до співвідношення довжини та діаметра шнека змінюються залежно від вимог до якості продукту. Наприклад, для звичайних продуктів ПК відношення довжини до діаметра шнека 20 може відповідати вимогам пластифікації, тоді як для обробки оптичних направляючих ПК ідеальне співвідношення довжини шнека до діаметра для машин для лиття пластику має становити 23 для покращення плавлення. якість і точність вимірювань; Прецизійні ін’єкційні гвинти мають більше співвідношення сторін, ніж гвинти загального призначення.
4. Машина для лиття пластику під тиском (Jinyang) співвідношення сторін гвинта та компоненти змішування зсуву
Хоча співвідношення розмірів шнека та компоненти змішування зсуву мають свої власні функції, у певних ситуаціях вони можуть компенсувати недоліки один одного. Пластифікація пластмас, які не чутливі до зсуву, таких як PP, може покращити швидкість плавлення шляхом додавання компонентів зсуву/змішування, коли співвідношення сторін гвинта недостатнє, наприклад, використання багаторізьбових гвинтів і гвинтів бар’єрного типу. Порівняно з різьбовими гвинтами з однією головкою, різьбові гвинти з кількома головками та гвинти бар’єрного типу мають перевагу в тому, що шар розплаву, утворений між стінкою стовбура та твердим шаром, не такий товстий, що збільшує теплопередачу від стовбура до твердого об’єкта та ефективно використовуючи енергію. Крім того, поверхня бар’єрного гвинта також може відокремлювати тверду речовину від розплаву, і матеріал піддається певному зсуву через бар’єрну нитку, що робить введення тепла більш ефективним.
Для пластифікації пластмас з високою ентальпією, які чутливі до зсуву, компоненти зсуву/змішування не можуть замінити функцію співвідношення сторін гвинта. Необхідно використовувати шнеки з досить великим співвідношенням сторін, щоб гарантувати, що матеріал має довший час утримання для поглинання достатньої кількості тепла, щоб отримати достатньо гомогенізований розплав; Пластмаси з довшими волокнами часто пошкоджуються концентрованим зсувом під час процесу пластифікації, тому компоненти зсуву/змішування не можна додавати. Для досягнення хороших властивостей диспергування та змішування слід використовувати шнеки з більшим співвідношенням сторін.
Стовбур машини для лиття під тиском Jinyang гвинтовий стовбур
2, Інжекційна гвинтова дозуюча секція машини для лиття пластику під тиском
Основною функцією секції дозування є гомогенізація та дозування, тому секція дозування також відома як секція гомогенізації. Через те, що вихід розплаву з секції стиснення ще не досяг рівномірності внутрішнього плавлення, все ще існують різниці температур між різними частинами та навіть нерозплавленими твердими матеріалами, які не можуть отримати повторювану та високоточну пластифікацію та точність вимірювання. Тому гомогенізацію розплаву пластику необхідно завершити в секції дозування. З функцій вимірювальної секції та практичного досвіду обробки видно, що розумна конструкція вимірювальної секції відіграє вирішальну роль у досягненні рівномірності пластифікації та точного вимірювання.
1. Гомогенізація секції дозування та секції зсуву змішування
Гомогенізація плавлення пластику має два значення: одне - це теплова однорідність, виражена у вигляді різниці температур, а інше - оптична та механічна однорідність змішування, що описує розподіл пігментів і наповнювачів.
(1) Гомогенізація вимірювальної секції
Суть гомогенізації в секції дозування полягає в тому, щоб розплавлений матеріал, що проходить через секцію стиснення, проходив через шлях секції дозування, щоб температура кожної точки всередині розплавленого матеріалу досягала рівномірності, щоб отримати розплавлений матеріал з рівномірна щільність. Це теплова однорідність, виражена у вигляді різниці температур.
(2) Гомогенізація зсувної секції змішування на передньому кінці дозування
Інжекційний гвинт машини для лиття пластмас під тиском має погану здатність до змішування та зсуву через свою специфічну функцію, особливо з точки зору змішування та дисперсії кольорів. Однак у наш час більшість домашніх користувачів рідко використовують кольорові маткові суміші з відмінною продуктивністю дисперсії кольорів, щоб зменшити виробничі витрати. Замість цього вони безпосередньо змішують і перемішують пігменти з частинками пластику для пластифікації. Щоб задовольнити вимоги користувачів до обробки, багато вітчизняних виробників машин для лиття під тиском встановили змішувальну секцію на головці шнека, щоб покращити рівномірність змішування пігменту. Існує чітка різниця між гомогенізацією секції зсуву змішування та гомогенізацією секції вимірювання цього пристрою, яка є оптичною та механічною однорідністю змішування, вираженою у вигляді розподілу пігменту та наповнювача.
2. Принципи побудови вимірювальної ділянки
(1) Довжина вимірювальної ділянки
Відповідно до призначення вимірювальної секції, глибина гвинтової канавки в вимірювальній секції повинна бути невеликою, а не глибокою. Довжина вимірювальної ділянки становить від 25% до 30% довжини гвинтового паза. Глибина та довжина гвинтової канавки в секції дозування є двома факторами, які впливають на ефект дозування, причому довжина секції дозування відіграє домінуючу роль. Причина, чому збільшення відношення довжини до діаметра гвинта може підвищити точність вимірювання та однорідність пластифікації, полягає в тому, що спочатку подовжується довжина вимірювальної секції, одночасно зменшуючи ступінь стиснення гвинта. Наприклад, a φ Відношення довжини до діаметра гвинта 42 мм було збільшено з 19 до 21,5, а довжину вимірювальної секції було збільшено з 4,5D до 6D. Маса пластифікованого полістиролу коливається між 241,3 і 241,8, з точністю повторюваності маси 0,2 відсотка, що в 5 разів перевищує вихідний 1 відсоток. Це свідчить про те, що довжина вимірювальної ділянки відіграє вирішальну роль у точності вимірювання.
(2) Ступінь стиснення та вимірювання глибини канавки секції
У міру того, як співвідношення довжини до діаметра шнека для лиття під тиском у машині для лиття пластику під тиском збільшується, ступінь стиснення можна відповідно зменшити. Раніше, коли співвідношення сторін гвинта становило 18, ступінь стиснення зазвичай становила 2,8. Тепер, коли співвідношення сторін гвинта збільшується, коефіцієнт стиснення зазвичай становить 2,2. У той же час, глибина канавки відповідної вимірювальної секції також була зменшена, що може отримати більш однорідний розплавлений корпус і покращити здатність до пластифікації. Взагалі кажучи, для пластичної пластифікації з низькою в'язкістю, хорошою плинністю та хорошою термічною стабільністю приймається великий коефіцієнт стиснення та більш глибока глибина канавки дозування; Для пластичної пластифікації з високою в'язкістю та легким термічним розкладанням приймаються невеликий коефіцієнт стиснення та невелика глибина канавки дозування; Для аморфного пластику глибину канавки вимірювальної секції можна збільшити з глибиною канавки 0.06D~0.07D для зменшення опору потоку; Для кристалічної пластмаси зменшіть глибину канавки секції дозування, взявши глибину канавки від 0,04 D до 0,05 D, щоб зменшити різницю осьових температур розплавленого матеріалу.
(3) Зазор між шнеком для ін’єкцій і стовбуром машини для лиття пластику під тиском
Величина зазору між інжекційним шнеком і циліндром машини для лиття пластику під тиском є ​​дуже важливою проблемою під час високошвидкісного впорскування. Коли гвинт впорскується на високій швидкості, сила зсуву, що діє на твердий шар розплавленою плівкою та розплавленою ванною вздовж напрямку стиснення, значно збільшується. Якщо проміжок між гвинтом і стовбуром занадто великий, розплавлена ​​купа на поверхні гвинта, що просувається, перетне зазор між гвинтом і стовбуром і потрапить у канавку переднього гвинта. Твердий шар буде стискатися розплавом, спричиняючи його швидкий розрив, і навіть твердий шар у кінці секції живлення почне розриватися. Тому, щоб відповідати вимогам високошвидкісного впорскування, слід суворо контролювати зазор між ін’єкційним гвинтом і стволом машини для лиття пластику під тиском.
Машина для лиття під тиском гвинт Jinyang гвинт
3. Чекове кільце
Існує три форми контрольних кілець: незалежні контрольні кільця руху, які обертаються синхронно з інжекційним гвинтом машини для лиття пластмас під тиском, і подвійні контрольні кільця, які поєднують дві вищевказані функції. Перші два типи зазвичай використовуються чекові кільця, з упором на подвійні чекові кільця. Подвійне стопорне кільце складається із зовнішнього кільця, яке обертається синхронно з інжекційним гвинтом машини для лиття пластику під тиском, і незалежного внутрішнього кільця, яке рухається незалежно. Під час ін’єкції торець зовнішнього кільця щільно запечатується торцевою стороною ін’єкційного гвинта машини для лиття пластику під тиском, тоді як торець внутрішнього кільця щільно запечатується торцем внутрішнього кільця для досягнення ефекту подвійного ущільнення. Його характеристиками є тривалий термін служби, хороший ефект ущільнення, чутливе закриття, а також здатність підтримувати та стабілізувати високу ефективність впорскування протягом тривалого часу. У порівнянні з машинами для лиття під тиском тієї ж специфікації, які не використовують подвійні стопорні кільця, машини для лиття під тиском, які використовують подвійні стопорні кільця, чітко демонструють переваги стабільного впорскування та низького тиску впорскування.
3, Принципи конструкції гвинта для машин для лиття пластику під тиском
Концепція дизайну інжекційного шнека для машин для лиття пластмас під тиском керується теорією та базується на практичному досвіді, поєднує теорію з практикою, не зв’язується існуючими теоріями та сміливо впроваджує інновації. Критеріями для вимірювання конструкції шнека є: чи рівномірна пластифікація, чи відповідає вимірювання вимогам, і, по-друге, вимоги до здатності до пластифікації. У зв'язку з постійним поглибленням розуміння властивостей полімерних пластмас і появою нових полімерних з'єднань не існує абсолютної розумної конструкції гвинта. Поки вироби, які відповідають вимогам якості, можна пластифікувати та формувати, конструкція гвинтів є успішною.
Щоб спроектувати гвинт машини для лиття пластмас під тиском, спочатку необхідно зрозуміти продуктивність обробленого об’єкта та якість продукту, якого потрібно досягти, а також які параметри гвинта машини для лиття пластмас під тиском пов’язані з продуктивність матеріалу, що підлягає обробці, наприклад, чутливість матеріалу до зсуву та температури. Зазвичай аморфні пластики, такі як PS, ABS, PMMA, PVC, PC тощо, мають широкий діапазон температур обробки, за винятком PVC. Кристалічні пластики, такі як LDPE, HDPE, PA та ін., мають вузький діапазон температурних коливань; Аморфні пластики не чутливі до зсуву і не потребують компонентів для зсуву. Глибину вимірювальної канавки можна відповідно збільшити, а ступінь стиснення зменшити, щоб зменшити опір потоку. Кристалічні пластики чутливі до зсуву, тому для зменшення в’язкості та покращення текучості можна додавати компоненти, що впливають на зсув. Візьміть PP як приклад. Хоча його плинність дуже добра, його важко пластифікувати через високу питому теплоємність і низьку температуропровідність. Важко досягти ідеальної якості, якщо використовувати звичайну машину для лиття пластику під тиском для впорскування гвинта для пластифікації, особливо на машинах великого та середнього розміру. Поширеними дефектами якості пластику є: різниця температур між внутрішнім і зовнішнім шарами шару розплаву в секції шнекової гомогенізації (дозуюча секція) велика, тобто температура внутрішнього шару низька, а температура зовнішнього шару висока. Під час пластифікації завдяки пластифікаційній силі інжекційного шнека в машині для лиття пластмас під тиском внутрішній шар пластику затримується на головці гвинта, а зовнішній шар розплавленого матеріалу протікає повз внутрішній шар пластику, який затримується на головку гвинта до переднього кінця. Таким чином, кожне впорскування лише впорскує зовнішній шар розплавленого матеріалу з переднього кінця стовбура машини у форму, тоді як внутрішній шар пластику залишається на головці гвинта, оскільки не досягає температури плавлення. Як наслідок, після багаторазових ін’єкцій пластифікації, все більше і більше матеріалу затримується на головці гвинта. Як наслідок, фактична кількість пластифікації зменшується щоразу, що призводить до меншої кількості ін’єкцій, і навіть у кінці нормальна робота може бути лише проводиться після видалення затриманого матеріалу. Враховуючи унікальну природу пластифікації ПП, необхідно розробити форму та технічні параметри ін’єкційного гвинта для ПП, щоб досягти постійної точності якості пластифікації та вимірювання. Співвідношення сторін є ключовим показником, тому спочатку збільште співвідношення сторін, щоб відповідати часу утримування розплаву, а потім розгляньте дизайн інших параметрів.
Крім того, існує багато хитрощів у специфічній конструкції інжекційного гвинта для машин для лиття пластмас під тиском, і продуктивність гвинта часто відображається в цих хитрощах. Деякі підрозділи зараз не приділяють належної уваги конструкції гвинтів і довіряють їх цехам обробки гвинтів, щоб вони все завершили. Хоча це економить час, поліпшити рівень шурупів неможливо. Таким чином, виробники машин для лиття під тиском можуть покращити продуктивність шнека, лише посиливши власні можливості розробки. Компанія HNA Plastic Machinery Manufacturing Co., Ltd. надає великого значення розробці високопродуктивних гвинтів і послідовно розробляє інноваційні гвинти, такі як гвинти PC і термореактивні гвинти. Після використання користувачем ефективність пластифікації хороша, а формування стабільне.