Novinky

Ve struktuře jádra vertikálního vstřikovacího stroje hraje šnekový systém klíčovou roli při přeměně plastových surovin z pevného do roztaveného stavu. Tato zdánlivě jednoduchá kovová součást se svým přesným designem a efektivním řízením pohybu provádí desítky vysoce přesných plastifikačních cyklů za minutu. Konstrukce šneku, jakožto „srdce“ procesu vstřikování, přímo ovlivňuje kvalitu výlisku a efektivitu výroby.

I. Vývoj struktury šroubového systému

Šrouby moderních vertikálních vstřikovacích lisů mají obvykle klasický třístupňový konstrukční návrh, přičemž každý stupeň plní odlišnou funkci. Plnicí sekce je zodpovědná za stabilní dopravu surovin a hluboké šnekové drážky v této sekci zajišťují hladký tok granulí pod vlivem gravitace. Kompresní sekce generuje mechanický kompresní efekt prostřednictvím postupně se zužujících drážek šroubů, čímž se zvyšuje účinnost plastifikace a zároveň zabraňuje nadměrnému střihu. Dávkovací sekce se svými mělčími šnekovými drážkami zajišťuje rovnoměrné tavení ve vysokotlakém prostředí a tím stabilizuje kvalitu produktu.

Měřicí sekce je klíčová a její konstrukce se obvykle řídí zlatým poměrem délky k průměru (L/D) mezi 5:1 a 7:1. To zajišťuje nejen homogenitu taveniny, ale také udržuje kolísání teploty v rozmezí ±2°C. Aby se zabránilo zpětnému toku taveniny, komponenta kontrolního kroužku používá strukturu dvojitého těsnění s dobou odezvy kratší než 0.03 sekundy.

II. Spojení termodynamiky a reologie

Smykový tepelný efekt generovaný rotací šneku se řídí reologickým vzorcem τ = η(du/dy), přičemž smyková rychlost se mění napříč různými sekcemi. Například v přiváděcí části se smyková rychlost typicky pohybuje od 50 do 100 s-500, zatímco v dávkovací části může dosahovat 1000 až 30 s-XNUMX. U materiálů citlivých na teplo, jako je PC (polykarbonát), se používá speciální konstrukce šroubu, která zkracuje délku kompresního úseku, aby se omezil nárůst teploty na XNUMX °C.

Teplotní pole taveniny vykazuje axiální gradient. Pomocí infračervené termografie je sledována teplotní křivka od přívodního otvoru k výstupu z trysky. Optimalizací rychlosti šneku a parametrů řízení zpětného tlaku lze snížit koeficient kolísání teploty pod 0.05, čímž se zabrání degradaci materiálu v důsledku nadměrné teploty.

III. Strojírenské materiály a povrchová úprava

Pro zvýšení odolnosti proti opotřebení je tělo šroubu vyrobeno z nitridované oceli, která prochází iontovou nitridací, výsledkem je povrchová tvrdost splňující vysoké standardy. U materiálů vyztužených skelnými vlákny se používá vrstva úpravy z bimetalické slitiny, která zlepšuje odolnost proti opotřebení 3 až 5krát ve srovnání s tradičními úpravami nitridace. Horní povrch závitu je potažen diamantem, který snižuje koeficient tření pod 0.08.

Nejnovější technologie povrchové textury využívá laserové opláštění k vytvoření polí drážek na úrovni mikronů na povrchu šroubu. Experimentální data ukazují, že tato struktura zlepšuje účinnost míchání o 18 % a zvyšuje rovnoměrnost teploty taveniny o 25 %.

V oblasti přesného vstřikování jsou nyní tolerance průměru šroubu řízeny s přesností třídy IT5, přičemž chyba soustřednosti nepřesahuje 0.01 mm/m. Nově navržený zvlněný šroub, optimalizovaný pomocí simulací CFD (Computational Fluid Dynamics), navíc může snížit dvojlom pod 3 nm/cm při lisování optických PC komponent. Díky integraci technologie inteligentního snímání nyní šroubový systém umožňuje monitorování viskozity taveniny v reálném čase ve spojení s adaptivním řídicím systémem, který zajišťuje, že proces plastifikace zůstane vysoce stabilní s hodnotou CPK (Process Capability Index) trvale nad 1.67.

Tato nová generace šroubových systémů, kombinující elektromechanickou integraci a přesný design, nově definuje hranice přesnosti zpracování plastů.