Novinky

Ve středové struktuře svislého vstřikovacího stroje hraje šroubová soustava klíčovou roli při transformaci plastických surovin ze stavu pevného na rozpouštěný. Tento na první pohled jednoduchý kovový komponent, se svým přesným návrhem a efektivní kontrolou pohybu, provádí desítky vysokopresnostních cyklů plastifikace za minutu. Jako "srdce" procesu vstřikování ovlivňuje návrh šroubu přímo kvalitu formování a produkční účinnost.

I. Vývoj struktury šroubové soustavy

Moderní svislé vstřikovací lisovací šrouby obvykle využívají klasický třístupňový strukturální návrh, přičemž každý stupeň vykonává specifickou funkci. Napájecí část zajišťuje stabilní přepravu surovin a hluboké šroubové dráhy v této části zajistí hladký průběh granulátů pod vlivem gravitace. Kompreseční část vytváří mechanický kompresní efekt prostřednictvím postupně se zužujících šroubových dráh, což zvyšuje účinnost plastifikace a současně brání přehozenému střihu. Měřicí část, se svými mělčími šroubovými dráhy, zajišťuje rovnoměrné tavení vysokotlakém prostředí, čímž stabilizuje kvalitu produktu.

Měřicí sekce je klíčová a její návrh obvykle sleduje zlatý poměr délky ke průměru (L/D) mezi 5:1 a 7:1. To nejen zajistí homogenitu taveniny, ale také udrží kolísání teploty v mezích ±2°C. Aby se zabránilo návratu taveniny, používá komponent kontrolního kroužku dvojitou uzavírací strukturu s časem reakce méně než 0,03 sekundy.

II. Kuplírování termodynamiky a reologie

Reologický efekt tepelného vzniku vyvolaný rotací šroubu následuje podle vzorce pro reologii τ = η(du/dy), přičemž rychlost střihu se liší v různých sektech. Například ve vstupní sekci se rychlost střihu obvykle pohybuje v rozmezí 50 až 100 s⁻¹, zatímco v měřicí sekci může dosáhnout 500 až 1000 s⁻¹. Pro teplotně citlivé materiály, jako je PC (polycarbonát), se používá specializovaný návrh šroubu, který zkracuje délku kompresní sekce a omezuje nárůst teploty na maximálně 30°C.

Polohové pole teploty v tavenině vykazuje axiální gradient. Pomocí infračervené termografie je pozorována teplotní křivka od přívodního otvoru až ke výstupu z trysky. Optimalizací rychlosti šroubu a parametrů řízení zadního tlaku lze koeficient teplotních fluktuací snížit pod 0,05, čímž se zabrání degradaci materiálu způsobené příliš vysokou teplotou.

III. Inženýrské materiály a povrchové úpravy

Pro zvýšení odolnosti proti opotřebení je tělo šroubu vyrobeno ze stále nitridovaného, které prochází iontovým nitridováním, díky čemuž dosahuje povrchové tvrdosti splňující vysoké normy. Pro sklovlákně posilované materiály se používá bimetalická slitinová nátěrová vrstva, která zvyšuje odolnost proti opotřebení o 3 až 5krát ve srovnání s tradičními nitridacemi. Povrch šroubové hřebeny je potažen diamantem, což snižuje koeficient tření pod 0,08.

Nejnovější technologie texturování povrchu využívá laserového nanesení k vytvoření mikrovrstevných brusových pole na povrchu šroubu. Experimentální data ukazují, že tato struktura zvyšuje účinnost míchání o 18 % a zlepšuje rovnoměrnost teploty taveniny o 25 %.

V oboru přesného formování za výstupu jsou tolerancemi průměru šroubu nyní řízeny v rámci přesnosti IT5, s chybou soustřednosti nepřesahující 0,01 mm/m. Navíc nově navržený vlnitý šroub, optimalizovaný pomocí simulací CFD (Computational Fluid Dynamics), může snížit dvojzlomovost pod 3 nm/cm při formování optických komponentů z PC materiálu. S integrací inteligentních senzorů umožňuje šroubový systém nyní sledovat viskozu taveniny v reálném čase, spojenou s adaptivním řídícím systémem, který zajistí, aby proces plastifikace zůstal vysoce stabilní s hodnotou CPK (Index schopnosti procesu) konstantně nad 1,67.

Tato nová generace šroubových systémů, která kombinuje elektromechanickou integraci a přesný návrh, předefinuje hranice přesnosti zpracování plastů.