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एक खड़ी इन्जेक्शन मोल्डिंग मशीन की मुख्य संरचना में, स्क्रू प्रणाली प्लास्टिक के कच्चे माल को ठोस से दहते हुए अवस्था में बदलने में कुंजी भूमिका निभाती है। यह दिखाई देने वाला साधारण धातु घटक, अपने सटीक डिज़ाइन और कुशल गति नियंत्रण के साथ, प्रति मिनट कई उच्च-शुद्धता के प्लास्टिकीकरण चक्र करता है। इन्जेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया का 'दिल', स्क्रू का डिज़ाइन सीधे मोल्डिंग गुणवत्ता और उत्पादन क्षमता पर प्रभाव डालता है।

I. स्क्रू प्रणाली संरचना का विकास

आधुनिक ऊर्ध्वाधर इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन के स्क्रू आमतौर पर एक क्लासिक तीन-स्टेज संरचना डिज़ाइन को अपनाते हैं, जहां प्रत्येक स्टेज का अपना विशिष्ट कार्य होता है। फीड सेक्शन का कार्य कच्चे माल का स्थिर परिवहन करना है, और इस सेक्शन में गहरे स्क्रू खूटे गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव से ग्रनules के लिए सुचारु प्रवाह सुनिश्चित करते हैं। संपीड़न सेक्शन धीरे-धीरे संकरी खूटों को संकरी करके यांत्रिक संपीड़न प्रभाव उत्पन्न करता है, प्लास्टिकीकरण की दक्षता में वृद्धि करता है और अतिरिक्त छेदन से बचाता है। मापन सेक्शन, जिसमें कम गहरी स्क्रू खूटें होती हैं, उच्च-दबाव परिवेश में एकसमान गलन सुनिश्चित करता है, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता स्थिर रहती है।

मापन खंड महत्वपूर्ण है, और इसका डिज़ाइन आमतौर पर लंबाई-टो-व्यास (L/D) के सुनहरे अनुपात का पालन करता है, जो 5:1 से 7:1 के बीच होता है। यह न केवल मिश्रण की एकसमानता को सुनिश्चित करता है, बल्कि तापमान झंकारों को ±2°C के भीतर रखता है। मिश्रण के पीछे फ़्लो को रोकने के लिए, चेक रिंग घटक दोहरे सील संरचना का उपयोग करता है, जिसका प्रतिक्रिया समय 0.03 सेकंड से कम होता है।

II. थर्मोडायनेमिक्स और रियोलॉजी का संयोजन

स्क्रू की घूर्णन से उत्पन्न छेदन ऊष्मा प्रभाव τ = η(du/dy) के रियोलॉजिकल सूत्र का पालन करता है, जिसमें छेदन दर विभिन्न खंडों में भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, फीड खंड में छेदन दर आमतौर पर 50 से 100 s⁻¹ के बीच होती है, जबकि मापन खंड में यह 500 से 1000 s⁻¹ तक पहुंच सकती है। ऊष्मा-संवेदनशील सामग्रियों, जैसे PC (पॉलीकार्बोनेट), के लिए एक विशेष स्क्रू डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है, जिससे संपीड़न खंड की लंबाई को संक्षिप्त किया जाता है ताकि तापमान वृद्धि 30°C के भीतर सीमित रहे।

पिघले हुए पदार्थ के तापमान में एक अक्षीय स्लोप दिखाई देता है। इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी का उपयोग करते हुए, तापमान वक्र को फीड खोलने से लेकर मुँहटे के बाहर तक देखा जाता है। विस्क्रू स्पीड और पीछे के दबाव नियंत्रण पैरामीटरों को बेहतर बनाने से, तापमान उतार-चढ़ाव गुणांक को 0.05 से कम किया जा सकता है, जिससे अतिरिक्त तापमान के कारण पदार्थ का खराब होना रोका जा सकता है।

III. इंजीनियरिंग सामग्री और सतह प्रक्रिया

स्लेट रोधकता में सुधार के लिए, विस्क्रू शरीर को नाइट्राइड स्टील से बनाया जाता है, जिसे आयन नाइट्राइडिंग प्रक्रिया का उपयोग करके इलाज किया जाता है, जिससे सतह की कठोरता उच्च मानकों को पूरा करती है। फाइबरग्लास-प्रभावी सामग्रियों के लिए, बाय-मेटलिक एल्यूमिनियम इलाज परत का उपयोग किया जाता है, जो पहले की नाइट्राइडिंग इलाज की तुलना में 3 से 5 गुना अधिक स्लेट रोधकता प्रदान करता है। धार की ऊपरी सतह को हीरा से कोट किया जाता है, जिससे घर्षण गुणांक को 0.08 से कम किया जाता है।

नवीनतम सतह पाठ्यक्रम प्रौद्योगिकी लेजर क्लैडिंग का उपयोग करके बर्तन की सतह पर माइक्रो-स्तर के झरने के सरणी बनाती है। प्रयोगशाला डेटा दर्शाता है कि यह संरचना मिश्रण कفاءत में 18% की बढ़ोतरी करती है और पिघलने के तापमान की एकसमानता को 25% तक बढ़ाती है।

प्रत्यक्ष इंजेक्शन मोल्डिंग के क्षेत्र में, बर्तन के व्यास सहनीयता को अब IT5-ग्रेड सटीकता के भीतर नियंत्रित किया जाता है, जिसमें सांद्रता त्रुटि 0.01mm/m से अधिक नहीं होती है। इसके अलावा, CFD (कंप्यूटेशनल फ्लूइड डायनेमिक्स) सिमुलेशन का उपयोग करके डिज़ाइन किए गए नए तरीके से डिजाइन किए गए तरंगीय बर्तन ऑप्टिकल-ग्रेड PC घटकों को मोल्ड करते समय बायरिफ्रिंजेंस को 3nm/cm से कम कर सकते हैं। स्मार्ट सेंसिंग प्रौद्योगिकी के समाकलन के साथ, बर्तन प्रणाली अब पिघले हुए चिपकावट की वास्तविक समय में निगरानी की अनुमति देती है, जिसे एक सापेक्षिक नियंत्रण प्रणाली के साथ जोड़ा गया है, जिससे प्लास्टिकरूपण प्रक्रिया अत्यधिक स्थिर बनी रहती है और CPK (प्रक्रिया क्षमता सूचकांक) मान निरंतर 1.67 से ऊपर है।

इस नई पीढ़ी के स्क्रू सिस्टम, जो इलेक्ट्रोमैकेनिकल एकीकरण और सटीक डिजाइन को मिलाते हैं, प्लास्टिक प्रोसेसिंग की सटीकता की सीमाओं को पुनर्परिभाषित कर रहे हैं।