Berita

Dalam struktur inti mesin cetak injeksi vertikal, sistem sekrup memainkan peran penting dalam mengubah bahan baku plastik dari padat menjadi cair. Komponen logam yang tampak sederhana ini, dengan desain yang presisi dan kontrol gerakan yang efisien, menjalankan puluhan siklus plastisisasi presisi tinggi per menit. Sebagai "jantung" dari proses cetak injeksi, desain sekrup secara langsung memengaruhi kualitas cetak dan efisiensi produksi.

I. Evolusi Struktur Sistem Sekrup

Sekrup mesin cetak injeksi vertikal modern biasanya mengadopsi desain struktural tiga tahap klasik, dengan setiap tahap memiliki fungsi yang berbeda. Bagian umpan bertanggung jawab atas transportasi bahan baku yang stabil, dan alur sekrup yang dalam di bagian ini memastikan aliran butiran yang lancar di bawah pengaruh gravitasi. Bagian kompresi menghasilkan efek kompresi mekanis melalui penyempitan alur sekrup secara bertahap, meningkatkan efisiensi plastisisasi sekaligus mencegah geser yang berlebihan. Bagian pengukuran, dengan alur sekrup yang lebih dangkal, memastikan pelelehan yang seragam dalam lingkungan bertekanan tinggi, sehingga menstabilkan kualitas produk.

Bagian pengukuran sangat penting, dan desainnya biasanya mengikuti rasio emas panjang terhadap diameter (L/D) antara 5:1 dan 7:1. Hal ini tidak hanya memastikan homogenitas lelehan tetapi juga menjaga fluktuasi suhu dalam ±2°C. Untuk mencegah aliran balik lelehan, komponen cincin pemeriksa menggunakan struktur segel ganda, dengan waktu respons kurang dari 0.03 detik.

II. Kopling Termodinamika dan Reologi

Efek panas geser yang dihasilkan oleh putaran sekrup mengikuti rumus reologi τ = η(du/dy), dengan laju geser bervariasi di berbagai bagian. Misalnya, di bagian umpan, laju geser biasanya berkisar antara 50 hingga 100 s⁻¹, sedangkan di bagian pengukuran, dapat mencapai 500 hingga 1000 s⁻¹. Untuk material yang peka terhadap panas, seperti PC (polikarbonat), desain sekrup khusus digunakan, yang memperpendek panjang bagian kompresi untuk membatasi kenaikan suhu hingga 30°C.

Medan suhu lelehan menunjukkan gradien aksial. Dengan menggunakan termografi inframerah, kurva suhu dari lubang umpan ke lubang keluar nosel diamati. Dengan mengoptimalkan kecepatan sekrup dan parameter kontrol tekanan balik, koefisien fluktuasi suhu dapat dikurangi hingga di bawah 0.05, mencegah degradasi material karena suhu yang berlebihan.

III. Material Teknik dan Perlakuan Permukaan

Untuk meningkatkan ketahanan aus, badan sekrup terbuat dari baja nitridasi, yang menjalani perawatan nitridasi ion, sehingga menghasilkan kekerasan permukaan yang memenuhi standar tinggi. Untuk material yang diperkuat fiberglass, lapisan perawatan paduan bimetalik digunakan, yang meningkatkan ketahanan aus hingga 3 hingga 5 kali lipat dibandingkan dengan perawatan nitridasi tradisional. Permukaan atas ulir dilapisi dengan berlian, yang mengurangi koefisien gesekan hingga di bawah 0.08.

Teknologi tekstur permukaan terkini menggunakan pelapisan laser untuk menciptakan susunan alur tingkat mikron pada permukaan sekrup. Data eksperimen menunjukkan bahwa struktur ini meningkatkan efisiensi pencampuran hingga 18% dan meningkatkan keseragaman suhu leleh hingga 25%.

Di bidang pencetakan injeksi presisi, toleransi diameter sekrup kini dikontrol dalam presisi tingkat IT5, dengan kesalahan konsentrisitas tidak melebihi 0.01 mm/m. Selain itu, sekrup bergelombang yang baru dirancang, dioptimalkan menggunakan simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics), dapat mengurangi birefringensi hingga di bawah 3 nm/cm saat mencetak komponen PC tingkat optik. Dengan integrasi teknologi penginderaan cerdas, sistem sekrup kini memungkinkan pemantauan viskositas lelehan secara real-time, ditambah dengan sistem kontrol adaptif, yang memastikan bahwa proses plastisisasi tetap sangat stabil dengan nilai CPK (Process Capability Index) yang secara konsisten di atas 1.67.

Sistem sekrup generasi baru ini, yang menggabungkan integrasi elektromekanis dengan desain presisi, mendefinisikan ulang batasan akurasi pemrosesan plastik.