חֲדָשׁוֹת

במבנה הליבה של מכונת הזרקה אנכית, מערכת הברגים ממלאת תפקיד מפתח בהפיכת חומרי גלם פלסטיים ממצב מוצק למצב מותך. רכיב מתכת פשוט זה לכאורה, עם העיצוב המדויק שלו ובקרת התנועה היעילה שלו, מבצע עשרות מחזורי פלסטיק דיוק גבוה בדקה. בתור "הלב" של תהליך ההזרקה, עיצוב הבורג משפיע ישירות על איכות היציקה ויעילות הייצור.

I. אבולוציה של מבנה מערכת הברגים

ברגי מכונת הזרקה אנכית מודרניים מאמצים בדרך כלל עיצוב מבני תלת-שלבי קלאסי, כאשר כל שלב ממלא תפקיד ייחודי. מדור ההזנה אחראי על הובלה יציבה של חומרי גלם, וחריצי הברגים העמוקים בחלק זה מבטיחים זרימה חלקה של הגרגירים בהשפעת כוח הכבידה. קטע הדחיסה יוצר אפקט דחיסה מכני באמצעות הצרתה הדרגתית של חריצי הברגים, משפר את יעילות הפלסטיק תוך מניעת גזירה מוגזמת. קטע המדידה, עם חריצי הברגים הרדודים יותר, מבטיח התכה אחידה בסביבה בלחץ גבוה ובכך מייצב את איכות המוצר.

קטע המדידה הוא קריטי, והעיצוב שלו בדרך כלל עוקב אחר יחס זהב של אורך לקוטר (L/D) בין 5:1 ל-7:1. זה לא רק מבטיח את ההומוגניות של ההמסה אלא גם שומר על תנודות הטמפרטורה בתוך ±2 מעלות צלזיוס. כדי למנוע זרימת נמס חוזרת, רכיב טבעת הסימון משתמש במבנה איטום כפול, עם זמן תגובה של פחות מ-0.03 שניות.

II. צימוד של תרמודינמיקה וראוולוגיה

אפקט חום הגזירה שנוצר על ידי סיבוב הבורג עוקב אחר הנוסחה הריאולוגית τ = η(du/dy), כאשר קצב הגזירה משתנה על פני חלקים שונים. לדוגמה, בקטע ההזנה, קצב הגזירה נע בדרך כלל בין 50 ל-100 שניות⁻¹, בעוד שבקטע המדידה הוא יכול להגיע ל-500 עד 1000 שניות⁻¹. עבור חומרים רגישים לחום, כגון PC (פוליקרבונט), נעשה שימוש בעיצוב בורג מיוחד, המקצר את אורך קטע הדחיסה כדי להגביל את עליית הטמפרטורה לטווח של 30 מעלות צלזיוס.

שדה הטמפרטורה של ההיתוך מציג שיפוע צירי. באמצעות תרמוגרפיה אינפרא אדום, נצפה עקומת הטמפרטורה מפתח ההזנה ליציאת הזרבובית. על ידי אופטימיזציה של מהירות הבורג ופרמטרי בקרת הלחץ האחורי, ניתן להפחית את מקדם תנודת הטמפרטורה אל מתחת ל-0.05, ולמנוע פירוק חומר עקב טמפרטורה מופרזת.

III. חומרים הנדסיים וטיפול פני השטח

כדי להגביר את עמידות הבלאי, גוף הבורג עשוי מפלדה ניטרידית, העוברת טיפול ניטריד יונים, וכתוצאה מכך קשיות פני השטח העומדת בסטנדרטים גבוהים. עבור חומרים מחוזקים בפיברגלס, נעשה שימוש בשכבת טיפול בסגסוגת דו-מתכתית, המשפרת את עמידות הבלאי פי 3 עד 5 בהשוואה לטיפולי ניטרידינג מסורתיים. משטח החוט העליון מצופה ביהלום, מה שמפחית את מקדם החיכוך מתחת ל-0.08.

הטכנולוגיה העדכנית ביותר לטקסטורת פני השטח משתמשת בחיפוי לייזר ליצירת מערכי חריצים ברמת מיקרון על פני הבורג. נתונים ניסויים מראים שמבנה זה משפר את יעילות הערבוב ב-18% ומשפר את אחידות טמפרטורת ההיתוך ב-25%.

בתחום ההזרקה המדויקת, סובלנות קוטר הברגים נשלטת כעת בתוך דיוק בדרגת IT5, עם שגיאת ריכוזיות שאינה עולה על 0.01 מ"מ/מ"ר. בנוסף, הבורג הגלי החדש שעוצב, שעבר אופטימיזציה באמצעות סימולציות CFD (Computational Fluid Dynamics), יכול להפחית את השבירה הדו-פעמית אל מתחת ל-3 ננומטר/ס"מ בעת יציקת רכיבי PC בדרגה אופטית. עם השילוב של טכנולוגיית חישה חכמה, מערכת הברגים מאפשרת כעת ניטור בזמן אמת של צמיגות ההיתוך, יחד עם מערכת בקרה אדפטיבית, המבטיחה שתהליך הפלסטיקה נשאר יציב מאוד עם ערך CPK (Process Capability Index) באופן עקבי מעל 1.67.

הדור החדש הזה של מערכות ברגים, המשלב אינטגרציה אלקטרו-מכאנית ועיצוב מדויק, מגדיר מחדש את הגבולות של דיוק עיבוד פלסטי.