뉴스

수직 사출 성형기의 핵심 구조에서 나사 시스템은 플라스틱 원료를 고체에서 액체 상태로 전환하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 보잘것없어 보이는 금속 부품은 정확한 설계와 효율적인 동작 제어로 분당 수십 번의 고정밀 가소화 사이클을 수행합니다. 사출 성형 과정의 '심장'으로서 나사의 설계는 성형 품질과 생산 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.

나사 시스템 구조의 발전 과정

현대 수직 주사 성형기의 나사는 일반적으로 각각 다른 기능을 가진 고전적인 세 단계 구조 설계를 채택합니다. 투입부는 원료의 안정적인 운송을 담당하며, 이 부분의 깊은 나사 홈은 중력의 영향으로 인해 입자가 원활하게 흐르도록 합니다. 압축부는 점차 좁아지는 나사 홈을 통해 기계적 압축 효과를 생성하여 과도한 전단을 방지하면서 플라스틱화 효율을 향상시킵니다. 계량부는 얕은 나사 홈을 통해 고압 환경에서 균일한 용융을 보장하여 제품 품질을 안정화합니다.

계량 섹션은 매우 중요하며, 그 설계는 일반적으로 길이-직경(L/D) 비율이 5:1에서 7:1 사이인 황금비를 따릅니다. 이는 용융물의 균일성을 보장하는 동시에 온도 변동을 ±2°C 내로 유지합니다. 용융물의 역류를 방지하기 위해 체크 링 구성요소는 응답 시간이 0.03초 미만인 이중 밀봉 구조를 사용합니다.

II. 열역학과 유체역학의 결합

나사의 회전에 의해 생성된 전단 열 효과는 τ = η(du/dy)라는 유체역학 공식을 따르며, 전단 속도는 다양한 섹션마다 다릅니다. 예를 들어, 급료 섹션에서는 전단 속도가 일반적으로 50~100 s⁻¹ 범위이고, 계량 섹션에서는 500~1000 s⁻¹까지 도달할 수 있습니다. 열에 민감한 재료인 PC(폴리카보네이트) 같은 경우 특수 나사 설계가 사용되어 압축 섹션의 길이를 단축하여 온도 상승을 30°C 이내로 제한합니다.

용융물의 온도 영역은 축 방향 경사를 나타냅니다. 적외선 열화상기를 사용하여 급료구에서 노즐 출구까지의 온도 곡선을 관찰할 수 있습니다. 나사 회전 속도와 후압 제어 매개변수를 최적화함으로써 온도 변동 계수를 0.05 이하로 줄일 수 있어, 과도한 온도로 인한 재료의 열화를 방지합니다.

III. 공학 소재 및 표면 처리

마모 저항성을 향상시키기 위해 나사 본체는 이온 질화 처리를 거친 질화강으로 만들어져 높은 기준에 부합하는 표면 경도를 가지게 됩니다. 유리 섬유 강화 재료의 경우 이중 금속 합금 처리 층이 사용되어 전통적인 질화 처리보다 마모 저항성이 3~5배 개선됩니다. 나사산 정상 면에는 다이아몬드 코팅이 적용되어 마찰 계수가 0.08 이하로 감소합니다.

최신 표면 조형 기술은 나사 표면에 마이크로 수준의 홈 배열을 생성하기 위해 레이저 클래딩을 사용합니다. 실험 데이터는 이 구조가 혼합 효율을 18% 향상시키고 용융 온도 균일성을 25% 증가시킨다는 것을 보여줍니다.

정밀 주사 성형 분야에서 나사 직경 공차는 이제 IT5 등급 정밀도 내에서 제어되며, 동심도 오차는 0.01mm/m를 초과하지 않습니다. 또한 CFD(컴퓨터 유체 역학) 시뮬레이션을 통해 최적화된 새로운 파동형 나사는 광학 급 PC 부품을 성형할 때 이방성 굴절률을 3nm/cm 미만으로 줄일 수 있습니다. 스마트 센싱 기술의 통합으로 나사 시스템은 이제 용융 점도를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 적응형 제어 시스템과 결합되어 플라스틱화 과정이 매우 안정적으로 유지되도록 하며, CPK(공정 능력 지수) 값은 일관되게 1.67 이상을 유지합니다.

이 새로운 세대의 나사 시스템은 전자 기계적 통합과 정확한 설계를 결합하여 플라스틱 가공 정확도의 한계를 재정의하고 있습니다.