Aktualności

W strukturze rdzenia pionowej maszyny do formowania wtryskowego system ślimakowy odgrywa kluczową rolę w przekształcaniu surowców z tworzyw sztucznych ze stanu stałego w stan stopiony. Ten pozornie prosty element metalowy, dzięki precyzyjnej konstrukcji i wydajnej kontroli ruchu, wykonuje dziesiątki cykli uplastyczniania o wysokiej precyzji na minutę. Jako „serce” procesu formowania wtryskowego, konstrukcja ślimaka bezpośrednio wpływa na jakość formowania i wydajność produkcji.

I. Ewolucja struktury układu śrubowego

Nowoczesne ślimaki pionowych maszyn do formowania wtryskowego zazwyczaj przyjmują klasyczną trzystopniową konstrukcję strukturalną, przy czym każdy etap pełni odrębną funkcję. Sekcja podawania odpowiada za stabilny transport surowców, a głębokie rowki ślimaka w tej sekcji zapewniają płynny przepływ granulek pod wpływem grawitacji. Sekcja kompresji generuje efekt kompresji mechanicznej poprzez stopniowo zwężające się rowki ślimaka, zwiększając wydajność uplastyczniania, jednocześnie zapobiegając nadmiernemu ścinaniu. Sekcja dozująca, z płytszymi rowkami ślimaka, zapewnia równomierne topienie w środowisku o wysokim ciśnieniu, stabilizując w ten sposób jakość produktu.

Sekcja pomiarowa jest kluczowa, a jej konstrukcja zazwyczaj opiera się na złotym stosunku długości do średnicy (L/D) wynoszącym od 5:1 do 7:1. Zapewnia to nie tylko jednorodność stopu, ale także utrzymuje wahania temperatury w granicach ±2°C. Aby zapobiec cofaniu się stopu, element pierścienia kontrolnego wykorzystuje strukturę podwójnego uszczelnienia, z czasem reakcji krótszym niż 0.03 sekundy.

II. Sprzężenie termodynamiki i reologii

Efekt cieplny ścinania generowany przez obrót ślimaka jest zgodny ze wzorem reologicznym τ = η(du/dy), przy czym szybkość ścinania zmienia się w różnych sekcjach. Na przykład w sekcji zasilającej szybkość ścinania zwykle waha się od 50 do 100 s⁻¹, podczas gdy w sekcji pomiarowej może osiągnąć 500 do 1000 s⁻¹. W przypadku materiałów wrażliwych na ciepło, takich jak PC (poliwęglan), stosuje się specjalną konstrukcję ślimaka, skracającą długość sekcji ściskającej w celu ograniczenia wzrostu temperatury do 30°C.

Pole temperatury stopu wykazuje gradient osiowy. Za pomocą termografii w podczerwieni obserwowana jest krzywa temperatury od otworu wlotowego do wyjścia dyszy. Poprzez optymalizację parametrów kontroli prędkości ślimaka i ciśnienia wstecznego współczynnik fluktuacji temperatury można zmniejszyć do wartości poniżej 0.05, zapobiegając degradacji materiału z powodu nadmiernej temperatury.

III. Materiały inżynierskie i obróbka powierzchni

Aby zwiększyć odporność na zużycie, korpus śruby wykonany jest ze stali azotowanej, która poddawana jest obróbce azotowania jonowego, co skutkuje twardością powierzchni spełniającą wysokie standardy. W przypadku materiałów wzmacnianych włóknem szklanym stosowana jest warstwa obróbki stopu bimetalicznego, co zwiększa odporność na zużycie od 3 do 5 razy w porównaniu z tradycyjnymi obróbkami azotowania. Górna powierzchnia gwintu pokryta jest diamentem, co zmniejsza współczynnik tarcia do wartości poniżej 0.08.

Najnowsza technologia teksturowania powierzchni wykorzystuje nakładanie laserowe w celu tworzenia mikronowych układów rowków na powierzchni ślimaka. Dane eksperymentalne pokazują, że taka struktura poprawia wydajność mieszania o 18% i zwiększa jednorodność temperatury topnienia o 25%.

W dziedzinie precyzyjnego formowania wtryskowego tolerancje średnicy ślimaka są obecnie kontrolowane w zakresie precyzji klasy IT5, przy błędzie koncentryczności nieprzekraczającym 0.01 mm/m. Ponadto nowo zaprojektowana falista śruba, zoptymalizowana przy użyciu symulacji CFD (Computational Fluid Dynamics), może zmniejszyć dwójłomność do poniżej 3 nm/cm podczas formowania komponentów PC klasy optycznej. Dzięki integracji inteligentnej technologii czujników system ślimakowy umożliwia teraz monitorowanie lepkości stopu w czasie rzeczywistym, w połączeniu z adaptacyjnym systemem sterowania, zapewniając, że proces plastyfikacji pozostaje wysoce stabilny, a wartość CPK (Process Capability Index) stale przekracza 1.67.

Nowa generacja systemów ślimakowych, łącząca integrację elektromechaniczną i precyzyjną konstrukcję, na nowo definiuje granice dokładności obróbki tworzyw sztucznych.