Noutati

În structura de bază a unei mașini de turnat prin injecție verticală, sistemul cu șuruburi joacă un rol cheie în transformarea materiilor prime plastice din stare solidă în stare topită. Această componentă metalică aparent simplă, cu designul său precis și controlul eficient al mișcării, efectuează zeci de cicluri de plastificare de înaltă precizie pe minut. Fiind „inima” procesului de turnare prin injecție, designul șurubului afectează direct calitatea turnării și eficiența producției.

I. Evoluția structurii sistemului șurub

Șuruburile verticale moderne pentru mașini de turnare prin injecție adoptă de obicei un design structural clasic în trei etape, fiecare etapă având o funcție distinctă. Secțiunea de alimentare este responsabilă pentru transportul stabil al materiilor prime, iar canelurile adânci ale șuruburilor din această secțiune asigură o curgere lină a granulelor sub influența gravitației. Secțiunea de compresie generează un efect de compresie mecanică prin îngustarea treptată a șuruburilor, sporind eficiența plastificării, prevenind în același timp forfecarea excesivă. Secțiunea de dozare, cu șuruburi mai puțin adânci, asigură o topire uniformă într-un mediu de înaltă presiune, stabilizând astfel calitatea produsului.

Secțiunea de măsurare este crucială, iar designul său urmează de obicei un raport de aur dintre lungime și diametru (L/D) între 5:1 și 7:1. Acest lucru nu numai că asigură omogenitatea topiturii, ci și menține fluctuațiile de temperatură în intervalul de ±2°C. Pentru a preveni refluxul topiturii, componenta inelului de control folosește o structură cu etanșare dublă, cu un timp de răspuns mai mic de 0.03 secunde.

II. Cuplarea termodinamicii și reologiei

Efectul de căldură de forfecare generat de rotația șurubului urmează formula reologică τ = η(du/dy), cu viteza de forfecare variind în diferite secțiuni. De exemplu, în secțiunea de alimentare, viteza de forfecare variază în mod obișnuit de la 50 la 100 s⁻¹, în timp ce în secțiunea de dozare, poate ajunge la 500 la 1000 s⁻¹. Pentru materialele sensibile la căldură, cum ar fi PC-ul (policarbonat), este utilizat un design specializat de șurub, scurtând lungimea secțiunii de compresie pentru a limita creșterea temperaturii la 30°C.

Câmpul de temperatură al topiturii prezintă un gradient axial. Utilizând termografia în infraroșu, se observă curba temperaturii de la deschiderea de alimentare până la ieșirea duzei. Prin optimizarea vitezei șurubului și a parametrilor de control al contrapresiunii, coeficientul de fluctuație a temperaturii poate fi redus la sub 0.05, prevenind degradarea materialului din cauza temperaturii excesive.

III. Materiale de inginerie și tratament de suprafață

Pentru a spori rezistența la uzură, corpul șurubului este realizat din oțel nitrurat, care este supus unui tratament de nitrurare ionică, rezultând o duritate a suprafeței care îndeplinește standarde înalte. Pentru materialele armate cu fibră de sticlă se folosește un strat de tratament cu aliaj bimetalic, îmbunătățind rezistența la uzură de 3 până la 5 ori comparativ cu tratamentele tradiționale de nitrurare. Suprafața superioară a filetului este acoperită cu diamant, reducând coeficientul de frecare sub 0.08.

Cea mai recentă tehnologie de texturare a suprafeței folosește placarea cu laser pentru a crea matrice de caneluri la nivel de microni pe suprafața șurubului. Datele experimentale arată că această structură îmbunătățește eficiența amestecării cu 18% și îmbunătățește uniformitatea temperaturii de topire cu 25%.

În domeniul turnării prin injecție de precizie, toleranțele diametrului șurubului sunt acum controlate cu precizie IT5, cu eroarea de concentricitate care nu depășește 0.01 mm/m. În plus, șurubul ondulat nou proiectat, optimizat folosind simulări CFD (Computational Fluid Dynamics), poate reduce birefringența la sub 3 nm/cm atunci când modelează componente PC de calitate optică. Odată cu integrarea tehnologiei de detectare inteligentă, sistemul cu șuruburi permite acum monitorizarea în timp real a vâscozității topiturii, cuplat cu un sistem de control adaptiv, asigurând că procesul de plastificare rămâne foarte stabil cu o valoare CPK (Indice de capacitate de proces) constant peste 1.67.

Această nouă generație de sisteme cu șuruburi, care combină integrarea electromecanică și designul precis, redefinește limitele preciziei prelucrării plasticului.