Новости

В основной структуре вертикальной литьевой машины шнековая система играет ключевую роль в преобразовании пластикового сырья из твердого в расплавленное состояние. Этот, казалось бы, простой металлический компонент, с его точной конструкцией и эффективным управлением движением, выполняет десятки высокоточных циклов пластификации в минуту. Как «сердце» процесса литья под давлением, конструкция шнека напрямую влияет на качество формования и эффективность производства.

I. Эволюция структуры винтовой системы

Современные вертикальные шнеки литьевых машин обычно имеют классическую трехступенчатую конструкцию, где каждая ступень выполняет определенную функцию. Секция подачи отвечает за стабильную транспортировку сырья, а глубокие канавки шнека в этой секции обеспечивают плавный поток гранул под действием силы тяжести. Секция сжатия создает эффект механического сжатия посредством постепенно сужающихся канавок шнека, повышая эффективность пластификации и предотвращая чрезмерный сдвиг. Секция дозирования с ее более мелкими канавками шнека обеспечивает равномерное плавление в среде высокого давления, тем самым стабилизируя качество продукции.

Секция дозирования имеет решающее значение, и ее конструкция обычно следует золотому соотношению длины к диаметру (L/D) от 5:1 до 7:1. Это не только обеспечивает однородность расплава, но и удерживает колебания температуры в пределах ±2°C. Для предотвращения обратного потока расплава компонент контрольного кольца использует конструкцию с двойным уплотнением, время отклика которой составляет менее 0.03 секунды.

II. Связь термодинамики и реологии

Эффект теплового сдвига, создаваемый вращением шнека, следует реологической формуле τ = η(du/dy), при этом скорость сдвига варьируется в разных секциях. Например, в секции подачи скорость сдвига обычно составляет от 50 до 100 с⁻¹, тогда как в секции дозирования она может достигать 500–1000 с⁻¹. Для термочувствительных материалов, таких как ПК (поликарбонат), используется специальная конструкция шнека, сокращающая длину секции сжатия, чтобы ограничить повышение температуры в пределах 30°C.

Температурное поле расплава демонстрирует осевой градиент. С помощью инфракрасной термографии наблюдается температурная кривая от загрузочного отверстия до выхода сопла. Оптимизируя скорость шнека и параметры управления противодавлением, можно снизить коэффициент колебания температуры до значения ниже 0.05, предотвращая деградацию материала из-за чрезмерной температуры.

III. Конструкционные материалы и обработка поверхности

Для повышения износостойкости корпус винта выполнен из азотированной стали, которая подвергается обработке ионным азотированием, что приводит к поверхностной твердости, соответствующей высоким стандартам. Для материалов, армированных стекловолокном, используется слой обработки биметаллическим сплавом, что повышает износостойкость в 3-5 раз по сравнению с традиционными обработками азотированием. Верхняя поверхность резьбы покрыта алмазом, что снижает коэффициент трения до менее 0.08.

Новейшая технология текстурирования поверхности использует лазерную наплавку для создания массивов канавок на уровне микронов на поверхности шнека. Экспериментальные данные показывают, что эта структура повышает эффективность смешивания на 18% и повышает однородность температуры расплава на 25%.

В области точного литья под давлением допуски диаметра шнека теперь контролируются в пределах точности класса IT5, с ошибкой концентричности, не превышающей 0.01 мм/м. Кроме того, недавно разработанный волнистый шнек, оптимизированный с использованием моделирования CFD (Computational Fluid Dynamics), может снизить двупреломление до менее 3 нм/см при формовании оптических компонентов ПК. Благодаря интеграции технологии интеллектуального зондирования система шнека теперь позволяет осуществлять мониторинг вязкости расплава в реальном времени в сочетании с адаптивной системой управления, гарантируя, что процесс пластификации остается высокостабильным со значением CPK (Process Capability Index) постоянно выше 1.67.

Это новое поколение винтовых систем, сочетающее в себе электромеханическую интеграцию и прецизионную конструкцию, устанавливает новые границы точности обработки пластмасс.