Kutatás a fröccsöntőgépek fröccsöntőcsavarjának tervezési módszeréről és alapelveiről

1, A fröccsöntő csavar hosszának és átmérőjének aránya a műanyag fröccsöntő gépben
A fröccsöntő (Jinyang) csavar méretaránya egy műanyag fröccsöntő gépben a csavar nagyon fontos paramétere, különösen az általánosan használt univerzális csavaroknál. Az univerzális csavarok képaránya 13-14-ról 18-ra, most pedig 20-22-ra nőtt, és elérte a 26-ot.
1. A műanyag fröccsöntő gépben a fröccsöntő csavar hossz-átmérő aránya és befecskendezési lökete
A műanyag fröccsöntő gép fröccsöntése kifejezi a fröccsöntés mennyiségét, és fontos műszaki paraméter. A befecskendezési folyamat során a csavar által feltöltött anyag mennyisége alapvetően nagyon bizonytalan tényező. A befecskendezés során a csavar axiálisan előremozdul, és az anyag a csavarhoronyba folyik, de a csavarhorony nem tölthető be, mert a befecskendezési idő nem elegendő a csavarhorony teljes kitöltéséhez szükséges idő teljesítéséhez. A ritkás anyagfeltöltés miatt a levegő könnyen beszívható. Ha a levegőt nem lehet időben kiengedni, az rontja a lágyító minőséget. Általában az adagolólöket mérete a fő tényező, amely meghatározza, hogy levegő kerülhet-e a tárolóhengerbe. Különböző anyagokon végzett kutatások kimutatták, hogy ha a mérési löket nagyobb, mint 3D, akkor az ellenőrző gyűrű mögé levegő kerül. Ezen a ponton, ha a csavar oldalaránya kisebb, mint 18 (amely kielégíti a csavar méretarányának 3D mérési löketét), vagyis túl rövid az a hossz, amelynél a szilárd anyag az adagoló szakaszban olvadni kezd, az olvadékban visszamaradó szilárd anyag jelentős növekedését okozzák, amikor a szilárd anyag a kompressziós szakaszba olvad. Súlyos esetekben akár a szállítás leállását is okozhatja. Ezért a 3D-t meghaladó mérési löket eléréséhez meg kell növelni a csiga effektív hosszát, hogy a szilárd anyag elegendő olvadási pályával rendelkezzen a betáplálási folyamat során az olvadék szilárdanyag-tartalmának csökkentéséhez, az összetételhez igazodva. az olvadéktérfogatot a kompressziós szakasz térfogatáram-összetételével, és elérje, hogy a méréshez szükséges olvadéktérfogat nagyobb legyen, mint a csavarhoronyban lévő olvadéktérfogat. Általában a csavar hosszának és átmérőjének aránya eléri a 20-25 értéket, ami megfelel a 3D-nél nagyobb löket mérési követelményének. Ezen túlmenően, a csavar oldalarányának növekedése által okozott anyagelvonási probléma megoldása érdekében a csavar kialakításának meg kell felelnie annak a követelménynek, hogy a tömör dugó sebessége a lágyítás során nagyobb legyen, mint a tömör ágy sebessége. Most, a csavartervezés és -feldolgozás előrehaladtával, az általános műanyag fröccsöntő gépek fröccsöntési lökete 3D-ről 4,5D ~ 5D-re nőtt, és néhányan elérik a 6,5D-t is. A csavar méretaránya is nőtt 18-ról 20-25-ra, vagy még nagyobbra, ezáltal javult a lágyító mechanizmus gazdaságossága. Például a DEMAG cég Ergotech sorozatában a standard csavar befecskendezési lökete körülbelül 4,5D, a csavar lágyításának effektív hossza 20D ~ 24D, a speciális csavar oldalaránya 25, és a menetemelkedés aránya a csavar élének külső átmérője 1:1.
2. A fröccsöntő csavar hossz-átmérő aránya és az anyagolvadási jellemzők műanyag fröccsöntő gépekben
A félkristályos műanyagok fajlagos entalpiája körülbelül 1.{1}},5-ször nagyobb, mint az amorf műanyagoké, így az amorf műanyagok hajlamosabbak megolvadni, mint a félkristályos műanyagok. Például az ABS a 7D úton, a PS a 10D úton, a PE a 14D úton, a PP pedig a 23D úton olvad meg az olvasztási folyamat vége előtt. A fenti jelenségből látható, hogy a különböző műanyagok eltérő olvadási jellemzőik miatt eltérő követelményeket támasztanak a csavar oldalarányával szemben. Például, ha egy 18-as hossz/átmérő arányú hagyományos műanyag fröccsöntő gépet használnak egy csavar befecskendezésére a PP lágyítására, a lágyítás minősége határozottan nem ideális, így az öntött termékben meg nem olvadt részecskék lesznek. A PE lágyítására alkalmazva azonban jó olvadási minőség érhető el.
A termék teljesítményének javulásával speciális csavarok jelentek meg az univerzális csavarok hiányosságainak kiküszöbölésére, mint például a PET csavarok, PC csavarok, PVC csavarok, hőre keményedő műanyag csavarok, EVA csavarok, PEEK csavarok stb. A speciális csavart úgy tervezték, hogy alkalmazkodjon az adott tárgyak lágyításához, és a méretaránya alapvetően eltérő. A csavar sajátos szerkezetének és műszaki paramétereinek is megvannak a sajátosságai. Például a PET-előformák befecskendezésére szolgáló speciális csavar képes alkalmazkodni a PET-anyagok teljesítményéhez és javítani az előformák minőségét, a hossz-átmérő arány 23D és 26D.
3. Fröccsöntő csavarok hossz-átmérő aránya műanyag fröccsöntő gépekben és a termékek minőségi jellemzői
A csavar hossz-átmérő arányára vonatkozó követelmények a termék minőségi követelményeitől függően változnak. Például az általános PC-termékeknél a csavar 20-as hossz-átmérő aránya megfelel a lágyítási követelményeknek, míg a PC-s optikai vezetők feldolgozásához a műanyag fröccsöntő gépeknél az ideális fröccsöntő csavar hossz-átmérő arányának 23-nak kell lennie az olvadás javítása érdekében. minőség és mérési pontosság; A precíziós befecskendező csavarok oldalaránya nagyobb, mint az általános célú csavarok.
4. Műanyag fröccsöntő gép fröccsöntő (Jinyang) csavar méretaránya és nyírókeverő komponensei
Bár a csavar méretaránya és a nyírókeverő komponensek mindegyike megvan a maga funkciója, bizonyos helyzetekben kompenzálhatják egymás hiányosságait. A nyírásra nem érzékeny műanyagok, például a PP lágyítása javíthatja az olvadási sebességet nyíró/keverő komponensek hozzáadásával, ha a csavar méretaránya nem megfelelő, például többmenetes csavarok és zárócsavarok használatával. Az egyfejű menetes csavarokhoz képest a többfejű menetes csavarok és a gát típusú csavarok azzal az előnnyel rendelkeznek, hogy a hordó fala és a tömör ágy között kialakuló olvadékréteg nem olyan vastag, ezáltal növeli a hőátadást a hordóról a szilárd tárgyra és hatékonyan. energia felhasználásával. Ezenkívül a zárócsavar felülete elválaszthatja a szilárd anyagot az olvadéktól, és az anyag bizonyos nyírásnak van kitéve a zárómeneten keresztül, ami hatékonyabbá teszi a hőbevitelt.
A nyírásra érzékeny, nagy entalpiájú műanyagok lágyításánál a nyíró/keverő komponensek nem helyettesíthetik a csavar méretarányának funkcióját. Megfelelően nagy oldalarányú csavarokat kell használni annak biztosítására, hogy az anyag hosszabb visszatartási ideje legyen elegendő hő elnyeléséhez, hogy megfelelően homogenizált olvadékot kapjunk; A hosszabb szálú műanyagokat a lágyítási folyamat során gyakran károsítja a koncentrált nyírás, így nyíró/keverő komponensek nem adhatók hozzá. A jó diszperziós és gyúrási tulajdonságok eléréséhez nagyobb oldalarányú csavarokat kell használni.
Fröccsöntő gép hordója Jinyang csavaros hordó
2, műanyag fröccsöntő gép fröccsöntőcsavaros adagolórésze
Az adagoló rész fő funkciója a homogenizálás és az adagolás, ezért az adagoló szakaszt homogenizáló szakasznak is nevezik. Tekintettel arra, hogy a kompressziós szakaszból kilépő ömledék belsőleg még nem érte el az olvadás egyenletességét, még mindig vannak hőmérséklet-különbségek az egyes részek, sőt még a meg nem olvadt szilárd anyagok között is, amelyek nem képesek ismétlődő és nagy pontosságú lágyítási és mérési pontosságot elérni. Ezért a műanyagolvadék homogenizálását az adagoló részben kell elvégezni. A mérőszakasz funkcióiból és a gyakorlati feldolgozási tapasztalatokból kitűnik, hogy a mérőszakasz ésszerű kialakítása döntő szerepet játszik a lágyítás egységességének és a pontos mérésnek a megvalósításában.
1. Az adagoló szakasz és a keverő nyírószakasz homogenizálása
A műanyagolvadásos homogenizálásnak két jelentése van, az egyik a hőmérséklet-különbség formájában kifejezett termikus egyenletesség, a másik a pigmentek és töltőanyagok eloszlását leíró optikai és mechanikai keverési egyenletesség.
(1) Mérési szakasz homogenizálása
Az adagolórészben a homogenizálás lényege, hogy a kompressziós szakaszon áthaladó olvadt anyagot az adagolószakasz útján haladjuk át úgy, hogy az olvadt anyag belsejében lévő egyes pontok hőmérséklete egyenletes legyen, így olvadt anyagot kapunk egyenletes sűrűség. Ez a hőmérsékleti egyenletesség hőmérséklet-különbség formájában kifejezve.
(2) A keverő nyíró szakasz homogenizálása az adagoló elülső végén
A műanyag fröccsöntő gép fröccscsavarja specifikus funkciója miatt gyenge keverési és nyíróképességgel rendelkezik, különösen a színkeverés és a diszperzió tekintetében. Manapság azonban egyre több hazai felhasználó ritkán használ kiváló színeloszlási teljesítményű színes mesterkeverékeket a gyártási költségek csökkentése érdekében. Ehelyett közvetlenül keverik és keverik a pigmenteket műanyag részecskékkel lágyítás céljából. A felhasználók feldolgozási követelményeinek kielégítése érdekében sok hazai fröccsöntőgép-gyártó keverő nyírószakaszt állított fel a csavar fején, hogy javítsa a pigmentkeverés egyenletességét. Egyértelmű különbség van a keverő nyírószakasz homogenizálása és a készülék adagoló szakaszának homogenizálása között, amely az optikai és mechanikai keverési egyenletesség pigment- és töltőanyag-eloszlásban fejeződik ki.
2. A mérőszakasz tervezési elvei
(1) Mérési szakasz hossza
A mérőszakasz céljának megfelelően a csavarhorony mélysége a mérőszakaszban legyen inkább sekély, mint mély. A mérőszakasz hossza a csavarhorony hosszának 25–30 százaléka. Az adagoló szakaszban lévő csavarhorony mélysége és hossza két tényező, amely befolyásolja az adagolás hatását, és az adagolószakasz hossza dominál. A csavar hossz-átmérő arányának növelése azért javíthatja a mérési pontosságot és a lágyítás egyenletességét, mert először a mérőszakasz hosszát meghosszabbítják, miközben csökkentik a csavar összenyomási arányát. Például a φ A 42 mm-es csavar hossz-átmérő aránya 19-ről 21,5-re, a mérőszakasz hossza pedig 4,5D-ről 6D-re nőtt. A lágyított PS tömege 241,3 és 241,8 között változik, a tömeg ismételhetőségi pontossága 0,2 százalék, ami ötször nagyobb, mint az eredeti 1 százalék. Ez azt jelzi, hogy a mérőszakasz hossza döntő szerepet játszik a mérési pontosságban.
(2) Kompressziós arány és a szakasz horonymélységének mérése
Ahogy a műanyag fröccsöntő gépben lévő fröccscsavar hosszának és átmérőjének aránya növekszik, a tömörítési arány megfelelően csökkenthető. Korábban, amikor a csavar oldalaránya 18 volt, a tömörítési arány általában 2,8 volt. Most, amikor a csavar oldalarányát növeljük, a tömörítési arány általában 2,2. Ezzel egyidejűleg a megfelelő mérőszakasz horonymélysége is csökkent, ami egyenletesebb olvadt testet kaphat, és javítja a lágyító képességet. Általánosságban elmondható, hogy az alacsony viszkozitású, jó folyóképességű és jó termikus stabilitású műanyag lágyításhoz nagy kompressziós arányt és mélyebb adagolószakasz horonymélységet alkalmaznak; A nagy viszkozitású és könnyű hőbomlású műanyag lágyításhoz kis kompressziós arányt és sekély adagolószakasz horonymélységet alkalmaznak; Amorf műanyagok esetén a mérőszakasz horonymélysége növelhető, a horonymélység 0.06D~0.07D az áramlási ellenállás csökkentése érdekében; Kristályos műanyagok esetén csökkentse az adagolószakasz horonymélységét 0,04D és 0,05D közötti horonymélységgel az olvadt anyag tengelyirányú hőmérséklet-különbségének csökkentése érdekében.
(3) Hézag a fröccsöntő csavar és a műanyag fröccsöntő gép hengere között
A fröccsöntő csavar és a műanyag fröccsöntő gép hengere közötti rés nagysebességű fröccsöntéskor nagyon szembetűnő probléma. Ha a csavart nagy sebességgel fecskendezik be, az olvadt fólia és az olvadékmedence által a tömör ágyra ható nyíróerő a kompressziós szakasz iránya mentén jelentősen megnő. Ha a csavar és a henger közötti hézag túl nagy, a csavar előrehaladó felületén lévő olvadt medence áthalad a csavar és a henger közötti résen, és belép az elülső csavarhoronyba. A szilárd ágyat az olvadék összenyomja, amitől gyorsan felszakad, és még az etetőszakasz végén lévő szilárd ágy is elkezd szakadni. Ezért a nagy sebességű befecskendezés követelményeinek teljesítése érdekében szigorúan ellenőrizni kell a fröccsöntő csavar és a műanyag fröccsöntő gép hengere közötti rést.
Fröccsöntő gép csavar Jinyang csavar
3. Ellenőrző gyűrű
Háromféle ellenőrző gyűrű létezik: független mozgásellenőrző gyűrűk, amelyek szinkronban forognak egy műanyag fröccsöntő gép fröccscsavarjával, és kettős ellenőrző gyűrűk, amelyek a fenti két funkciót egyesítik. Az első két típus általánosan használt ellenőrző gyűrűk, elsősorban a kettős ellenőrző gyűrűkre. A kettős ellenőrző gyűrű egy külső gyűrűből áll, amely szinkronban forog a műanyag fröccsöntő gép fröccsöntő csavarjával, és egy független belső gyűrűből, amely függetlenül mozog. A befecskendezés során a külső gyűrű végfelülete szorosan le van zárva a műanyag fröccsöntő gép fröccsöntő csavaros végfelületével, míg a belső gyűrű végfelülete szorosan lezárva a belső gyűrű végfelületével a kettős tömítő hatás elérése érdekében. Jellemzői a hosszú élettartam, a jó tömítő hatás, az érzékeny záródás, valamint a magas befecskendezési hatékonyság fenntartásának és stabilizálásának képessége hosszú ideig. Az azonos specifikációjú fröccsöntő gépekhez képest, amelyek nem használnak kettős ellenőrző gyűrűt, a kettős ellenőrző gyűrűt használó fröccsöntő gépek egyértelműen a stabil fröccsöntés és az alacsony fröccsnyomás előnyeit mutatják.
3, Műanyag fröccsöntő gépek csavarjának tervezési elvei
A műanyag fröccsöntő gépekhez készült fröccscsavar tervezési koncepciója elméleti és gyakorlati tapasztalatokon alapul, az elméletet a gyakorlattal ötvözi, nem kötődik a meglévő elméletekhez, és mer az innovációra. A csavarkialakítás mérésének kritériumai: egységes-e a lágyítás, a mérés megfelel-e a követelményeknek, másodsorban a lágyítóképesség követelményei. A polimer műanyagok tulajdonságairól való folyamatos elmélyülés és az új polimer vegyületek megjelenése miatt nincs abszolút ésszerű csavartervezés. Amíg a minőségi követelményeknek megfelelő termékek plasztikázhatók és önthetők, addig a csavartervezés sikeres.
A műanyag fröccsöntő gép fröccscsavarjának tervezéséhez először meg kell érteni a megmunkált tárgy teljesítményét és az elérni kívánt termék minőségét, valamint azt, hogy a műanyag fröccsöntő gép fröccscsavarjának mely paraméterei kapcsolódnak a a feldolgozandó anyag teljesítménye, például az anyag nyírási és hőmérsékleti érzékenysége. Általában az amorf műanyagok, mint a PS, ABS, PMMA, PVC, PC stb., széles feldolgozási hőmérséklet-tartományban rendelkeznek, kivéve a PVC-t. A kristályos műanyagok, mint például az LDPE, HDPE, PA stb. hőmérséklet-ingadozása szűk tartományban van; Az amorf műanyagok nem érzékenyek a nyírásra, és nem igényelnek nyíró alkatrészeket. A mérőhorony mélysége megfelelően növelhető és a kompressziós arány csökkenthető az áramlási ellenállás csökkentése érdekében. A kristályos műanyagok érzékenyek a nyírásra, nyírókomponensek hozzáadhatók a viszkozitás csökkentése és a folyóképesség javítása érdekében. Vegyük például a PP-t. Folyékonysága ugyan nagyon jó, de nagy fajlagos hőkapacitása és alacsony hődiffúzivitása miatt nehezen képlékenyíthető. Nehéz elérni az ideális minőséget, ha általános műanyag fröccsöntő gépet használunk csavar befecskendezésére a lágyításhoz, különösen nagy és közepes méretű gépeken. A gyakori műanyagminőségi hibák a következők: a csigás homogenizációs szakaszban (adagoló szakaszban) nagy a hőmérséklet-különbség az olvadékréteg belső és külső rétegei között, vagyis a belső réteg hőmérséklete alacsony, a külső réteg hőmérséklete magas. A lágyítás során a műanyag fröccsöntő gépben lévő fröccscsavar lágyító ereje miatt a belső műanyag réteg beszorul a csavarfejnél, és a külső olvadt anyagréteg átáramlik a műanyag fröccsöntő gépben megrekedt belső műanyag rétegén. csavarfejjel az elülső végéhez. Ezért minden egyes befecskendezés csak a külső olvadt anyagréteget fecskendezi be a géphenger elülső végéből a formába, míg a belső műanyag réteg a csavarfejnél marad, mivel nem éri el az olvadási hőmérsékletet. Emiatt többszöri lágyító injektálás után egyre több anyag szorul be a csavarfejnél, Ennek eredményeként a tényleges lágyítási mennyiség minden alkalommal csökken, ami kisebb injektálási mennyiséget eredményez, és végül is a normál működés csak a visszatartott anyag eltávolítása után kell elvégezni. Tekintettel a PP lágyítás egyedi természetére, meg kell tervezni a PP fröccsöntő csavar formáját és műszaki paramétereit, hogy ismételt pontosságot érjünk el a lágyítás minőségében és mérésében. A képarány a kulcsteljesítmény, ezért először növelje meg a képarányt, hogy megfeleljen az olvadék retenciós idejének, majd fontolja meg más paraméterek tervezését.
Ezen kívül a műanyag fröccsöntő gépek fröccsöntőcsavarjának sajátos kialakításában számos trükk található, és a csavar teljesítménye gyakran tükröződik ezekben a trükkökben. Egyes egységek most nem fordítanak kellő figyelmet a csavarok kialakítására, és a csavarmegmunkáló egységekre bízzák, hogy mindent elvégezzenek. Bár ez időt takarít meg, a csavarok szintjét nem lehet javítani. Ezért a fröccsöntőgép-gyártók számára csak saját fejlesztési képességeik erősítésével tudják javítani a csavar teljesítményét. A HNA Plastic Machinery Manufacturing Co., Ltd. nagy jelentőséget tulajdonít a nagy teljesítményű csavarok fejlesztésének, és olyan innovatív csavarokat fejlesztett ki, mint a PC-csavarok és a hőre keményedő csavarok. Felhasználói használat után a lágyítási teljesítmény jó, és a formázás stabil.