Шнеки и цилиндры для литья под давлением являются неотъемлемыми компонентами. Шнеки и цилиндры для литья под давлением работают вместе, чтобы пластифицировать и впрыскивать расплавленный пластик в формы. Шнек вращается внутри цилиндра, смешивая и нагревая пластиковый материал до тех пор, пока он не достигнет расплавленного состояния. Как только пластик достаточно пластифицирован, шнек продвигается вперед, проталкивая расплавленный пластик через сопло в полость формы.
Цилиндр, в котором находится шнек, обеспечивает контролируемую среду для процесса пластификации, гарантируя постоянную температуру и давление материала. В этой статье представлен подробный обзор шнеков и цилиндров для литья под давлением, включая советы по их проектированию.
Роль шнеков и цилиндров в литье под давлением
Основная функция шнека — расплавление и транспортировка пластикового материала через цилиндр путем применения тепла и механического давления. зона подачи, зона сжатия и зона дозирования. Каждая зона играет определенную роль в обработке пластика из его твердого состояния в гомогенный расплав перед впрыском.
Ствол охватывает шнек и поддерживает температурный контроль посредством нагреваемых зон. Это обеспечивает равномерное плавление материала по мере его перемещения шнеком. Любой износ или повреждение в стволе может привести к деградации материала, неравномерному нагреву и низкому качеству детали.
Конструктивные особенности шнеков для литья под давлением
Конструкция шнека должна быть адаптирована в зависимости от обрабатываемого материала и конкретного применения. Правильная конструкция шнека может значительно улучшить однородность расплава, производительность и общую эффективность процесса. Вот некоторые ключевые соображения по конструкции:
Размеры и параметры винта
Диаметр шнека (D) тесно связан с объемом впрыска. Соотношение определяется как:
Объем впрыска (V) = 1/4π × D² × (Ход впрыска) × 0.85
Как правило, квадрат диаметра шнека (D²) обратно пропорционален максимальному давлению впрыска. Больший диаметр шнека увеличивает скорость экструзии, что можно выразить как:
Скорость экструзии (Q) = 1.29 × D² × Hm × Nr × 60 / 1000 (кг/ч)
Где:
- Nr это скорость винта.
- D диаметр винта,
- Hm глубина полета,
Соотношение длины к диаметру (L/D)
Соотношение L/D — это отношение рабочей длины шнека к его диаметру. Более высокое отношение L/D обычно улучшает пластификацию, поскольку дает больше времени для смешивания и плавления. Для термостойких материалов, таких как ПК и ПОМ, рекомендуется отношение L/D от 22:1 до 24:1. Для термочувствительных материалов более короткое отношение L/D (от 14:1 до 18:1) помогает избежать чрезмерного нагрева и деградации материала.
Степень сжатия
Коэффициент сжатия относится к отношению глубины канала шнека в зоне подачи к глубине в зоне дозирования. Более высокий коэффициент сжатия увеличивает плотность материала и улучшает качество расплава, а также помогает вытеснять захваченный воздух.
Для некристаллических пластиков необходима более длинная зона сжатия, чтобы предотвратить засорение, так как материал может не усаживаться в объеме достаточно быстро. В случае кристаллических пластиков, которые обычно занимают около 25% длины шнека, определенные материалы, такие как нейлон, требуют более короткой зоны сжатия около 15%. Для высоковязких, огнестойких материалов эта зона может простираться до 40–50% длины шнека.
Оптимизация эксплуатационных параметров
Помимо конструкции шнека, эксплуатационные параметры процесса литья под давлением существенно влияют на качество пластификации и конечного продукта. Ниже приведены основные параметры, которые следует учитывать:
Скорость вращения шнека
Скорость вращения шнека влияет на сдвигающие силы, действующие на пластик в каналах шнека, что в свою очередь влияет на пластификацию. Для меньших шнеков более высокие скорости могут повысить эффективность пластификации, в то время как для больших шнеков чрезмерные скорости могут привести к неравномерному плавлению и чрезмерному теплу трения. Обычно скорости шнека поддерживаются в диапазоне от 100 до 150 об/мин. Для термочувствительных материалов, таких как ПВХ, поверхностные скорости должны поддерживаться ниже 0.5 м/с, чтобы предотвратить деградацию.
Противодавление
Противодавление во время дозирования увеличивает плотность и однородность расплавленного пластика, одновременно помогая устранить нерасплавленные частицы. Однако чрезмерное противодавление может привести к деградации термочувствительных пластиков, а недостаточное противодавление может привести к появлению пузырьков воздуха в конечном продукте. Противодавление следует регулировать в соответствии с материалом, чтобы оптимизировать качество расплава и обеспечить плавный впрыск.
температура нагрева
Температура нагрева шнека и цилиндра напрямую влияет на плавление пластика состояние. Температурные настройки обычно должны быть немного ниже точки плавления пластика, чтобы предотвратить перегрев. Для кристаллических материалов, таких как ПЭ и ПП, сегментированный контроль температуры обеспечивает надлежащий нагрев различных зон шнека, в то время как термочувствительные материалы, такие как ПВХ, требуют более точного контроля, чтобы предотвратить разложение.
Регулирование температуры кристаллических пластиков:
| Тип пластика | Температура ствола (°C) | Температура сопла (°C) | Давление впрыска (кг/см²) |
|---|---|---|---|
| PP | 200 – 270 | 210 – 280 | 400 – 1,000 |
| HDPE | 210 (охлаждение до 180) | 200 – 220 | 500 – 1,500 |
| Acetal | 220 – 270 | 230 – 280 | 400 – 1,000 |
| PA6 / 66 | 260 – 280 | 270 – 310 | 600 – 1,500 |
| делрин | 180 – 200 | 190 – 220 | 800 – 1,100 |
| PA6 | 225 – 280 | 240 – 280 | 700 – 1,000 |
Регулирование температуры некристаллических пластиков:
| Тип пластика | Температура ствола (°C) | Температура сопла (°C) | Давление впрыска (кг/см²) |
|---|---|---|---|
| ABS | 200 – 230 | 200 – 240 | 800 – 1,500 |
| PC | 260 – 310 | 280 – 320 | 800 – 1,500 |
| Модифицированный ППО | 240 – 280 | 250 – 300 | 850 – 1,400 |
| ПММА | 180 – 220 | 200 – 230 | 700 – 1,500 |
| PS | 180 – 240 | 190 – 260 | 400 – 1,300 |
| Жесткий ПВХ | 165 – 185 | 175 – 195 | 1,000 – 1,500 |
Эффекты соотношения L/D
Более высокое отношение L/D способствует более равномерной подаче материала, но также может привести к перегреву пластика. Для пластиков с хорошей термостойкостью можно использовать более длинный шнек, чтобы улучшить смешивание без риска возгорания. Наоборот, для термочувствительных пластиков рекомендуется использовать более короткий шнек или конструкцию шнека без резьбы на конце.
| Тип материала | Отношение L / D | Характеристики/Эффект |
|---|---|---|
| Термореактивные пластмассы | 14-16 | Подходит для обработки термочувствительных материалов с минимальным риском деградации. |
| Жесткий ПВХ, высоковязкий ПУ | 17-18 | Рекомендуется для термочувствительных материалов, обеспечивает правильную пластификацию без перегрева. |
| Дженерал Пластикс | 18-22 | Идеально подходит для широкого спектра пластиков, обеспечивая баланс эффективности смешивания и плавления. |
| Пластики, устойчивые к высоким температурам (ПК, ПОМ) | 22-24 | Подходит для пластмасс с хорошей термостойкостью, улучшает смешивание без риска деградации материала. |
| Предварительно окрашенные гранулы (смешивание цветов) | 12-16 | Обеспечивает минимальное изменение цвета при формовании предварительно окрашенных гранул. |
| Смешивание цветных мастербатчей | 16-18 | Подходит для смешивания цветных мастербатчей в зоне подачи, обеспечивая стабильное качество и снижение отклонений цвета. |
| Высокая дисперсия и смешивание (цвет) | 20-24 | Обеспечивает равномерное распределение красителей в зоне подачи, сохраняя физические свойства конечного продукта. |
Конструкция ствола и выбор материала
Ствол должен быть изготовлен из прочных материалов, способных выдерживать высокие температуры и давление, а также устойчивых к износу и коррозии.
Состав материала
Шнеки и цилиндры для литья под давлением обычно изготавливаются из высокопроизводительных материалов, которые могут выдерживать высокие температуры и давления, возникающие в процессе формования. Распространенные материалы включают 38CrMoAlA, 42CrMo, SKD61 и биметаллические композиции, такие как на основе Fe, на основе Ni и карбида вольфрама. Эти материалы обеспечивают износостойкость, коррозионную стойкость и высокую твердость, что гарантирует длительный срок службы и постоянную производительность.
Внутренний диаметр ствола должен точно соответствовать внешнему диаметру винта, чтобы обеспечить плотную посадку и предотвратить утечку материала. Ствол также разделен на различные зоны, каждая из которых имеет свой нагревательный элемент для контроля температуры материала при его перемещении через ствол.
Азотирование и хромирование
Для дальнейшего повышения долговечности шнеков и цилиндров, обработка поверхности Часто применяются такие методы обработки, как азотирование и хромирование. Азотирование повышает твердость поверхностного слоя, обычно достигая глубины слоя 0.45-0.7 мм, в то время как хромирование обеспечивает защитный слой глубиной 0.025-0.10 мм. Эти методы обработки значительно повышают износостойкость и коррозионную стойкость, продлевая срок службы компонентов.
Техническое обслуживание и осмотр шнеков и цилиндров для литья под давлением
Регулярное обслуживание и осмотр шнеков и цилиндров литья под давлением имеют важное значение для предотвращения преждевременного износа и обеспечения стабильной производительности. Основные задачи обслуживания включают:
- Уборка: Регулярно очищайте шнек и цилиндр, чтобы удалить остатки пластика или загрязнения, которые могут повлиять на качество расплава.
- Инспекция: Проверьте шнек и цилиндр на предмет износа, трещин или коррозии. Заменяйте изношенные компоненты немедленно, чтобы избежать простоев и проблем с качеством продукции.
- Смазка: Убедитесь, что шнек и цилиндр надлежащим образом смазаны, чтобы уменьшить трение и износ.
Вывод
Шнеки и цилиндры для литья под давлением являются важнейшими компонентами литье под давлением Процесс, а также их проектирование и обслуживание имеют решающее значение для достижения постоянного качества продукции и сокращения простоев. Понимая состав материала, обработку поверхности, конструкцию шнека и конструкцию цилиндра, а также следуя практическим советам по обслуживанию, контролю температуры и обращению с материалами, производители могут оптимизировать производительность своих литьевых машин и производить высококачественные изделия из пластика.
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
