LanguagesVis d'injection et baril : pourquoi une vis d'injection n'est pas une vis d'extrusion
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Vis d'injection et baril : pourquoi une vis d'injection n'est pas une vis d'extrusion
Le moulage par injection est cyclique et l'extrusion est continue, et presque toutes les différences dimensionnelles entre les deux vis découlent de ce seul fait : un L/D plus court, une section de dosage plus profonde, une bague de contrôle sur le nez et un cylindre qui reste inactif pendant une partie de chaque cycle. Ce guide donne les chiffres pour le L/D, le taux de compression, la taille de la dose et le temps de séjour, explique à quoi ressemble un anneau de contrôle usé sur une pièce moulée et présente les données d'usure derrière le choix entre nitruration, bimétallique et HVOF.
BARILLET DE VIS D'INJECTION · CONCEPTION DE VIS DE MOULAGE PAR INJECTION · CLAPET ANTI-RETOUR ET BAGUE DE CONTRÔLE · USURE ET REMPLACEMENT DES VIS D'INJECTION
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Une vis d'injection à rechargement dur. La géométrie est déterminée par la fonction plastifiante ; la surface est fixée par ce que le mastic lui fait.
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1. La différence qui explique tout
Une vis d'extrusion tourne continuellement. Le polymère entre par la trémie, sort par la filière et chaque gramme subit à peu près le même historique de cisaillement car le flux est constant. Le temps de séjour correspond simplement au volume du baril divisé par le débit, et il est le même pour chaque pellet. C'est le processus legamme de canons monovisest construit autour, et c'est pourquoi les vis d'extrusion peuvent permettre un L/D de 30 et une section de dosage peu profonde. Ce à quoi cela ressemble sur une ligne réelle est indiqué dans ledisposition des vis pour tuyaux et tubes.
Une vis d'injection effectue le même travail de pompage, mais uniquement pendant la course de plastification. Ensuite, il s'arrête, agit comme un piston et fait avancer la matière fondue accumulée. Les conséquences s’étendent à toute la conception :
- La fonte a une histoire, pas un temps de séjour.Le matériau à l'avant du tir peut être resté dans le canon pendant trois ou quatre cycles ; matière à l'arrière pour un. Le spread peut être multiplié par quatre, donc un baril long n'est pas un choix neutre : il élargit la distribution aux deux extrémités.
- La vis supporte une charge axiale.Une pression d'injection de 80 à 180 MPa agit sur la pointe de la vis et est retransmise à travers les raclettes, la racine et l'accouplement d'entraînement. Une vis d'extrusion ne transporte presque rien de tout cela, c'est pourquoi le diamètre de la racine, la rainure de clavette et le filetage de nez d'une vis d'injection sont dimensionnés en tant que pièces structurelles. L'équivalent en extrusion est letige de vis trempée à cœur.
- La production est mesurée en grammes par tir et non en kilogrammes par heure.La section de dosage est dimensionnée pour le taux de plastification à une température de fusion acceptable, et non pour l'accumulation de pression contre une filière. C'est pourquoiconception de vis personnaliséecommence à partir de la machine de moulage et non à partir d'un diamètre d'alésage.
- Le joint est une pièce d'usure.Il n'y a pas de matrice pour maintenir la pression, donc un anneau de contrôle à ressort au niveau du nez de la vis assure l'étanchéité. C'est la cause la plus fréquente de dérive du poids en service. Le remplacer est une routineentretien des vis et du canon.
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Caractéristiques Vis d'extrusion Vis d'injection Devoir Pompage continu contre une filière Plastifier, rétracter, injecter, maintenir cycliquement L/D typique 24-33 18-24 Mesurer la profondeur de vol 0,025–0,045 × D 0,05–0,08 × D Taux de compression 2,5 à 4,0 2,0-3,0 Section flux Souvent rainuré pour un rendement élevé Alésage généralement lisse Nez de vis Torpille simple ou aucune Vérifier la bague, l'embout, parfois la tête de mélange Charge axiale sur la vis Négligeable 80-180 MPa à la pointe Métrique de sortie kg/heure g/shot et g/s taux de récupération Mode de défaillance dominant Usure en vol, dommages aux barrières Vérifier la fuite de la bague, l'usure de la zone d'alimentation -
APERÇU CLÉ
Une vis d'extrusion est une pompe. Une vis d'injection est une pompe qui est aussi un piston, et son segment de piston est un consommable. Si vous considérez la bague anti-retour comme un composant à vie, vous passerez le reste de la vie de la machine à la compenser par des courses plus longues et des pressions plus élevées — c'est ainsi qu'un problème d'usure se transforme en problème de qualité. -
2. L/D : pourquoi la vis d'injection est plus courte
Les vis d'injection ont des diamètres de 18 à 24, tandis que les vis d'extrusion ont des diamètres de 24 à 33. La raison en est la répartition du temps de séjour plutôt que la qualité du mélange. Une vis plus longue donne un meilleur mélange réparti et un rendement plus stable, deux facteurs importants pour le travail de couleur et de mélange maître - mais elle allonge également le canon, et dans un processus cyclique, un canon plus long signifie plus de matériau en température entre les prises de vue. Ce compromis est la raison pour laquellevis d'extrusion à grande vitessesont construits courts et profonds plutôt que longs et peu profonds.
Service d'injection L/D typique Commentaire Usage général, PE / PP / PS 18-20 Vis pratique la plus courte ; facile à maintenir la température de fusion stable Résines techniques, PA / POM / PC 20-22 Assez de longueur pour une section de mélange avant l'anneau de contrôle Renforcé de fibres de verre 20-22 Mélangeur après la zone de compression ; porter une protection compte plus que la longueur Pièces de précision et optiques 22-24 Meilleure homogénéité de fusion ; un temps de séjour plus long doit être géré Paroi mince, haute vitesse 20-23 Taux de plastification élevé, dosage en profondeur, refroidissement généreux Canon ventilé 22-26 Premier étage, zone de décompression, deuxième étage Micromoulage 16-18 ans Le volume du baril est la contrainte, pas le mélange L/D à lui seul ne définit pas une vis. Deux vis 22:1 peuvent se comporter complètement différemment si l'une met 60 % de sa longueur dans la zone d'alimentation et l'autre 40 %. Lorsque vous spécifiez un remplacement, indiquez les longueurs d'alimentation, de compression et de dosage ainsi que le rapport - leguide de remplacementen donne la liste complète, et la même discipline s'applique que la vis alimente une extrudeuse ou une machine de moulage. Leliste de contrôle à double vis en huit pointsmontre comment les mêmes questions sont formulées du côté de la double vis.
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3. Taux de compression et profondeur de dosage
Le taux de compression est la profondeur de vol d'alimentation divisée par la profondeur de vol de mesure, mesurée géométriquement. Il contrôle le degré de compactage du polymère et la quantité de travail effectué dessus. En injection, le rapport est inférieur à celui en extrusion parce que la vis n'a pas besoin de générer de pression dans la filière et parce qu'une section de dosage profonde permet de contrôler le chauffage par cisaillement pendant une longue course de plastification. La façon dont la même décision de profondeur est prise sur une ligne d'extrusion est expliquée dans leGuide de vis d'extrusion PE.
Polymère Taux de compression d'injection Profondeur de mesure (× D) Note PE,PP 2,5–3,2 0,07 à 0,09 Dosage plus profond ; surveillez un mauvais transfert de pression s’il est trop profond PS,ABS, SAN 2,0-2,5 0,06 à 0,08 Amorphe; le faible rapport évite le cisaillement excessif PC 2,0-2,5 0,06 à 0,08 Haute viscosité ; profondeur de dosage généreuse, longue zone de compression PA6 / PA66 2,0-2,8 0,06 à 0,08 La fonte est fluide ; une bague de contrôle en bon état est indispensable POM 2,0-2,5 0,06 à 0,07 Fenêtre de traitement étroite ; pas de points morts ANIMAL DE COMPAGNIE 2,0-2,5 0,06 à 0,08 Risque d'hydrolyse ; le séchage domine, pas la géométrie PVC rigide 1,8-2,5 0,06 à 0,08 Faible rapport, chemin d'écoulement rationalisé, pas de stagnation PMMA 2,2 à 2,8 0,06 à 0,08 Pièces optiques; l'homogénéité compte plus que le ratio GF30 / GF50 PA ou PBT 2,0–2,4 0,07 à 0,09 Rapport inférieur, dosage plus profond, protection contre l'usure en vol La profondeur de mesure est le chiffre le plus souvent mal copié. Les sections de dosage par injection sont environ deux fois plus profondes que celles d'extrusion, et il y a une raison physique : la zone de dosage doit contenir suffisamment de matière fondue pour remplir la grenaille pendant que la vis se rétracte, et elle doit le faire sans générer la chaleur de cisaillement qu'un canal peu profond produirait à la même vitesse de vis. Une vis construite selon un dessin d'extrusion et déposée dans une machine de moulage se plastifiera à chaud et récupérera lentement, et aucun refroidissement du fût ne ramènera la température de fusion. Le cas inverse, une vis d'extrusion tombée dans une ligne à grande vitesse, est analysé dans leGuide de vis pour tuyaux en PEHD.
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4. L'anneau de contrôle : la pièce qui décide de la répétabilité du tir
La bague anti-retour — bague coulissante, clapet anti-retour, clapet anti-retour, le nom varie selon les régions — est une bague qui coulisse sur le nez de la vis. Pendant la plastification, la pression de la matière fondue la pousse vers l'avant hors de son siège et le polymère s'écoule devant elle. Pendant l'injection, la pression s'inverse, l'anneau se met en place et le chemin se ferme. Tout ce qui concerne la cohérence des tirs dépend de la fermeture propre du siège, à chaque cycle, pendant des millions de cycles.
Taper Comment ça scelle Idéal pour Attention à Bague coulissante, 2 pièces Face de bague contre un siège sur la pointe Usage général, conception la plus courante L'usure du siège produit une dérive progressive du poids 3 pièces / double anneau Deux faces d'étanchéité, meilleur alignement Haute vitesse, paroi mince, tolérance serrée Plus de masse coulissante ; nécessite une décompression plus longue Contrôle de balle Balle contre un siège conique Petits diamètres, vitesse de vis élevée Claquement de balle à basse vitesse ; médiocre pour une matière fondue à haute viscosité Clapet à ressort Le ressort ferme la valve avant l'injection Résines à faible viscosité, PA et PET Fatigue du ressort et pénétration de polymère dans la cavité du ressort APERÇU CLÉ
La répétabilité du coussin est le test à l'anneau de contrôle le moins cher qui soit, et il coûte vingt cycles. Si le coussin est instable, arrêtez de regarder le moule et le système de séchage jusqu'à ce que la valve ait été inspectée. -
5. Taille du shot, temps de séjour et règle des 20 à 80
Le poids du tir doit être compris entre 20 et 80 % de la capacité de tir maximale du canon, avec 40 à 70 % comme bande confortable. Les deux limites sont des limites de temps de séjour déguisées.
- En dessous de 20 %la masse fondue reste dans le baril pendant plusieurs cycles. Une dégradation thermique, un changement de couleur et une génération d'acétaldéhyde ou de monomère s'ensuivent.
- Au dessus de 80 %il n'y a pas assez de temps de plastification entre les tirs. La vis tourne à sa vitesse limite, la température de fusion augmente et le coussin devient irrégulier.
Résine Plafond pratique de temps de séjour Pourquoi PE, PP 10 minutes Thermiquement robuste ; la limite est généralement la couleur, pas la dégradation PS, ABS 8 minutes Jaunissement et perte progressive de poids moléculaire PC 6 minutes Hydrolyse plus jaunissement ; la qualité du séchage domine PMMA 6 minutes Dépolymérisation en monomère au-dessus d'environ 260 °C PA6 / PA66 5 minutes Oxydation et dérive de couleur ; sensible à l'humidité ANIMAL DE COMPAGNIE 5 minutes Hydrolyse; La chute IV est irréversible POM 4 minutes Se décompresse au formaldéhyde ; attaque également la vis en cas de surchauffe PVC rigide 3 minutes Déshydrochloration ; la fenêtre la plus courte de toutes les résines de base -
6. Contre-pression et vitesse de vis
La contre-pression est la résistance contre laquelle la vis travaille lors de sa rétraction. Les réglages typiques vont de 5 à 15 MPa (50 à 150 bars) ; La dispersion de la couleur et du mélange maître peut nécessiter 20 à 30 MPa ; les résines sensibles au cisaillement doivent rester au bas de la fourchette.
Diamètre de vis Régime maximum à 0,3 m/s Régime maximum à 0,6 m/s Configuration typique de la machine 25 mm 229 458 150-300 tr/min 35 mm 164 327 120-250 tr/min 45 mm 127 255 100-200 tr/min 60 millimètres 95 191 70-150 tr/min 75 millimètres 76 153 60-120 tr/min -
7. Usure : quel effet la fibre de verre fait-elle sur une vis nitrurée
Trois mécanismes agissent simultanément : l'abrasion due aux particules dures, l'adhésion/le grippage lorsque le film fondu se décompose et la corrosion due au HCl, aux bromures ou aux résidus acides.
Surface Résine non chargée GF30 GF50 38CrMoAlA nitruré, 0,4 à 0,7 mm, 900 à 1 100 HV 4 à 8 ans 6 à 18 mois 3 à 9 mois Fonte centrifuge bimétallique, base Ni + WC, 55–62 HRC 8 à 12 ans 2 à 4 ans 12 à 24 mois Carbure de tungstène HVOF, 1 100 à 1 400 HV, 50 à 100 µm 8 à 12 ans 2 à 4 ans 12 à 24 mois Acier à outils trempé à cœur, 48–54 HRC 5 à 10 ans 12 à 24 mois 6 à 12 mois Acier à outils PM HIP, 60–64 HRC 10+ ans 3 à 5 ans 18 à 30 mois -
Carbure de tungstène HVOF appliqué sur un vol de vis. Le revêtement a une épaisseur de quelques dizaines de microns, il protège donc la surface mais ne restaure pas un profil de vol usé.
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8. Choix du matériau et du traitement
La décision dépend de la charge de charge, de la chimie de la résine et du nombre de tirs attendus au cours de la durée de vie de la machine.
Option Dureté Idéal pour Limites Coût relatif 38CrMoAlA nitruré Surface de 900 à 1 100 HT Résines commerciales non chargées, moulage général Étui fin ; aucune protection contre le GF 1,0× Acier à outils trempé à cœur 48–54 HRC à travers Petites vis, couple élevé, abrasif sans GF Résistance à la corrosion inférieure 1,3–1,6× Canon bimétallique en fonte centrifuge Revêtement 55–62 HRC GF30 et supérieur, résines techniques chargées de minéraux Non réparable par re-nitruration 1,8–2,2× Vis bimétallique ou à rechargement dur 55 à 62 vols HRC Associé à un canon bimétallique Le profil de vol ne peut pas être reconstruit indéfiniment 1,6–2,0× Revêtement en carbure de tungstène HVOF 1 100 à 1 400 HT Charge de remplissage très élevée ou stabilité dimensionnelle requise Limites d'épaisseur du revêtement 2,5 à 3,5× Corps de doublure ou de manchon Cela dépend de la doublure Fûts où le corps doit être retenu Résistance thermique de l'ajustement des manches 1,5 à 2,0× -
La couche d'alliage d'un canon bimétallique, vue en coupe. L’usure de l’alésage doit être jugée par rapport à l’épaisseur du revêtement et non par rapport à la paroi extérieure.
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9. Lire les symptômes
La plupart des problèmes de vis et de barillet d'injection se présentent sous la forme de problèmes de qualité des pièces bien avant que quiconque ne mesure le matériel.
Symptôme Cause la plus probable Premier contrôle Action Tirs courts avec une pression d'injection normale Vérifier l'étanchéité de la bague Valeur d'amortissement et répétabilité Inspectez le siège et l’anneau ; remplacer par un ensemble Le poids du tir diminue au cours d'un quart de travail Usure progressive du siège ou de l'alésage Peser 20 shots consécutifs Mesurer le jeu de la bague et l'ovalité de l'alésage Points noirs ou stries brunes Matériau dégradé dans un point mort derrière l'anneau de contrôle Purger et inspecter la cavité annulaire Décaper, nettoyer, vérifier la rainure annulaire carbonisée La température de fusion augmente à un point de consigne constant Cisaillement accru dû à l'usure ou à une valve qui fuit Comparez le temps de récupération avec le journal d'origine Vérifiez d'abord l'anneau, puis mesurez la profondeur. Le temps de récupération augmente Usure de la zone d’alimentation ou contre-pression excessive Réglage de la contre-pression et température de la gorge d'alimentation Réduire la contre-pression ; mesurer la DO du vol dans la zone d'alimentation Le poids des pièces varie de plus de ±0,5 % Coussin instable Amorti sur 20 cycles Inspection des vannes ; vérifier les paramètres de décompression Cognement ou grincement de vis Rectitude du canon ou grippage Faux-rond de l'alésage ; écouter à basse vitesse Réaligner ; vérifier l'usure de l'adhésif Flash sur un plan, court sur le suivant Le coussin s'effondre par intermittence Trace de coussin Soupape et siège ; vérifier également le ressort anti-retour s'il est installé -
10. Mesurer l'usure avant de vous engager dans un remplacement
Quatre mesures, prises avec la vis dévissée et le canon toujours sur les tirants, vous diront s'il s'agit d'un problème d'usure ou d'un problème de process.
- Vol OD à trois stations— alimentation, compression et dosage. Une perte de 0,15 à 0,25 mm à l'atterrissage est importante ; plus de 0,4 mm signifie que la vis est terminée.
- Diamètre des racines aux trois mêmes stations— c'est là que l'usure abrasive apparaît pour la première fois dans le travail chargé en verre.
- Diamètre d'alésage, deux axes, à chaque zone de chauffage— la différence est l'ovalisation, et l'ovalisation est ce qui détruit le sceau.
- Vérifier le jeu de la bague et l'usure du siège— jeu radial et pas de siège axial.
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Coulée centrifuge d'un fût bimétallique. L'alliage est coulé dans un tube de filage, de sorte que l'épaisseur du revêtement est définie par le poids de coulée — c'est pourquoi l'épaisseur du revêtement doit être spécifiée et non supposée.
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11. Quoi envoyer pour un devis
Les vis d'injection sont citées à partir d'un dessin. Le pack minimum est :
- Marque, modèle et année de la machine, ainsi que la taille de l'unité d'injection.
- Diamètre de la vis, longueur hors tout et L/D, avec plan existant s'il existe.
- Longueurs des sections d'alimentation, de compression et de dosage – ou le pas de vol et la profondeur à chaque station.
- Poids du shot en grammes, résine, type et pourcentage de charge.
- Filetage de la buse, disposition de la bande chauffante et positions des thermocouples.
- Détail d'entraînement : cannelure, rainure de clavette ou filetage, avec dimensions.
- Vérifiez le type de bague actuellement installé et si vous souhaitez le modifier.
- Symptômes d'usure, heures de course et photographies des vols usés et du siège du ring.
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12. Questions fréquemment posées
Puis-je faire fonctionner une vis d’extrusion dans une machine à injection ?Physiquement, cela peut convenir ; pratiquement, cela ne fonctionnera pas. La section de dosage est trop peu profonde, de sorte que la vis se cisaille aux vitesses nécessaires pour un cycle court, et il n'y a pas de bague de contrôle, donc il n'y a pas de coussin. Le résultat est une fonte trop chaude et un poids de tir qui ne se répétera pas.À quelle fréquence la bague anti-retour doit-elle être remplacée ?Sur les résines de base non chargées, inspectez chaque année et attendez deux à quatre ans. Sur le GF30, inspectez tous les six mois et prévoyez un remplacement tous les 12 à 18 mois. Sur toute résine où la répétabilité du coussin est un paramètre de contrôle qualité, remplacez-la sur la tendance du coussin plutôt que sur un calendrier.Une vis plus longue donne-t-elle un meilleur mélange ?Cela donne un meilleur mélange distributif, certes, mais au détriment du temps de séjour. Pour le travail de couleur, la solution la moins chère est généralement une section de mélange à l'extrémité de la zone de dosage plutôt qu'une vis plus longue.Pourquoi mon poids de tir diminue-t-il lorsque j'augmente la contre-pression ?Ce n’est pas le cas, et si c’est le cas, la bague de contrôle fuit. Une contre-pression plus élevée masque une vanne qui fuit en compactant la matière fondue plus densément pendant la récupération, de sorte que la course de la vis semble normale - le tir est alors court car une partie de la matière fondue reflue pendant l'injection.Un fût bimétallique vaut-il le coup pour 20 % de fibre de verre ?Généralement oui. Au GF20, un baril nitruré dure généralement 12 à 24 mois en deux équipes ; un canon bimétallique coûte environ deux fois plus cher et dure deux à trois fois plus longtemps, et il supprime la dérive de qualité qui accompagne un alésage usé au cours du dernier tiers de sa durée de vie. -
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