LanguagesEinspritzschnecke und Zylinder: Warum eine Einspritzschnecke keine Extrusionsschnecke ist
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Einspritzschnecke und Zylinder: Warum eine Einspritzschnecke keine Extrusionsschnecke ist
Das Spritzgießen erfolgt zyklisch und die Extrusion erfolgt kontinuierlich, und fast jeder Dimensionsunterschied zwischen den beiden Schnecken resultiert aus dieser einen Tatsache – einem kürzeren L/D, einem tieferen Dosierabschnitt, einem Kontrollring an der Nase und einem Zylinder, der für einen Teil jedes Zyklus im Leerlauf ist. Dieser Leitfaden gibt die Zahlen für L/D, Kompressionsverhältnis, Schussgröße und Verweilzeit an, erklärt, wie ein verschlissener Rückschlagring an einem Formteil aussieht, und legt die Verschleißdaten dar, die bei der Wahl zwischen Nitrieren, Bimetall und HVOF zugrunde liegen.
EINSPRITZSCHNECKENZUG · KONSTRUKTION DER SPRITZGUSSSCHNECKE · RÜCKSCHLAGVENTIL UND RÜCKSCHLAGRING · VERSCHLEISS UND AUSTAUSCH DER EINSPRITZSCHRAUBE
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Eine gepanzerte Einspritzschnecke. Die Geometrie wird durch die Plastifizierleistung vorgegeben; Die Oberfläche wird durch die Wirkung der Spachtelmasse fixiert.
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1. Der Unterschied, der alles erklärt
Eine Extrusionsschnecke dreht sich kontinuierlich. Polymer tritt am Trichter ein, verlässt es durch die Düse, und jedes Gramm davon erfährt ungefähr den gleichen Scherverlauf, da der Fluss gleichmäßig ist. Die Verweilzeit ist einfach das Fassvolumen geteilt durch den Durchsatz und ist für jedes Pellet gleich. Das ist der ProzessEinschneckenzylinder-Reiheist rundherum gebaut, weshalb sich Extrusionsschnecken ein L/D von 30 und einen flachen Dosierbereich leisten können. Wie das auf einer realen Linie aussieht, erfahren Sie imRohr- und Rohrschraubenanordnung.
Eine Einspritzschnecke übernimmt die gleiche Pumpaufgabe, jedoch nur während des Plastifizierhubs. Dann stoppt er, fungiert als Kolben und treibt die angesammelte Schmelze vorwärts. Die Konsequenzen ziehen sich durch das gesamte Design:
- Die Schmelze hat eine Geschichte, keine Verweilzeit.Das Material an der Vorderseite des Schusses befand sich möglicherweise drei oder vier Zyklen lang im Lauf. Material auf der Rückseite für einen. Die Streuung kann einen Faktor von vier betragen, daher ist ein langer Lauf keine neutrale Wahl – er erweitert die Streuung an beiden Enden.
- Die Schraube trägt eine axiale Last.Auf die Schneckenspitze wirkt ein Einspritzdruck von 80–180 MPa, der über die Schneckengänge, die Wurzel und die Antriebskupplung zurückgeleitet wird. Eine Extrusionsschnecke trägt davon fast nichts, weshalb der Kerndurchmesser, die Keilnut und das Nasengewinde einer Einspritzschnecke als Strukturteile dimensioniert werden. Das Extrusionsäquivalent ist dasDurchgehärteter Schraubenschaft.
- Die Leistung wird in Gramm pro Schuss gemessen, nicht in Kilogramm pro Stunde.Der Dosierabschnitt ist auf die Plastifiziergeschwindigkeit bei einer akzeptablen Schmelztemperatur ausgelegt, nicht auf den Druckaufbau gegen eine Matrize. Darumindividuelles Schraubendesignbeginnt bei der Formmaschine, nicht bei einem Bohrungsdurchmesser.
- Die Dichtung ist ein Verschleißteil.Es gibt keine Matrize, die den Druck hält, daher sorgt ein federbelasteter Rückschlagring an der Schraubennase für die Abdichtung. Dies ist die häufigste Ursache für Schussgewichtsabweichungen im Einsatz. Der Austausch ist RoutineWartung von Schnecken und Zylindern.
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Merkmal Extrusionsschnecke Einspritzschnecke Pflicht Kontinuierliches Pumpen gegen einen Stempel Zyklisches Plastifizieren, Zurückziehen, Einspritzen, Halten Typisches L/D 24–33 18–24 Messung der Flugtiefe 0,025–0,045 × D 0,05–0,08 × D Kompressionsverhältnis 2,5–4,0 2,0–3,0 Feed-Bereich Für hohe Leistung oft gerillt Normalerweise glatte Bohrung Schraubennase Einfacher Torpedo oder keiner Überprüfen Sie Ring, Spitze und manchmal den Mischkopf Axiale Belastung der Schraube Vernachlässigbar 80–180 MPa an der Spitze Ausgabemetrik kg/h g/Schuss und g/s-Erholungsrate Dominanter Fehlermodus Flugverschleiß, Barriereschäden Überprüfen Sie die Ringleckage und den Verschleiß der Einzugszone -
WICHTIGE ERKENNTNISSE
Eine Extrusionsschnecke ist eine Pumpe. Eine Einspritzschnecke ist eine Pumpe, die gleichzeitig ein Kolben ist und deren Kolbenring ein Verschleißteil ist. Wenn Sie den Rückschlagring als ein lebenslanges Bauteil behandeln, werden Sie den Rest der Maschinenlebensdauer damit verbringen, ihn durch längere Hübe und höhere Drücke zu kompensieren – und so wird aus einem Verschleißproblem ein Qualitätsproblem. -
2. L/D: Warum die Einspritzschnecke kürzer ist
Einspritzschnecken haben einen Durchmesser von 18 bis 24, während Extrusionsschnecken einen Durchmesser von 24 bis 33 haben. Der Grund liegt eher in der Verweilzeitverteilung als in der Mischqualität. Eine längere Schnecke sorgt für eine bessere Verteilungsmischung und einen gleichmäßigeren Ausstoß, was beides für die Farb- und Masterbatch-Arbeit wichtig ist – aber sie verlängert auch den Zylinder, und in einem zyklischen Prozess bedeutet ein längerer Zylinder, dass mehr Material zwischen den Schüssen auf Temperatur bleibt. Dieser Kompromiss ist der GrundHochgeschwindigkeits-Extrusionsschneckensind eher kurz und tief als lang und flach gebaut.
Injektionspflicht Typisches L/D Kommentar Universell einsetzbar, PE/PP/PS 18–20 Kürzeste praktische Schraube; einfach, die Temperatur der Schmelze stabil zu halten Technische Harze, PA / POM / PC 20–22 Ausreichende Länge für einen Mischabschnitt vor dem Kontrollring Glasfaserverstärkt 20–22 Mischer nach der Kompressionszone; Verschleißschutz ist wichtiger als Länge Präzisions- und optische Teile 22–24 Bessere Homogenität der Schmelze; Es müssen längere Verweilzeiten bewältigt werden Dünnwandig, hohe Geschwindigkeit 20–23 Hohe Plastifiziergeschwindigkeit, tiefe Dosierung, großzügige Kühlung Belüfteter Lauf 22–26 Erste Stufe, Dekompressionszone, zweite Stufe Mikroformung 16–18 Das Fassvolumen ist die Einschränkung, nicht die Mischung L/D allein definiert keine Schraube. Zwei 22:1-Schnecken können sich völlig unterschiedlich verhalten, wenn die eine 60 % ihrer Länge in die Einzugszone bringt und die andere 40 %. Wenn Sie einen Ersatz angeben, geben Sie Vorschub-, Kompressions- und Dosierlängen sowie das Verhältnis an – dieErsatzanleitungstellt die vollständige Liste dar, und die gleiche Disziplin gilt unabhängig davon, ob die Schnecke einen Extruder oder eine Formmaschine speist. DerAchtpunkt-Doppelschnecken-Checklistezeigt, wie dieselben Fragen auf der Doppelschraubenseite formuliert werden.
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3. Kompressionsverhältnis und Dosiertiefe
Das Kompressionsverhältnis ist die geometrisch gemessene Förderflugtiefe dividiert durch die Dosierflugtiefe. Es steuert, wie stark das Polymer verdichtet wird und wie viel Arbeit daran verrichtet wird. Beim Einspritzen ist das Verhältnis niedriger als beim Extrudieren, da die Schnecke keinen Düsendruck erzeugen muss und weil ein tiefer Dosierabschnitt dafür sorgt, dass die Schererwärmung während eines langen Plastifizierungshubs unter Kontrolle bleibt. Wie die gleiche Tiefenentscheidung auf einer Extrusionslinie getroffen wird, wird im behandeltPE-Extrusionsschneckenführung.
Polymer Einspritzkompressionsverhältnis Dosiertiefe (× D) Notiz PE,PP 2,5–3,2 0,07–0,09 Tiefere Dosierung; Achten Sie auf eine schlechte Druckübertragung, wenn der Druck zu tief ist PS,ABS, SAN 2,0–2,5 0,06–0,08 Amorph; Ein niedriges Verhältnis vermeidet übermäßiges Scheren PC 2,0–2,5 0,06–0,08 Hohe Viskosität; großzügige Dosiertiefe, lange Kompressionszone PA 6 / PA 66 2,0–2,8 0,06–0,08 Schmelze ist flüssig; Ein Kontrollring in gutem Zustand ist unerlässlich POM 2,0–2,5 0,06–0,07 Enges Verarbeitungsfenster; keine toten Stellen HAUSTIER 2,0–2,5 0,06–0,08 Hydrolyserisiko; Die Trocknung dominiert, nicht die Geometrie Hart-PVC 1,8–2,5 0,06–0,08 Niedriges Verhältnis, stromlinienförmiger Strömungsweg, keine Stagnation PMMA 2,2–2,8 0,06–0,08 Optische Teile; Homogenität ist wichtiger als Verhältnis GF30 / GF50 PA oder PBT 2,0–2,4 0,07–0,09 Geringeres Übersetzungsverhältnis, tiefere Dosierung, Verschleißschutz bei Flügen Die Dosiertiefe ist die am häufigsten falsch kopierte Zahl. Die Einspritz-Dosierabschnitte sind etwa doppelt so tief wie die Extrusionsabschnitte, und das hat einen physikalischen Grund: Die Dosierzone muss genügend Schmelze halten, um den Schuss zu füllen, während sich die Schnecke zurückzieht, und zwar ohne die Scherwärme zu erzeugen, die ein flacher Kanal bei gleicher Schneckengeschwindigkeit erzeugen würde. Eine Schnecke, die nach einer Extrusionszeichnung gebaut und in eine Formmaschine eingeführt wird, plastifiziert heiß und erholt sich langsam, und keine noch so große Zylinderkühlung bringt die Schmelzetemperatur zurück. Der umgekehrte Fall, eine Extrusionsschnecke, die in eine Hochgeschwindigkeitslinie fällt, wird im analysiertSchraubenführung für HDPE-Rohre.
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4. Der Kontrollring: Der Teil, der über die Schusswiederholbarkeit entscheidet
Der Rückschlagring – Gleitring, Rückschlagventil, Rückflussverhinderer, der Name variiert je nach Region – ist ein Ring, der auf der Schraubennase gleitet. Beim Plastifizieren wird die Schmelze durch den Druck der Schmelze nach vorne aus ihrem Sitz gedrückt und das Polymer fließt an ihr vorbei. Beim Einspritzen kehrt sich der Druck um, der Ring sitzt und der Weg schließt sich. Bei der Schusskonsistenz hängt alles davon ab, dass der Sitz sauber schließt, bei jedem Zyklus, über Millionen von Zyklen hinweg.
Typ Wie es abdichtet Am besten für Achten Sie auf Gleitring, 2-teilig Ringfläche gegen einen Sitz an der Spitze Allgemeiner Zweck, gängigstes Design Der Verschleiß des Sitzes führt zu einer fortschreitenden Drift des Schussgewichts 3-teilig / Doppelring Zwei Dichtflächen, bessere Ausrichtung Hohe Geschwindigkeit, dünne Wand, enge Toleranz Mehr Gleitmasse; benötigt eine längere Dekompression Ballkontrolle Ball gegen einen konischen Sitz Kleine Durchmesser, hohe Schneckengeschwindigkeit Kugelflattern bei niedriger Geschwindigkeit; schlecht für hochviskose Schmelze Federbelasteter Teller Die Feder schließt das Ventil vor der Injektion Niedrigviskose Harze, PA und PET Federermüdung und Polymereinbruch in den Federhohlraum WICHTIGE ERKENNTNISSE
Die Kissenwiederholbarkeit ist der günstigste Prüfringtest, den es gibt, und er kostet zwanzig Zyklen. Wenn das Kissen instabil ist, schauen Sie sich die Form und das Trocknungssystem erst dann an, wenn das Ventil überprüft wurde. -
5. Schussgröße, Verweilzeit und die 20–80-Regel
Das Schussgewicht sollte zwischen 20 % und 80 % der maximalen Schusskapazität des Laufs liegen, wobei 40–70 % der angenehme Bereich ist. Bei beiden Grenzwerten handelt es sich um verkappte Aufenthaltszeitbegrenzungen.
- Unter 20 %Die Schmelze verbleibt viele Zyklen lang im Zylinder. Es kommt zu thermischem Abbau, Farbverschiebung und Bildung von Acetaldehyd oder Monomer.
- Über 80 %Zwischen den Schüssen liegt nicht genügend Plastifizierungszeit. Die Schnecke läuft mit Höchstgeschwindigkeit, die Temperatur der Schmelze steigt und das Kissen wird unregelmäßig.
Harz Praktische Verweilzeitobergrenze Warum PE, PP 10 Min Thermisch robust; Die Grenze liegt normalerweise in der Farbe, nicht in der Verschlechterung PS, ABS 8 Min Vergilbung und allmählicher Molekulargewichtsverlust PC 6 Min Hydrolyse plus Vergilbung; Trocknungsqualität dominiert PMMA 6 Min Depolymerisation zu Monomer oberhalb etwa 260 °C PA 6 / PA 66 5 Min Oxidation und Farbdrift; feuchtigkeitsempfindlich HAUSTIER 5 Min Hydrolyse; Der IV-Abfall ist irreversibel POM 4 Min Lässt sich zu Formaldehyd entpacken; greift bei Überhitzung auch die Schraube an Hart-PVC 3 Min Dehydrochlorierung; das kürzeste Zeitfenster aller handelsüblichen Harze -
6. Gegendruck und Schneckengeschwindigkeit
Der Gegendruck ist der Widerstand, gegen den die Schraube beim Zurückziehen arbeitet. Typische Einstellungen liegen bei 5–15 MPa (50–150 bar); Für die Farb- und Masterbatch-Dispersion sind möglicherweise 20–30 MPa erforderlich. Scherempfindliche Harze sollten im unteren Bereich bleiben.
Schraubendurchmesser Maximale Drehzahl bei 0,3 m/s Maximale Drehzahl bei 0,6 m/s Typische Maschineneinstellung 25 mm 229 458 150–300 U/min 35 mm 164 327 120–250 U/min 45 mm 127 255 100–200 U/min 60 mm 95 191 70–150 U/min 75 mm 76 153 60–120 U/min -
7. Verschleiß: Was Glasfaser mit einer nitrierten Schraube macht
Drei Mechanismen wirken gleichzeitig: Abrieb durch harte Partikel, Adhäsion/Abrieb beim Zusammenbruch des Schmelzefilms und Korrosion durch HCl, Bromide oder saure Rückstände.
Oberfläche Ungefülltes Harz GF30 GF50 Nitriertes 38CrMoAlA, 0,4–0,7 mm, 900–1.100 HV 4–8 Jahre 6–18 Monate 3–9 Monate Bimetallischer Schleuderguss, Ni-Basis + WC, 55–62 HRC 8–12 Jahre 2–4 Jahre 12–24 Monate HVOF-Wolframcarbid, 1.100–1.400 HV, 50–100 µm 8–12 Jahre 2–4 Jahre 12–24 Monate Durchgehärteter Werkzeugstahl, 48–54 HRC 5–10 Jahre 12–24 Monate 6–12 Monate PM HIP-Werkzeugstahl, 60–64 HRC 10+ Jahre 3–5 Jahre 18–30 Monate -
HVOF-Wolframkarbid, aufgetragen auf einen Schneckensteg. Die Beschichtung ist einige zehn Mikrometer dick und schützt so die Oberfläche, stellt jedoch kein abgenutztes Flugprofil wieder her.
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8. Auswahl des Materials und der Behandlung
Die Entscheidung hängt von der Füllmenge, der Harzchemie und der Anzahl der über die Lebensdauer der Maschine erwarteten Schüsse ab.
Option Härte Am besten für Grenzen Relative Kosten Nitriertes 38CrMoAlA 900–1.100 HV-Oberfläche Ungefüllte Standardharze, allgemeine Formgebung Dünnes Gehäuse; kein Schutz gegen GF 1,0× Durchgehärteter Werkzeugstahl 48–54 HRC durch Kleine Schrauben, hohes Drehmoment, abrasiv ohne GF Geringere Korrosionsbeständigkeit 1,3–1,6× Bimetallischer Schleudergusszylinder 55–62 HRC-Liner GF30 und höher, mineralgefüllte technische Harze Nicht durch erneutes Nitrieren reparierbar 1,8–2,2× Bimetallische oder gepanzerte Schraube 55–62 HRC-Flüge Passend zu einem Bimetall-Lauf Das Flugprofil kann nicht unbegrenzt neu erstellt werden 1,6–2,0× HVOF-Wolframcarbid-Beschichtung 1.100–1.400 HV Sehr hoher Füllstoffgehalt bzw. Dimensionsstabilität erforderlich Grenzwerte für die Schichtdicke 2,5–3,5× Liner- oder Sleeve-Lauf Hängt vom Liner ab Fässer, bei denen der Körper erhalten bleiben muss Wärmewiderstand der Ärmelpassform 1,5–2,0× -
Die Legierungsschicht eines Bimetallzylinders im Schnitt. Der Bohrungsverschleiß muss anhand der Dicke der Auskleidung beurteilt werden, nicht anhand der Außenwand.
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9. Lesen der Symptome
Die meisten Probleme mit der Einspritzschnecke und dem Zylinder treten als Teilequalitätsprobleme auf, lange bevor irgendjemand die Hardware misst.
Symptom Höchstwahrscheinlich Ursache Erster Check Aktion Kurze Schüsse mit normalem Einspritzdruck Überprüfen Sie, ob der Ring undicht ist Dämpfungswert und Wiederholbarkeit Sitz und Ring prüfen; als Set ersetzen Das Schussgewicht sinkt im Laufe einer Schicht Fortschreitender Sitz- oder Bohrungsverschleiß Wiegen Sie 20 aufeinanderfolgende Schüsse Messen Sie das Ringspiel und die Ovalität der Bohrung Schwarze Flecken oder braune Streifen Zersetztes Material in einer toten Stelle hinter dem Rückschlagring Spülen und prüfen Sie den Ringhohlraum Abziehen, reinigen und auf verkohlte Ringnut prüfen Schmelzetemperatur steigt bei konstantem Sollwert Erhöhte Scherung durch Verschleiß oder ein undichtes Ventil Vergleichen Sie die Wiederherstellungszeit mit dem Originalprotokoll Überprüfen Sie zuerst den Ring und dann die Dosiertiefe Die Erholungszeit nimmt zu Verschleiß der Einzugszone oder übermäßiger Gegendruck Einstellung des Gegendrucks und der Temperatur der Einfüllöffnung Gegendruck reduzieren; Messen Sie den Flug-Außendurchmesser in der Einzugszone Teilegewicht variiert um mehr als ±0,5 % Instabiles Kissen Über 20 Zyklen abfedern Ventilinspektion; Überprüfen Sie die Dekompressionseinstellung Klopfen oder Quietschen der Schraube Laufgeradheit oder Abrieb Bohrungsschlag; Hören Sie mit niedriger Geschwindigkeit Neu ausrichten; Überprüfen Sie, ob das Kleberabnutzungsmuster vorhanden ist Bei einer Aufnahme blitzte es auf, bei der nächsten kurz Das Kissen fällt zeitweise zusammen Kissenspur Ventil und Sitz; Überprüfen Sie auch die Rückholfeder, falls vorhanden -
10. Messen Sie den Verschleiß, bevor Sie sich für einen Ersatz entscheiden
Vier Messungen, die bei herausgenommener Schnecke und noch auf den Verbindungsstangen befindlichem Zylinder durchgeführt werden, geben Aufschluss darüber, ob es sich um ein Verschleißproblem oder ein Prozessproblem handelt.
- Flug OD an drei Stationen— Zufuhr, Kompression und Dosierung. Der Verlust von 0,15–0,25 mm an der Flugfläche ist erheblich; mehr als 0,4 mm bedeutet, dass die Schraube fertig ist.
- Wurzeldurchmesser an den gleichen drei Stationen– Hier zeigt sich der abrasive Verschleiß bei glasfaserverstärkten Werkstücken zuerst.
- Bohrungsdurchmesser, zwei Achsen, an jeder Heizzone— Der Unterschied ist die Ovalität, und die Ovalität zerstört das Siegel.
- Ringspiel und Sitzverschleiß prüfen— Radialspiel und axiale Sitzstufe.
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Schleuderguss eines Bimetallzylinders. Die Legierung wird in ein Spinnrohr gegossen, sodass die Dicke der Auskleidung durch das Gießgewicht bestimmt wird – weshalb die Dicke der Auskleidung angegeben und nicht angenommen werden muss.
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11. Was Sie für ein Angebot senden müssen
Einspritzschnecken werden anhand einer Zeichnung zitiert. Die Mindestpackung beträgt:
- Maschinenmarke, Modell und Jahr sowie die Größe der Spritzeinheit.
- Schraubendurchmesser, Gesamtlänge und L/D, mit der vorhandenen Zeichnung, falls vorhanden.
- Längen der Zufuhr-, Kompressions- und Dosierabschnitte – oder die Flugsteigung und -tiefe an jeder Station.
- Schussgewicht in Gramm, das Harz sowie die Art und der Prozentsatz des Füllstoffs.
- Düsengewinde, Heizbandanordnung und Thermoelementpositionen.
- Antriebsdetail: Keilnut, Keilnut oder Gewinde, mit Abmessungen.
- Überprüfen Sie den aktuell montierten Ringtyp und ob Sie ihn ändern möchten.
- Verschleißerscheinungen, Laufstunden und Fotos der abgenutzten Flights und des Ringsitzes.
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12. Häufig gestellte Fragen
Kann ich eine Extrusionsschnecke in einer Spritzgießmaschine betreiben?Physisch mag es passen; Praktisch wird es nicht funktionieren. Der Dosierbereich ist zu flach, so dass die Schnecke bei den für einen kurzen Zyklus erforderlichen Geschwindigkeiten zu stark abschert, und es gibt keinen Rückschlagring, sodass kein Kissen vorhanden ist. Das Ergebnis ist eine zu heiße Schmelze und ein sich nicht wiederholendes Schussgewicht.Wie oft sollte der Rückschlagring ausgetauscht werden?Führen Sie bei ungefüllten Standardharzen eine jährliche Inspektion durch und rechnen Sie mit zwei bis vier Jahren. Überprüfen Sie den GF30 alle sechs Monate und rechnen Sie mit einem Austausch alle 12–18 Monate. Bei allen Harzen, bei denen die Wiederholbarkeit der Polsterung ein Qualitätskontrollparameter ist, erfolgt der Austausch anhand des Polstertrends und nicht anhand eines Kalenders.Ermöglicht eine längere Schnecke eine bessere Durchmischung?Es ergibt zwar eine bessere Verteilungsmischung, aber auf Kosten der Verweilzeit. Bei Farbarbeiten ist meist ein Mischabschnitt am Ende der Dosierzone die günstigere Lösung statt einer längeren Schnecke.Warum sinkt mein Schussgewicht, wenn ich den Gegendruck erhöhe?Das sollte nicht der Fall sein, und wenn doch, ist der Prüfring undicht. Ein höherer Gegendruck maskiert ein undichtes Ventil, indem er die Schmelze während der Rückgewinnung dichter packt, so dass der Schneckenhub normal aussieht – dann ist der Schuss kurz, weil ein Teil der Schmelze beim Einspritzen zurückfließt.Lohnt sich ein Bimetallzylinder für 20 % Glasfaser?Normalerweise ja. Bei GF20 hält ein nitriertes Fass in der Regel 12–24 Monate im Zweischichtbetrieb; Ein Bimetall-Lauf kostet ungefähr das Doppelte, hält zwei- bis dreimal so lange und beseitigt die Qualitätsdrift, die mit einem verschlissenen Lauf im letzten Drittel seiner Lebensdauer einhergeht. -
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