LanguagesVite e cilindro di iniezione: perché una vite di iniezione non è una vite di estrusione
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Vite e cilindro di iniezione: perché una vite di iniezione non è una vite di estrusione
Lo stampaggio a iniezione è ciclico e l'estrusione è continua, e quasi ogni differenza dimensionale tra le due viti deriva da questo fatto: un L/D più corto, una sezione di dosaggio più profonda, un anello di controllo sul naso e un cilindro che è inattivo per parte di ogni ciclo. Questa guida fornisce i numeri relativi a L/D, rapporto di compressione, dimensione della iniezione e tempo di permanenza, spiega come appare un anello di controllo usurato su una parte stampata e definisce i dati di usura dietro la scelta tra nitrurazione, bimetallico e HVOF.
CANNA VITE DI INIEZIONE · DESIGN VITE DI STAMPAGGIO A INIEZIONE · VALVOLA DI NON RITORNO E ANELLO DI RITEGNO · USURA E SOSTITUZIONE VITE DI INIEZIONE
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Una vite di iniezione con faccia dura. La geometria è determinata dal dovere di plastificazione; la superficie viene fissata da ciò che fa il riempitivo.
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1. La differenza che spiega tutto
Una vite di estrusione gira continuamente. Il polimero entra nella tramoggia, esce attraverso lo stampo e ogni grammo di esso subisce più o meno la stessa storia di taglio perché il flusso è costante. Il tempo di permanenza è semplicemente il volume del barile diviso per la produttività ed è lo stesso per ogni pellet. Questo è il processogamma di canne a vite singolaè costruito attorno ad esso, ed è per questo che le viti di estrusione possono permettersi un L/D di 30 e una sezione di dosaggio poco profonda. Come appare su una linea reale è illustrato neldisposizione delle viti dei tubi e dei tubi.
Una vite di iniezione svolge lo stesso lavoro di pompaggio, ma solo durante la corsa di plastificazione. Quindi si ferma, agisce come un pistone e spinge in avanti la massa fusa accumulata. Le conseguenze attraversano l’intero design:
- La fusione ha una storia, non un tempo di permanenza.Il materiale nella parte anteriore dello sparo potrebbe essere rimasto nella canna per tre o quattro cicli; materiale sul retro per uno. Lo spread può essere un fattore quattro, quindi una canna lunga non è una scelta neutra: allarga la distribuzione su entrambe le estremità.
- La vite sopporta un carico assiale.Una pressione di iniezione di 80–180 MPa agisce sulla punta della vite e viene ritrasmessa attraverso le alette, la radice e il giunto di azionamento. Una vite di estrusione non trasporta quasi nulla di tutto ciò, motivo per cui il diametro della radice, la sede della chiavetta e la filettatura del naso di una vite di iniezione sono dimensionati come parti strutturali. L'equivalente di estrusione è ilalbero della vite temprato.
- La produzione viene misurata in grammi per dose, non in chilogrammi all'ora.La sezione di dosaggio è dimensionata per il tasso di plastificazione a una temperatura di fusione accettabile, non per l'accumulo di pressione contro uno stampo. È per questodesign personalizzato delle vitiparte dalla macchina per lo stampaggio, non dal diametro del foro.
- La guarnizione è una parte soggetta ad usura.Non è presente alcuno stampo per mantenere la pressione, quindi un anello di ritegno caricato a molla sul naso della vite garantisce la tenuta. È la causa più comune di deriva del peso dei pallini in servizio. Sostituirlo è una routinemanutenzione di viti e cilindri.
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Caratteristica Vite di estrusione Vite di iniezione Dovere Pompaggio continuo contro uno stampo Ciclicamente plasticizzare, ritrarre, iniettare, trattenere Tipico L/D 24–33 18–24 Misurazione della profondità di volo 0,025–0,045 × D 0,05–0,08 × D Rapporto di compressione 2,5–4,0 2.0–3.0 Sezione alimentazione Spesso scanalato per un rendimento elevato Solitamente foro liscio Naso a vite Siluro semplice o nessuno Controllare l'anello, la punta e talvolta la testa di miscelazione Carico assiale sulla vite Trascurabile 80–180 MPa sulla punta Metrica di output kg/h g/shot e tasso di recupero g/s Modalità di fallimento dominante Usura del volo, danni alla barriera Controllare la perdita dell'anello e l'usura della zona di alimentazione -
APPROFONDIMENTI CHIAVE
Una vite di estrusione è una pompa. Una vite di iniezione è una pompa che è anche un pistone e la sua fascia elastica è un materiale di consumo. Se consideri l'anello di ritegno come un componente a vita, passerai il resto della vita della macchina a compensarlo con corse più lunghe e pressioni più elevate: è così che un problema di usura si trasforma in un problema di qualità. -
2. L/D: perché la vite di iniezione è più corta
Le viti di iniezione hanno un diametro compreso tra 18 e 24, mentre le viti di estrusione hanno un diametro compreso tra 24 e 33. Il motivo è la distribuzione del tempo di permanenza piuttosto che la qualità della miscelazione. Una vite più lunga offre una migliore miscelazione distributiva e un output più stabile, entrambi importanti per il lavoro sul colore e sul masterbatch, ma allunga anche il cilindro e, in un processo ciclico, un cilindro più lungo significa che più materiale rimane a temperatura tra uno scatto e l'altro. Questo compromesso è il motivoviti di estrusione ad alta velocitàsono costruiti corti e profondi piuttosto che lunghi e poco profondi.
Obbligo di iniezione Tipico L/D Commento Uso generale, PE/PP/PS 18-20 Vite pratica più corta; facile mantenere stabile la temperatura di fusione Resine tecniche, PA/POM/PC 20–22 Lunghezza sufficiente per una sezione di miscelazione prima dell'anello di ritegno Rinforzato con fibra di vetro 20–22 Miscelatore dopo la zona di compressione; la protezione dall'usura conta più della lunghezza Particolari di precisione e ottici 22–24 Meglio sciogliere l'omogeneità; è necessario gestire tempi di permanenza più lunghi Parete sottile, alta velocità 20–23 Elevato tasso di plastificazione, dosaggio profondo, raffreddamento generoso Canna ventilata 22–26 Primo stadio, zona di decompressione, secondo stadio Microstampaggio 16-18 Il volume della botte è il vincolo, non la miscelazione L/D da solo non definisce una vite. Due viti 22:1 possono comportarsi in modo completamente diverso se una mette il 60% della sua lunghezza nella zona di alimentazione e l'altra il 40%. Quando specifichi una sostituzione, fornisci le lunghezze di alimentazione, compressione e dosaggio, nonché il rapporto: ilguida alla sostituzionene riporta l'elenco completo, e la stessa disciplina si applica sia che la coclea alimenti un estrusore che una macchina di stampaggio. ILLista di controllo per doppia vite in otto puntimostra come le stesse domande vengono poste sul lato della doppia vite.
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3. Rapporto di compressione e profondità di dosaggio
Il rapporto di compressione è la profondità del volo di alimentazione divisa per la profondità del volo di dosaggio, misurata geometricamente. Controlla quanto il polimero viene compattato e quanto lavoro viene svolto su di esso. Nell'iniezione il rapporto è inferiore rispetto all'estrusione perché la vite non deve generare pressione sullo stampo e perché una sezione di dosaggio profonda è ciò che mantiene sotto controllo il riscaldamento di taglio durante una lunga corsa di plastificazione. Il modo in cui viene presa la stessa decisione di profondità su una linea di estrusione è trattato nelGuida vite per estrusione PE.
Polimero Rapporto di compressione dell'iniezione Profondità di misurazione (× D) Nota PE,PP 2.5–3.2 0,07–0,09 Misurazione più approfondita; fare attenzione allo scarso trasferimento di pressione se troppo profondo PS,ABS, SAN 2,0–2,5 0,06–0,08 Amorfo; il rapporto basso evita il taglio eccessivo computer 2,0–2,5 0,06–0,08 Alta viscosità; generosa profondità di dosaggio, lunga zona di compressione PA6/PA66 2.0–2.8 0,06–0,08 La fusione è fluida; è essenziale un anello di controllo in buone condizioni POM 2,0–2,5 0,06–0,07 Finestra di elaborazione ristretta; nessun punto morto ANIMALE DOMESTICO 2,0–2,5 0,06–0,08 Rischio di idrolisi; domina l'essiccazione, non la geometria PVC rigido 1,8–2,5 0,06–0,08 Rapporto basso, percorso del flusso aerodinamico, nessuna stagnazione PMMA 2.2–2.8 0,06–0,08 Parti ottiche; l’omogeneità conta più del rapporto GF30 / GF50 PA o PBT 2.0–2.4 0,07–0,09 Rapporto più basso, dosaggio più profondo, protezione dall'usura sui voli La profondità di misurazione è il numero più spesso copiato erroneamente. Le sezioni di dosaggio dell'iniezione sono profonde circa il doppio di quelle dell'estrusione, e c'è una ragione fisica: la zona di dosaggio deve contenere abbastanza materiale fuso per riempire la dose mentre la vite si ritrae, e deve farlo senza generare il calore di taglio che un canale poco profondo produrrebbe alla stessa velocità della vite. Una vite costruita secondo un disegno di estrusione e inserita in una macchina per lo stampaggio si plastifica a caldo e si riprende lentamente, e nessuna quantità di raffreddamento del cilindro riporterà la temperatura di fusione. Il caso inverso, ovvero una vite di estrusione inserita in una linea ad alta velocità, viene analizzato nelGuida per vite per tubi in HDPE.
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4. L'anello di controllo: la parte che decide la ripetibilità del tiro
L'anello di ritegno (anello scorrevole, valvola di non ritorno, dispositivo di arresto del riflusso, il nome varia in base alla regione) è un anello che scorre sul naso della vite. Durante la plastificazione la pressione del fuso lo spinge in avanti fuori dalla sua sede e il polimero scorre oltre. Durante l'iniezione la pressione si inverte, l'anello si insedia e il percorso si chiude. Tutto ciò che riguarda la consistenza dell'iniezione dipende dalla chiusura precisa della sede, ad ogni ciclo, per milioni di cicli.
Tipo Come sigilla Meglio per Attenzione Anello scorrevole, 2 pezzi Anello faccia contro un sedile sulla punta Scopo generale, design più comune L'usura della sede produce una deriva progressiva del peso del colpo 3 pezzi/doppio anello Due facce di tenuta, migliore allineamento Alta velocità, pareti sottili e tolleranza stretta Maggiore massa scorrevole; necessita di una decompressione più lunga Controllo della palla Palla contro una sede conica Piccoli diametri, elevata velocità della vite Vibrazione della palla a bassa velocità; povero per fusione ad alta viscosità Otturatore caricato a molla La molla chiude la valvola prima dell'iniezione Resine a bassa viscosità, PA e PET Fatica della molla e ingresso di polimeri nella cavità della molla APPROFONDIMENTI CHIAVE
La ripetibilità del cuscino è il test dell'anello di controllo più economico che esista e costa venti cicli. Se il cuscino è instabile, smettere di guardare lo stampo e il sistema di asciugatura finché la valvola non è stata ispezionata. -
5. Dimensioni dell'inquadratura, tempo di permanenza e regola 20–80
Il peso dei pallini dovrebbe essere compreso tra il 20% e l'80% della capacità massima dei pallini della canna, con il 40–70% come fascia confortevole. Entrambi i limiti sono limiti di tempo di residenza mascherati.
- Sotto il 20%la fusione rimane nella botte per molti cicli. Seguono la degradazione termica, il cambiamento di colore e la generazione di acetaldeide o monomero.
- Oltre l'80%non c'è abbastanza tempo di plastificazione tra gli scatti. La vite gira al limite di velocità, la temperatura di fusione aumenta e il cuscino diventa irregolare.
Resina Massimale pratico del tempo di residenza Perché PE, PP 10 minuti Termicamente robusto; il limite è solitamente il colore, non il degrado PS, ABS 8 minuti Ingiallimento e progressiva perdita di peso molecolare computer 6 minuti Idrolisi più ingiallimento; prevale la qualità dell'essiccazione PMMA 6 minuti Depolimerizzazione a monomero al di sopra di circa 260 °C PA6/PA66 5 minuti Ossidazione e deriva del colore; sensibile all'umidità ANIMALE DOMESTICO 5 minuti Idrolisi; La caduta IV è irreversibile POM 4 minuti Si apre eliminando la formaldeide; attacca anche la vite se surriscaldata PVC rigido 3 minuti Deidroclorazione; la finestra più breve di qualsiasi resina di base -
6. Contropressione e velocità della vite
La contropressione è la resistenza contro la quale la vite si oppone durante la ritrazione. Le impostazioni tipiche sono comprese tra 5 e 15 MPa (50 e 150 bar); la dispersione del colore e del masterbatch potrebbe richiedere 20–30 MPa; le resine sensibili al taglio dovrebbero rimanere nella parte inferiore dell'intervallo.
Diametro della vite Numero di giri massimo a 0,3 m/s Numero di giri massimo a 0,6 m/s Impostazione tipica della macchina 25 mm 229 458 150–300 giri al minuto 35 mm 164 327 120–250 giri/min 45 mm 127 255 100–200 giri al minuto 60 mm 95 191 70–150 giri/min 75 mm 76 153 60–120 giri/min -
7. Usura: cosa comporta la fibra di vetro su una vite nitrurata
Tre meccanismi agiscono contemporaneamente: abrasione da particelle dure, adesione/grippaggio quando la pellicola fusa si rompe e corrosione da HCl, bromuri o residui acidi.
Superficie Resina non caricata GF30 GF50 38CrMoAlA nitrurato, 0,4–0,7 mm, 900–1.100 HV 4–8 anni 6–18 mesi 3–9 mesi Colata centrifuga bimetallica, a base Ni + WC, 55–62 HRC 8-12 anni 2–4 anni 12–24 mesi Carburo di tungsteno HVOF, 1.100–1.400 HV, 50–100 µm 8-12 anni 2–4 anni 12–24 mesi Acciaio per utensili a tutta tempra, 48–54 HRC 5-10 anni 12–24 mesi 6-12 mesi Acciaio per utensili PM HIP, 60–64 HRC 10+ anni 3–5 anni 18-30 mesi -
Carburo di tungsteno HVOF applicato su una spirale di vite. Il rivestimento ha uno spessore di poche decine di micron, quindi protegge la superficie ma non ripristina un profilo di aletta usurato.
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8. Scelta del materiale e del trattamento
La decisione è guidata dal carico del riempitivo, dalla chimica della resina e dal numero di colpi previsti nel corso della vita della macchina.
Opzione Durezza Meglio per Limiti Costo relativo 38CrMoAlA nitrurato Superficie 900–1.100 HV Resine di base non caricate, stampaggio generale Custodia sottile; nessuna protezione contro GF 1,0× Acciaio per utensili a tutta tempra 48–54 HRC fino Viti piccole, coppia elevata, abrasivo senza GF Minore resistenza alla corrosione 1,3–1,6× Canna bimetallica centrifugata Rivestimento 55–62 HRC GF30 e superiori, resine tecniche caricate con minerali Non riparabile mediante renitrurazione 1,8–2,2× Vite bimetallica o con superficie dura 55-62 voli HRC Abbinato ad una canna bimetallica Il profilo di volo non può essere ricostruito all'infinito 1,6–2,0× Rivestimento in carburo di tungsteno HVOF 1.100–1.400 alta tensione È richiesta una carica di riempitivo molto elevata o stabilità dimensionale Limiti di spessore del rivestimento 2,5–3,5× Canna di rivestimento o manica Dipende dal rivestimento Botti dove il corpo deve essere trattenuto Resistenza termica della vestibilità della manica 1,5–2,0× -
Lo strato di lega di una canna bimetallica, visto in sezione. L'usura del foro deve essere valutata in base allo spessore della camicia, non in base alla parete esterna.
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9. Leggere i sintomi
La maggior parte dei problemi relativi alla vite e al cilindro di iniezione si presentano come problemi di qualità della parte molto prima che qualcuno misuri l'hardware.
Sintomo Causa più probabile Primo controllo Azione Colpi brevi con pressione di iniezione normale Controllare la perdita dell'anello Valore di ammortizzazione e ripetibilità Ispezionare la sede e l'anello; sostituire come un set Il peso del colpo diminuisce durante un turno Usura progressiva della sede o del foro Pesare 20 colpi consecutivi Misurare il gioco dell'anello e l'ovalità del foro Macchie nere o striature marroni Materiale degradato in un punto morto dietro l'anello di controllo Spurgare e ispezionare la cavità dell'anello Smontare, pulire, controllare la scanalatura dell'anello carbonizzata La temperatura del fuso aumenta a setpoint costante Taglio aumentato dovuto all'usura o a una valvola che perde Confronta il tempo di ripristino con il registro originale Controllare prima l'anello e poi la profondità di misurazione Tempo di recupero in aumento Usura della zona di alimentazione o contropressione eccessiva Impostazione della contropressione e temperatura della gola di alimentazione Ridurre la contropressione; misurare la OD del volo nella zona di rifornimento Il peso della parte varia di oltre ±0,5% Cuscino instabile Cuscino oltre 20 cicli Ispezione delle valvole; controllare l'impostazione della decompressione La vite bussa o stride Rettilineità o grippaggio della canna Eccentricità del foro; ascolta a bassa velocità Riallineare; verificare la presenza di tracce di usura dell'adesivo Flash in uno scatto, corto in quello successivo Il cuscino crolla a intermittenza Traccia del cuscino Valvola e sede; controllare anche la molla di non ritorno, se montata -
10. Misurare l'usura prima di impegnarsi nella sostituzione
Quattro misurazioni, effettuate con la vite svitata e la canna ancora sui tiranti, vi diranno se si tratta di un problema di usura o di processo.
- Volo OD in tre stazioni— alimentazione, compressione e dosaggio. La perdita di 0,15–0,25 mm sulla superficie di volo è significativa; più di 0,4 mm significa che la vite è finita.
- Diametro della radice nelle stesse tre stazioni- è qui che l'usura abrasiva si manifesta per la prima volta nei lavori riempiti di vetro.
- Diametro del foro, due assi, in ciascuna zona del riscaldatore- la differenza è l'ovalità, e l'ovalità è ciò che distrugge il sigillo.
- Controllare il gioco dell'anello e l'usura della sede— gioco radiale e gradino assiale della sede.
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Colata centrifuga di una canna bimetallica. La lega viene colata in un tubo di filatura, quindi lo spessore del rivestimento è determinato dal peso di colata, motivo per cui lo spessore del rivestimento deve essere specificato, non presunto.
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11. Cosa inviare per un preventivo
Le viti di iniezione sono citate da un disegno. Il pacchetto minimo è:
- Marca, modello e anno della macchina, più la dimensione dell'unità di iniezione.
- Diametro della vite, lunghezza totale e L/D, con il disegno esistente, se presente.
- Lunghezze delle sezioni di alimentazione, compressione e dosaggio o il passo e la profondità del volo in ciascuna stazione.
- Peso della pallina in grammi, resina, tipo e percentuale di riempitivo.
- Filettatura dell'ugello, disposizione della fascia riscaldante e posizioni della termocoppia.
- Dettaglio dell'azionamento: scanalato, cava per chiavetta o filetto, con dimensioni.
- Controlla il tipo di anello attualmente installato e se desideri modificarlo.
- Sintomi di usura, ore di utilizzo e fotografie dei voli usurati e del sedile dell'anello.
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12. Domande frequenti
Posso far funzionare una vite di estrusione in una macchina a iniezione?Fisicamente potrebbe adattarsi; praticamente non funzionerà. La sezione di dosaggio è troppo bassa, quindi la vite esegue un taglio eccessivo alle velocità necessarie per un ciclo breve e non è presente un anello di controllo, quindi non c'è ammortizzazione. Il risultato è una fusione troppo calda e un peso del getto che non si ripeterà.Con quale frequenza è necessario sostituire l'anello di controllo?Sulle resine di base non riempite, ispezionare annualmente e attendere da due a quattro anni. Su GF30, ispezionare ogni sei mesi e prevedere la sostituzione ogni 12-18 mesi. Su qualsiasi resina in cui la ripetibilità del cuscino è un parametro di controllo qualità, sostituire in base all'andamento del cuscino anziché in base a un calendario.Una vite più lunga dà una migliore miscelazione?Fornisce una migliore miscelazione distributiva, sì, ma a scapito del tempo di residenza. Per i lavori a colori la soluzione più economica è solitamente una sezione di miscelazione all'estremità della zona di dosaggio piuttosto che una vite più lunga.Perché il peso del mio tiro diminuisce quando alzo la contropressione?Non dovrebbe e, se lo fa, l'anello di ritegno perde. Una contropressione più elevata maschera una valvola che perde compattando il materiale fuso più densamente durante il recupero, quindi la corsa della vite sembra normale, quindi l'iniezione è breve perché parte del materiale fuso rifluisce durante l'iniezione.Vale la pena utilizzare un cilindro bimetallico per il 20% di fibra di vetro?Di solito sì. A GF20 un barile nitrurato dura tipicamente 12-24 mesi di funzionamento su due turni; una canna bimetallica costa circa il doppio e dura due o tre volte di più, ed elimina la deriva di qualità che deriva da una canna usurata nell'ultimo terzo della sua vita. -
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