Languages射出スクリューとバレル: 射出スクリューが押出スクリューではない理由
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射出スクリューとバレル: 射出スクリューが押出スクリューではない理由
射出成形は周期的で、押出は連続的に行われ、2 つのスクリュー間のほぼすべての寸法の違いは、L/D が短く、計量セクションが深くなり、ノーズにチェック リングがあり、各サイクルの一部でバレルがアイドル状態になるという 1 つの事実から生じます。このガイドでは、L/D、圧縮比、ショット サイズ、滞留時間の数値を示し、摩耗したチェック リングが成形部品上でどのように見えるかを説明し、窒化、バイメタル、HVOF の選択の背後にある摩耗データを示します。
射出スクリューバレル · 射出成形スクリュー設計 · 逆止弁とチェックリング · 射出スクリューの摩耗と交換
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硬化処理を施した射出スクリューです。形状は可塑化義務によって設定されます。表面はフィラーの作用によって設定されます。
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1. すべてを説明する違い
押出スクリューは連続的に回転します。ポリマーはホッパーから入り、ダイを通って出ますが、流れが安定しているため、ポリマーの各グラムはほぼ同じせん断履歴を示します。滞留時間は単にバレルの体積を処理量で割ったものであり、どのペレットでも同じです。それがプロセスですシングルスクリューバレルのラインナップこれが、押出スクリューが 30 の L/D と浅い計量セクションを実現できる理由です。実際の直線上でどのように見えるかは、パイプとチューブのネジのレイアウト。
射出スクリューも同様のポンプ動作を行いますが、それは可塑化ストローク中にのみ行われます。その後、停止してピストンとして機能し、蓄積された溶融物を前方に押し出します。その結果は設計全体に反映されます。
- 溶融物には滞留時間ではなく履歴があります。ショットの前部の材料はバレル内に 3 ～ 4 サイクル放置されていた可能性があります。 1つの後ろの素材。スプレッドは 4 倍になる可能性があるため、ロングバレルは中立的な選択ではなく、両端の分布が広がります。
- ネジにはアキシアル荷重がかかります。80 ～ 180 MPa の射出圧力がスクリュー先端に作用し、フライト、ルート、ドライブカップリングを通って戻ります。押出スクリューにはこれらがほとんど含まれていないため、射出スクリューの谷径、キー溝、ノーズスレッドは構造部品として寸法設定されています。押し出しに相当するものは、貫通硬化ねじ軸。
- 出力は、1 時間あたりのキログラムではなく、ショットあたりのグラムで測定されます。計量セクションのサイズは、ダイに対する圧力の増加ではなく、許容可能な溶融温度での可塑化速度に合わせて設計されています。それが理由ですカスタムネジ設計ボア径ではなく成形機からスタートします。
- シールは消耗部品です。圧力を保持するためのダイスがないため、ネジのノーズにあるバネ仕掛けのチェック リングがシールを行います。これは、サービス中のショット重量ドリフトの最も一般的な原因です。交換するのは日常的ですスクリューとバレルのメンテナンス。
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特性 押出スクリュー インジェクションスクリュー 義務 金型に対する連続ポンピング 周期的可塑化、収縮、注入、保持 典型的なL/D 24–33 18～24 計測飛行深度 0.025～0.045×D 0.05～0.08×D 圧縮率 2.5～4.0 2.0～3.0 フィードセクション 高出力のために溝が付けられることが多い 通常は滑らかなボア スクリューノーズ 単純な魚雷またはなし チェックリング、チップ、場合によってはミキシングヘッド ねじのアキシアル荷重 無視できる 先端80～180MPa 出力メトリック kg/h g/ショットとg/s回復率 支配的な故障モード 飛行摩耗、バリア損傷 チェックリングの漏れ、フィードゾーンの摩耗 -
重要な洞察
押出スクリューはポンプです。射出スクリューはピストンを兼ねたポンプであり、そのピストンリングは消耗品です。逆流防止リングを寿命部品として扱うと、機械の残りの寿命をより長いストロークとより高い圧力で補償することに費やすことになります。これが、摩耗の問題が品質の問題に変わる仕組みです。 -
2. L/D: 射出スクリューが短い理由
射出スクリューの直径は 18 ～ 24 で、押出スクリューの直径は 24 ～ 33 です。その理由は、混合品質ではなく滞留時間の分布です。スクリューが長いほど、より良い分配混合とより安定した出力が得られ、どちらも色とマスターバッチの作業に重要ですが、バレルも長くなります。サイクルプロセスでは、バレルが長いほど、ショット間の温度でより多くの材料が保持されることを意味します。そのトレードオフが理由です高速押出スクリュー長く浅くではなく、短く深く作られています。
注射義務 典型的なL/D コメント 汎用、PE/PP/PS 18～20 実用的なネジは最短。溶融温度を安定に保ちやすい エンジニアリングレジン、PA/POM/PC 20–22 逆止弁前のミキシングセクションに十分な長さ ガラス繊維強化 20–22 圧縮ゾーン後のミキサー。長さよりも摩耗保護が重要 精密・光学部品 22–24 溶融物の均一性が向上します。より長い滞在時間を管理する必要がある 薄肉、高速 20–23 高い可塑化率、深い計量、十分な冷却 ベント付きバレル 22～26 第 1 ステージ、減圧ゾーン、第 2 ステージ マイクロモールディング 16–18 バレルの体積が制約であり、混合ではありません L/D 自体はネジを定義しません。 2 つの 22:1 ネジは、一方がその長さの 60 % をフィード ゾーンに配置し、もう一方がその長さの 40 % を配置すると、まったく異なる動作をする可能性があります。交換品を指定する場合は、送り、圧縮、計量の長さと比率を指定してください。交換ガイドは完全なリストを示しており、スクリューが押出機または成形機に供給されるかどうかにかかわらず、同じ規律が適用されます。の8 点二軸チェックリストは、同じ質問が二軸側でどのように構成されているかを示しています。
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3. 圧縮率と計量深度
圧縮率は、幾何学的に測定されたフィードの飛行深さを計量飛行の深さで割ったものです。ポリマーがどの程度圧縮されるか、およびポリマーに対してどの程度の作業が行われるかを制御します。射出成形では、スクリューがダイ圧力を生成する必要がなく、深い計量セクションによって長い可塑化ストローク中のせん断加熱が制御されるため、この比率は押出成形よりも低くなります。押出ライン上で同じ深さの決定がどのように行われるかについては、「PE押出スクリューガイド。
ポリマー 噴射圧縮比 計量深さ（×D） 注記 PE、PP 2.5～3.2 0.07～0.09 より深いメータリング。深すぎると圧力伝達が悪くなるので注意してください PS、ABS、サン 2.0～2.5 0.06～0.08 アモルファス;比率が低いため、過剰なせん断が回避されます パソコン 2.0～2.5 0.06～0.08 高粘度。十分な計量深さ、長い圧縮ゾーン PA6 / PA66 2.0～2.8 0.06～0.08 メルトは流体です。良好な状態のチェックリングが不可欠です POM 2.0～2.5 0.06～0.07 処理ウィンドウが狭い。デッドスポットがない ペット 2.0～2.5 0.06～0.08 加水分解のリスク;形状ではなく乾燥が支配的 硬質PVC 1.8～2.5 0.06～0.08 低比、流線型、よどみなし PMMA 2.2～2.8 0.06～0.08 光学部品;均質性は比率よりも重要です GF30 / GF50 PAまたはPBT 2.0～2.4 0.07～0.09 低い比率、より深い計量、飛行中の摩耗保護 測光深度は、誤ってコピーされることが最も多い数値です。射出計量セクションの深さは押出成形セクションの約 2 倍ですが、これには物理的な理由があります。計量ゾーンは、スクリューが後退する間にショットを満たすのに十分な溶融物を保持する必要があり、同じスクリュー速度で浅いチャネルが発生するせん断熱を発生させずにそうする必要があります。押出絞りに合わせて組み立てられ、成形機に落とされたスクリューは高温で可塑化してゆっくりと回復し、バレルをいくら冷却しても溶融温度は戻りません。逆のケース、つまり高速ラインに落下した押出スクリューは、HDPEパイプねじガイド。
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4.チェックリング：ショットの再現性を決める部品
逆流防止弁 (滑り輪、逆止弁、逆流防止弁、名称は地域によって異なります) は、ねじのノーズ上をスライドするリングです。可塑化中、溶融圧力によりシートが前方に押し出され、ポリマーがシートを通過して流れます。射出中に圧力が逆転し、リングが着座し、経路が閉じます。ショットの一貫性に関するすべては、シートが何百万サイクルにもわたって、毎サイクル、きれいに閉じるかどうかにかかっています。
タイプ 密閉方法 こんな方に最適 気をつけてください スライドリング、2ピース リング面を先端のシートに当てます 汎用、最も一般的な設計 シートの摩耗によりショットウェイトのドリフトが進行します 3ピース/ダブルリング 2 つのシール面、より良い位置合わせ 高速、薄肉、厳しい公差 より多くの滑り質量;より長い減圧が必要です ボールチェック ボールが円錐台に当たる 小径、高速スクリュー 低速でのボールのチャタリング。高粘度の溶融物には不向き スプリング式ポペット 噴射前にスプリングがバルブを閉じる 低粘度樹脂、PA、PET ばねの疲労とばねの空洞へのポリマーの侵入 重要な洞察
クッションの再現性はチェックリングテストの中で最も安価であり、20 サイクルのコストがかかります。クッションが不安定な場合は、バルブを検査するまで金型と乾燥システムを見るのをやめてください。 -
5. ショットサイズ、滞留時間、20-80 ルール
ショット重量はバレルの最大ショット容量の 20 % ～ 80 % の間に収まる必要があり、40 ～ 70 % が快適な範囲となります。どちらの制限も、偽装された滞在時間制限です。
- 20%未満溶融物はバレル内に何サイクルも留まります。熱劣化、色の変化、アセトアルデヒドまたはモノマーの生成が続きます。
- 80%以上ショット間に十分な可塑化時間がありません。スクリューが制限速度で動作し、溶融温度が上昇し、クッションが不安定になります。
樹脂 実質的な滞留時間の上限 なぜ PE、PP 10分 熱に強い。通常、制限は色であり、劣化ではありません PS、ABS 8分 黄変と徐々に分子量が減少 パソコン 6分 加水分解と黄変。乾燥の品質が支配的 PMMA 6分 約260℃以上でモノマーへの解重合 PA6 / PA66 5分 酸化と色ずれ。湿気に敏感な ペット 5分 加水分解;点滴の低下は元に戻せない POM 4分 解凍するとホルムアルデヒドが発生します。過熱するとネジも攻撃されます 硬質PVC 3分 脱塩酸;あらゆる汎用樹脂の中で最も短いウィンドウ -
6. 背圧とスクリュー速度
背圧は、ネジが後退するときに作用する抵抗です。一般的な設定では 5 ～ 15 MPa (50 ～ 150 bar) で動作します。カラーおよびマスターバッチの分散には 20 ～ 30 MPa が必要な場合があります。せん断に敏感な樹脂は範囲の下限にとどまる必要があります。
ネジ径 0.3 m/秒での最大回転数 最大回転数（0.6 m/s） 一般的なマシン設定 25mm 229 458 150～300rpm 35mm 164 327 120～250rpm 45mm 127 255 100～200rpm 60mm 95 191 70～150rpm 75mm 76 153 60～120rpm -
7. 摩耗: ガラス繊維が窒化ネジに与える影響
硬質粒子による摩耗、溶融フィルムが破壊されるときの付着/かじり、および HCl、臭化物、または酸性残留物による腐食の 3 つのメカニズムが同時に作用します。
表面 未充填樹脂 GF30 GF50 窒化 38CrMoAlA、0.4 ～ 0.7 mm、900 ～ 1,100 HV 4～8年 6～18か月 3～9ヶ月 バイメタル遠心鋳造、Ni ベース + WC、55 ～ 62 HRC 8～12歳 2～4年 12 ～ 24 か月 HVOF 炭化タングステン、1,100 ～ 1,400 HV、50 ～ 100 µm 8～12歳 2～4年 12 ～ 24 か月 完全硬化工具鋼、48 ～ 54 HRC 5～10年 12 ～ 24 か月 6～12か月 PM HIP 工具鋼、60 ～ 64 HRC 10年以上 3～5年 18～30か月 -
HVOF タングステンカーバイドをスクリューフライトに適用。コーティングの厚さは数十ミクロンであるため、表面は保護されますが、摩耗した飛行プロファイルは復元されません。
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8. 素材と加工の選択
決定は、フィラーの量、樹脂の化学的性質、および機械の寿命全体で予想されるショット数によって決まります。
オプション 硬度 こんな方に最適 限界 相対コスト 窒化38CrMoAlA 900 ～ 1,100 HV 表面 未充填汎用樹脂、成形品全般 薄いケース。 GFに対する保護はありません 1.0× 完全硬化工具鋼 48 ～ 54 HRC スルー 小ネジ、高トルク、GF なしの研磨剤 耐食性の低下 1.3～1.6× バイメタル遠心鋳造バレル 55–62 HRC ライナー GF30 以上、ミネラル充填エンジニアリング樹脂 再窒化による修復は不可能 1.8～2.2× バイメタルまたは表面硬化ネジ HRC 55 ～ 62 便 バイメタルバレルにマッチ フライトプロファイルは無期限に再構築することはできません 1.6～2.0× HVOF 炭化タングステンコーティング 1,100～1,400HV 非常に高いフィラー充填量または寸法安定性が必要 コーティング厚さの制限 2.5～3.5× ライナーまたはスリーブバレル ライナー次第 遺体を保管しなければならない樽 スリーブフィットの熱抵抗 1.5～2.0× -
バイメタルバレルの合金層の断面図。ボアの摩耗は、外壁ではなく、ライナーの厚さによって判断する必要があります。
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9. 症状を読み取る
射出スクリューや射出バレルの問題のほとんどは、ハードウェアを測定するずっと前から部品の品質問題として存在します。
症状 最も考えられる原因 最初のチェック アクション 通常の射出圧力によるショートショット チェックリングの漏れ クッション値と再現性 シートとリングを点検します。セットで交換する シフト中にショットの重量がドリフトする シートまたはボアの摩耗が進行 20回連続ショットの重さを量る リングのクリアランスとボアの楕円率を測定します 黒い斑点または茶色の縞模様 逆流防止リングの後ろのデッドスポットにある劣化した材料 リングキャビティをパージして検査します ストリップ、クリーニング、炭化したリング溝をチェック 一定の設定値で上昇する溶融温度 摩耗またはバルブの漏れによるせん断の増加 回復時間を元のログと比較する 最初にリングを確認し、次に計測深度を確認します 回復時間の増加 フィードゾーンの摩耗または過剰な背圧 背圧設定とフィードスロート温度 背圧を軽減します。フィードゾーンでの飛行ODを測定します 部品重量の変動は±0.5%を超えます 不安定なクッション 20サイクル以上のクッション バルブの検査;減圧設定を確認してください ネジのノックや鳴き バレルの真直度またはかじり ボア振れ。低速で聞く 再調整します。凝着摩耗パターンをチェックする あるショットではフラッシュし、次のショットではショートします クッションが断続的に崩れる クッション跡 バルブとシート;取り付けられている場合は逆止めスプリングも確認してください -
10. 交換する前に摩耗を測定する
スクリューを外し、バレルをタイバーに取り付けたままの状態で 4 つの測定を行うと、摩耗の問題かプロセスの問題かが分かります。
- 3 つのステーションでの飛行 OD— 供給、圧縮、計量。飛行地上での 0.15 ～ 0.25 mm の損失は重大です。 0.4mm以上はネジが完成したことを意味します。
- 同じ3ステーションのルート径— これは、ガラスが充填された作業で最初に摩耗が現れる場所です。
- ボア径、2 軸、各ヒーターゾーン— 違いは楕円形であり、楕円形が封印を破壊するものです。
- リングのクリアランスとシートの摩耗を確認してください— ラジアル隙間とアキシャルシートステップ。
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バイメタルバレルの遠心鋳造。合金はスピニングチューブに注入されるため、ライナーの厚さは注入重量によって設定されます。そのため、ライナーの厚さは仮定ではなく指定する必要があります。
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11. 見積もりのために送信するもの
インジェクションスクリューは図面より引用。最小パックは次のとおりです。
- 機械のメーカー、モデル、年式、および射出ユニットのサイズ。
- ねじ径、全長、L/D、既存の図面がある場合はそれも添付。
- 供給、圧縮、計量セクションの長さ、または各ステーションでの飛行ピッチと深さ。
- グラム単位のショット重量、樹脂、フィラーの種類と割合。
- ノズルのネジ山、ヒーターバンドのレイアウト、熱電対の位置。
- ドライブの詳細: スプライン、キー溝、またはねじ山、寸法付き。
- 現在装着されているリングの種類と変更するかどうかを確認してください。
- 摩耗の症状、走行時間、摩耗したフライトとリングシートの写真。
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12. よくある質問
射出成形機で押出スクリューを実行できますか?物理的には合うかもしれない。実際には機能しません。計量部が浅すぎるため、短サイクルに必要な速度でスクリューがオーバーシャーリングし、逆止輪がないためクッションがありません。その結果、溶融物は熱くなりすぎ、ショット重量は再現されなくなります。逆流防止弁はどれくらいの頻度で交換すればよいでしょうか？未充填の汎用樹脂については、毎年検査し、2 ～ 4 年かかることを想定してください。 GF30 では、6 か月ごとに検査し、12 ～ 18 か月ごとに交換してください。クッションの再現性が品質管理パラメータである樹脂では、カレンダーではなくクッションの傾向に基づいて交換してください。スクリューが長いほど混合が良くなりますか?確かに、より良い分配混合が得られますが、滞留時間が犠牲になります。カラー作業の場合、より安価な解決策は、通常、長いスクリューではなく、計量ゾーンの端にある混合セクションです。背圧を上げるとショット重量が下がるのはなぜですか?漏れているはずはありません。もし漏れている場合はチェックリングから漏れが生じています。背圧が高いと、回収中に溶融物がより密に詰められてバルブの漏れが隠蔽されるため、スクリュー ストロークは正常に見えますが、射出中に溶融物の一部が逆流するため、ショットは短くなります。バイメタルバレルは 20% ガラス繊維を使用する価値がありますか?通常はそうです。 GF20 では、窒化バレルは通常、2 シフト稼働で 12 ～ 24 か月持続します。バイメタルバレルは、価格がおよそ 2 倍、寿命が 2 ～ 3 倍で、寿命の最後の 3 分の 1 で摩耗したボアに伴う品質の変動が解消されます。 -
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