LanguagesИнъекционный шнек и цилиндр: почему инъекционный шнек не является экструзионным шнеком
-
-
Инъекционный шнек и цилиндр: почему инъекционный шнек не является экструзионным шнеком
Литье под давлением является циклическим, а экструзия — непрерывной, и почти каждая разница в размерах между двумя шнеками вытекает из одного этого факта — более короткое L/D, более глубокая дозирующая секция, контрольное кольцо на носу и цилиндр, который простаивает часть каждого цикла. В этом руководстве приведены значения L/D, степени сжатия, размера впрыска и времени пребывания, объясняется, как выглядит изношенное стопорное кольцо на формованной детали, а также приводятся данные об износе, лежащие в основе выбора между азотированием, биметаллическим покрытием и HVOF.
ЦИЛИНДР ИНЖЕКЦИОННОГО ВИНТА · КОНСТРУКЦИЯ ИНЖЕКЦИОННОГО ВИНТА · ОБРАТНЫЙ КЛАПАН И ОБРАТНОЕ КОЛЬЦО · ИЗНОС И ЗАМЕНА ИНЖЕКЦИОННОГО ВИНТА
-
Инъекционный шнек с твердым покрытием. Геометрия определяется пластификацией; поверхность определяется тем, что с ней делает наполнитель.
-
1. Разница, которая объясняет всё
Шнек экструзии постоянно вращается. Полимер поступает в бункер, выходит через фильеру, и каждый его грамм испытывает примерно одинаковую историю сдвига, поскольку поток устойчив. Время пребывания — это просто объем ствола, разделенный на пропускную способность, и оно одинаково для каждой гранулы. Это процесс,диапазон одновинтовых стволовпостроен вокруг него, и именно поэтому экструзионные шнеки могут позволить себе L/D 30 и неглубокую дозирующую секцию. Как это выглядит на реальной линии, описано врасположение труб и трубных винтов.
Инъекционный шнек выполняет ту же работу по нагнетанию, но только во время такта пластификации. Затем он останавливается, действует как поршень и гонит скопившийся расплав вперед. Последствия пронизывают всю конструкцию:
- У расплава есть история, а не время пребывания.Материал в передней части выстрела мог находиться в стволе в течение трех или четырех циклов; материал сзади для одного. Спред может быть в четыре раза, поэтому длинный ствол не является нейтральным выбором — он расширяет распределение на обоих концах.
- Винт воспринимает осевую нагрузку.Давление впрыска 80–180 МПа действует на вершину шнека и передается обратно через лопасти, корень и приводную муфту. Экструзионный шнек почти ничего из этого не несет, поэтому диаметр корня, шпоночный паз и носовая резьба инъекционного шнека имеют размеры как конструктивные детали. Экструзионным эквивалентом являетсясквозной закаленный винтовой вал.
- Производительность измеряется в граммах на выстрел, а не в килограммах в час.Размер дозирующей секции рассчитан на скорость пластификации при приемлемой температуре плавления, а не на повышение давления на матрицу. Поэтомуиндивидуальный дизайн винтаначинается с формовочной машины, а не с диаметра отверстия.
- Уплотнение является изнашиваемой деталью.В нем нет матрицы, способной удерживать давление, поэтому уплотнение обеспечивает подпружиненное стопорное кольцо на носике винта. Это единственная наиболее распространенная причина отклонения веса дроби при эксплуатации. Замена - это обычное делообслуживание шнеков и стволов.
-
Характеристика Экструзионный шнек Инъекционный винт Долг Непрерывная откачка против штампа Циклическая пластификация, втягивание, впрыскивание, удержание Типичный L/D 24–33 18–24 Измерение глубины полета 0,025–0,045 × Д 0,05–0,08 × Д Степень сжатия 2,5–4,0 2,0–3,0 Раздел ленты Часто с канавками для высокой производительности Обычно гладкоствольный Винтовой нос Простая торпеда или нет Проверьте кольцо, наконечник, иногда смесительную головку. Осевая нагрузка на винт Незначительный 80–180 МПа на кончике Выходная метрика кг/ч г/шот и скорость восстановления г/с Доминирующий режим отказа Износ полета, повреждение барьера Проверьте герметичность кольца, износ зоны подачи. -
КЛЮЧЕВАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Экструзионный шнек представляет собой насос. Винт впрыска – это насос, который одновременно является поршнем, а его поршневое кольцо – расходный материал. Если вы относитесь к стопорному кольцу как к компоненту на весь срок службы, вы потратите остаток срока службы машины, компенсируя его более длинными ходами и более высокими давлениями - именно так проблема износа превращается в проблему качества. -
2. L/D: почему инжекторный шнек короче
Инъекционные шнеки имеют диаметры от 18 до 24, тогда как экструзионные шнеки имеют диаметр от 24 до 33. Причина заключается в распределении времени пребывания, а не в качестве смешивания. Более длинный шнек обеспечивает лучшее распределительное смешивание и более стабильную производительность, что важно для цвета и работы с маточной смесью, но он также удлиняет ствол, а в циклическом процессе более длинный ствол означает, что больше материала находится при температуре между впрысками. Вот почему этот компромиссвысокоскоростные экструзионные шнекипостроены короткие и глубокие, а не длинные и неглубокие.
Инъекционная пошлина Типичный L/D Комментарий Общего назначения, ПЭ/ПП/ПС 18–20 Самый короткий практичный винт; легко поддерживать стабильную температуру расплава Технические смолы, ПА/ПОМ/ПК 20–22 Достаточной длины для секции смешивания перед стопорным кольцом Армированный стекловолокном 20–22 Смеситель после зоны сжатия; защита от износа важнее длины Прецизионные и оптические детали 22–24 Лучшая однородность расплава; необходимо контролировать более длительное время пребывания Тонкостенные, высокая скорость 20–23 Высокая скорость пластификации, глубокая дозировка, интенсивное охлаждение Вентилируемый ствол 22–26 Первая ступень, зона декомпрессии, вторая ступень Микроформование 16–18 Объем ствола является ограничением, а не смешиванием L/D сам по себе не определяет винт. Два шнека 22:1 могут вести себя совершенно по-разному, если один поместит 60 % своей длины в зону подачи, а другой — 40 %. При выборе замены укажите длины подачи, сжатия и дозирования, а также передаточное отношение —руководство по заменеприведен полный список, и та же дисциплина применяется независимо от того, питает ли шнек экструдер или формовочную машину.Контрольный список для восьмиточечного двухвинтового двигателяпоказывает, как те же вопросы формулируются со стороны двухвинтов.
-
3. Степень сжатия и глубина дозирования.
Степень сжатия представляет собой глубину полета корма, деленную на глубину дозирующего полета, измеренную геометрически. Он контролирует, насколько полимер уплотняется и сколько работы над ним совершается. При инжекции это соотношение ниже, чем при экструзии, поскольку шнеку не приходится создавать давление в матрице, а также потому, что глубокая секция дозирования позволяет контролировать сдвиговый нагрев во время длительного хода пластификации. Как принимается такое же решение по глубине на экструзионной линии, описано вНаправляющая винта для экструзии полиэтилена.
Полимер Степень сжатия впрыска Глубина измерения (× D) Примечание ЧП,ПП 2,5–3,2 0,07–0,09 Более глубокий замер; следите за плохой передачей давления, если слишком глубоко ПС,АБС, САН 2,0–2,5 0,06–0,08 Аморфный; низкое соотношение позволяет избежать чрезмерного сдвига ПК 2,0–2,5 0,06–0,08 Высокая вязкость; большая глубина дозирования, длинная зона сжатия ПА 6 / ПА 66 2,0–2,8 0,06–0,08 Расплав жидкий; обязательно наличие стопорного кольца в хорошем состоянии ПОМ 2,0–2,5 0,06–0,07 Узкое окно обработки; нет мертвых зон ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ 2,0–2,5 0,06–0,08 риск гидролиза; доминирует сушка, а не геометрия Жесткий ПВХ 1,8–2,5 0,06–0,08 Низкое передаточное отношение, обтекаемый путь потока, отсутствие застоя ПММА 2,2–2,8 0,06–0,08 Оптические части; однородность важнее соотношения GF30/GF50 PA или PBT 2,0–2,4 0,07–0,09 Более низкое передаточное число, более глубокое дозирование, защита от износа на рейсах Глубина измерения – это число, которое чаще всего копируется ошибочно. Секции инжекционного дозирования примерно в два раза глубже, чем экструзионные, и на это есть физическая причина: зона дозирования должна удерживать достаточно расплава, чтобы заполнить порцию, пока шнек втягивается, и это должно происходить без выделения тепла сдвига, которое мог бы производить неглубокий канал при той же скорости шнека. Шнек, изготовленный по экструзионному чертежу и брошенный в формовочную машину, будет пластифицироваться в горячем состоянии и медленно восстанавливаться, и никакое охлаждение цилиндра не вернет температуру расплава обратно. Обратный случай, когда экструзионный шнек упал на высокоскоростную линию, анализируется вНаправляющая для винтов из полиэтилена высокой плотности.
-
4. Контрольное кольцо: деталь, определяющая повторяемость выстрела.
Обратное кольцо — скользящее кольцо, обратный клапан, ограничитель обратного потока, название зависит от региона — представляет собой кольцо, которое скользит по носику винта. Во время пластификации давление расплава выталкивает его вперед и полимер течет мимо него. Во время впрыска давление меняется на противоположное, кольцо садится, и путь закрывается. Все, что касается стабильности выстрела, зависит от аккуратного закрытия седла каждый цикл, в течение миллионов циклов.
Тип Как это герметизирует Лучшее для Следите за Скользящее кольцо, 2 шт. Лицевая поверхность кольца упирается в седло на наконечнике Общее назначение, наиболее распространенная конструкция Износ седла приводит к постепенному смещению веса дроби. 3 шт./двойное кольцо Две уплотняющие поверхности, лучшее выравнивание Высокоскоростной, тонкостенный, жесткий допуск Больше скользящей массы; нужна более длительная декомпрессия Проверка мяча Мяч против конического седла Малые диаметры, высокая скорость шнека Дребезжание мяча на малой скорости; плохо подходит для высоковязкого расплава Подпружиненная тарелка Пружина закрывает клапан перед впрыском Смолы низкой вязкости, ПА и ПЭТ Пружинная усталость и попадание полимера в полость пружины КЛЮЧЕВАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Повторяемость подушек — это самый дешевый тест стопорных колец, который стоит двадцать циклов. Если подушка неустойчива, прекратите смотреть на форму и систему сушки до тех пор, пока не будет проверен клапан. -
5. Размер порции, время пребывания и правило 20–80.
Вес дроби должен составлять от 20% до 80% максимальной мощности выстрела ствола, при этом комфортный диапазон составляет 40–70%. Оба ограничения являются замаскированными ограничениями по времени пребывания.
- Ниже 20 %расплав находится в бочке в течение многих циклов. За этим следует термическая деградация, изменение цвета и образование ацетальдегида или мономера.
- Выше 80 %между кадрами недостаточно времени на пластификацию. Шнек работает на предельной скорости, температура расплава повышается, и подушка становится нестабильной.
Смола Практичный потолок времени пребывания Почему ПЭ, ПП 10 мин. Термически устойчивый; пределом обычно является цвет, а не деградация ПС, АБС 8 мин Пожелтение и постепенная потеря молекулярной массы ПК 6 мин Гидролиз плюс пожелтение; качество сушки преобладает ПММА 6 мин Деполимеризация до мономера при температуре выше 260 °C. ПА 6 / ПА 66 5 минут Окисление и дрейф цвета; чувствительный к влаге ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ 5 минут Гидролиз; Капля внутривенного введения необратима. ПОМ 4 мин. Распаковывается в формальдегид; также атакует винт при перегреве Жесткий ПВХ 3 мин. Дегидрохлорирование; самое короткое окно среди всех товарных смол -
6. Противодавление и скорость шнека
Противодавление — это сопротивление, с которым работает винт при втягивании. Типичные настройки составляют 5–15 МПа (50–150 бар); Дисперсия цвета и маточной смеси может составлять 20–30 МПа; чувствительные к сдвигу смолы должны оставаться в нижней части диапазона.
Диаметр винта Макс. об/мин при 0,3 м/с Макс. об/мин при 0,6 м/с Типичная настройка машины 25 мм 229 458 150–300 об/мин 35 мм 164 327 120–250 об/мин 45 мм 127 255 100–200 об/мин 60 мм 95 191 70–150 об/мин 75 мм 76 153 60–120 об/мин -
7. Износ: что стекловолокно делает с азотированным винтом
Действуют сразу три механизма: истирание твердыми частицами, прилипание/истирание при разрушении пленки расплава и коррозия от HCl, бромидов или кислотных остатков.
Поверхность Ненаполненная смола ГФ30 ГФ50 Азотированный 38CrMoAlA, 0,4–0,7 мм, 900–1100 HV 4–8 лет 6–18 месяцев 3–9 месяцев Биметаллическое центробежное литье, на основе Ni + WC, 55–62 HRC. 8–12 лет 2–4 года 12–24 месяца Карбид вольфрама HVOF, 1100–1400 HV, 50–100 мкм 8–12 лет 2–4 года 12–24 месяца Инструментальная сталь сквозной закалки, 48–54 HRC. 5–10 лет 12–24 месяца 6–12 месяцев Инструментальная сталь PM HIP, 60–64 HRC 10+ лет 3–5 лет 18–30 месяцев -
Карбид вольфрама ХВОФ, нанесенный на скребок винта. Толщина покрытия составляет несколько десятков микрон, поэтому оно защищает поверхность, но не восстанавливает изношенный профиль полета.
-
8. Выбор материала и обработки.
Решение зависит от количества наполнителя, химического состава смолы и ожидаемого количества выстрелов в течение срока службы машины.
Вариант Твердость Лучшее для Пределы Относительная стоимость Азотированный 38CrMoAlA Поверхность 900–1100 ВН Ненаполненные товарные смолы, общее формование. Тонкий корпус; нет защиты от ГФ 1,0× Инструментальная сталь сквозной закалки 48–54 HRC через Маленькие винты, высокий крутящий момент, абразив без GF Более низкая коррозионная стойкость 1,3–1,6× Биметаллический ствол, отлитый центробежно. вкладыш 55–62 HRC GF30 и выше, инженерные смолы с минеральным наполнителем. Не подлежит ремонту повторным азотированием. 1,8–2,2× Биметаллический или твердосплавный винт Полеты 55–62 HRC Совместим с биметаллическим стволом. Профиль полета нельзя перестраивать бесконечно 1,6–2,0× Покрытие из карбида вольфрама HVOF 1100–1400 ВН Требуется очень высокая нагрузка наполнителя или стабильность размеров. Пределы толщины покрытия 2,5–3,5× Гильза или гильза ствола Зависит от лайнера Бочки, в которых должно храниться тело Термическое сопротивление посадки рукава 1,5–2,0× -
Слой сплава биметаллического ствола, разрез. Износ отверстия следует оценивать по толщине гильзы, а не по внешней стенке.
-
9. Чтение симптомов
Большинство проблем с инжекторным шнеком и цилиндром проявляются как проблемы с качеством деталей задолго до того, как кто-либо измерит оборудование.
Симптом Наиболее вероятная причина Первая проверка Действие Короткие инъекции с нормальным давлением впрыска Проверьте герметичность кольца Значение амортизации и повторяемость Осмотрите седло и кольцо; заменить в комплекте Вес дроби снижается за смену Прогрессирующий износ седла или отверстия Взвесьте 20 последовательных выстрелов.< Contact us
