LanguagesRelación L/D y relación de compresión: lo que realmente deciden los dos números en un dibujo de tornillo
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Relación L/D y relación de compresión: lo que realmente deciden los dos números en un dibujo de tornillo
Dos proveedores dan cifras diferentes para la misma máquina y, por lo general, la discusión gira en torno a cuál es la cifra equivocada. La relación L/D y la relación de compresión establecen la capacidad de fusión y la fuerza con la que el tornillo trabaja el polímero. Todo lo demás en el dibujo es una consecuencia.
RELACIÓN L/D · RELACIÓN DE COMPRESIÓN DEL TORNILLO · DISEÑO DE UN ÚNICO TORNILLO · ESPECIFICACIÓN DEL TORNILLO DEL EXTRUSOR
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1. Dos números llevan la mayor parte del dibujo.
Un dibujo de tornillo consta principalmente de dimensiones: diámetros, longitudes, radios, tolerancias. Dos de esos números hacen más trabajo que todos los demás juntos (la relación L/D y la relación de compresión) porque entre ellos establecen cuánta capacidad de fusión tiene el tornillo y qué tan duro trabaja el polímero para llegar allí. Todo lo demás es una consecuencia.
Eso es cierto en cualquierbarril de un solo tornilloy es por eso que dos cotizaciones para la misma máquina pueden parecer tan diferentes y al mismo tiempo ser internamente consistentes. Los dos números rara vez discrepan por sí solos; lo que difiere es la suposición que hizo cada proveedor sobre el compuesto y la línea.
- L/D establece la longitud de la superficie de trabajo en relación con su diámetro
- La relación de compresión establece cuánto se reduce el volumen del canal desde la alimentación hasta la medición.
- Ninguno de los números dice nada por sí solo sobre si el tornillo está en buen estado.
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INFORMACIÓN CLAVE
L/D y la relación de compresión describen la capacidad y el trabajo, no la calidad. Un tornillo 25:1 bien combinado generalmente supera a un tornillo 33:1 mal combinado y su funcionamiento cuesta menos. -
Número Lo que realmente define Lo que no define Cómo verificarlo en un dibujo. L/D Longitud del vuelo en relación con el diámetro: capacidad de fusión y tiempo de residencia Calidad de la mezcla, compresión o resistencia al desgaste. Mida la longitud del tramo, divídala por el diámetro nominal, no por el diámetro exterior medido. Relación de compresión Profundidad del canal en el extremo de alimentación dividida por la profundidad del canal en el extremo de medición Dónde ocurre la compresión, o cuán abruptamente Lea las profundidades de ambos canales o derivelas del diámetro de la raíz y el diámetro exterior. -
2. L/D: qué longitud se compra y cuánto cuesta
L/D es la longitud efectiva del tramo dividida por el diámetro nominal. Es una medida normalizada de cuánto recorrido tiene que atravesar el polímero, por lo que en realidad es una declaración sobre la capacidad de fusión, la oportunidad de mezcla y el tiempo de residencia: tres cosas que generalmente se describen como una sola.
El aspecto de los costes suele quedar fuera de la conversación. Cada incremento de L/D agrega longitud del cañón, zonas de calentamiento, espacio en el piso y requisitos de torque de accionamiento, y agrega tiempo de residencia. En una poliolefina térmicamente estable comoeducación físicaeso es casi gratis. En rígidoCLORURO DE POLIVINILO, donde la energía de activación de la degradación térmica es baja y el material conduce mal el calor, ocurre lo contrario: más longitud significa más tiempo a temperatura y la ventana del proceso se estrecha.
La consecuencia práctica es que L/D se elige por compuesto, no por tamaño de máquina. ElGuía de temperatura y diseño de tornillos de PEy elbarril de tubo de PEAmbos funcionan a partir de esa suposición y llegan a diferentes longitudes para diferentes tareas en el mismo diámetro.
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Tornillos dispuestos en filas. La longitud del tramo es la parte del tornillo que hace el trabajo; el vástago y el extremo impulsor añaden longitud a la máquina pero no capacidad de fusión.
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3. La relación de compresión es una relación de volumen, no una relación de presión.
Esta es la lectura errónea más común y genera argumentos de especificación reales. La relación de compresión compara la profundidad del canal en el extremo de alimentación con la profundidad del canal en el extremo de medición. Debido a que el canal es una ranura helicoidal de ancho aproximadamente constante, la relación de profundidad se puede tratar como una relación de volumen, pero el tornillo no genera presión según la relación. La presión proviene del troquel, el paquete de cribas y la capacidad de la sección de medición para bombear contra ellos.
- Una proporción más alta significa que el lecho sólido se comprime con más fuerza a medida que se derrite.
- Esto no significa que la máquina desarrollará más presión en la cabeza.
- Significa más calentamiento por cizallamiento, lo que supone un coste para las calidades sensibles al calor.
Dos tornillos pueden compartir una relación de compresión de 3:1 y no comportarse de la misma manera, porque uno comprime gradualmente en quince diámetros y el otro lo hace en cuatro. La relación es un resumen; el perfil es el diseño. Es por eso que una revisión de un dibujo vale más que una comparación de especificaciones, y por qué elgeometría del tornillo y adaptación del lubricanteLa nota es una mejor guía para saber qué cambia el comportamiento que un solo número.
INFORMACIÓN CLAVE
Pregunte por la profundidad del canal en ambos extremos y la longitud sobre la cual ocurre la transición. Un proveedor que sólo puede darte la proporción no te ha dicho para qué sirve el tornillo. -
4. Qué dicen los rangos publicados y por qué no están de acuerdo
Las tablas publicadas de valores “típicos” son un punto de partida y no mucho más, porque se derivan de diferentes poblaciones de máquinas. El PVC rígido aparece en proporciones de 1,5 a 2,0:1 en una tabla y de 2,0 a 2,5:1 en otra; PE aparece en cualquier lugar entre 2,5:1 y 4,0:1. El desacuerdo no es descuido. Refleja las diferencias en el diámetro del tornillo, el diseño de la garganta de alimentación, la resistencia del troquel y lo conservador que es el autor respecto a la degradación.
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Relación de compresión típica por compuesto. Los rangos se superponen porque provienen de diferentes poblaciones de máquinas; trátelos como un punto de partida para una conversación, no como una especificación.
Compuesto L/D típico Relación de compresión típica ¿Qué impulsa la elección? PVC rígido 20–24:1 1,5–2,5:1 Domina la sensibilidad al calor; mantener bajos los tiempos de cizalla y residencia PVC flexible 24–28:1 3,0–3,5:1 La tolerancia a los plastificantes permite más trabajo; menor viscosidad en estado fundido PE/PP 24–30:1 2,5–4,0:1 Termalmente estable, cristalino; puede tomar compresión y mezclarse más fuerte ABS/ordenador personal 24–28:1 1,8–2,5:1 Amorfo, viscoso; Compresión conservadora, buena mezcla a bajo cizallamiento. PA / PBT, relleno de vidrio 22–30:1 3,0–4,5:1 Transición de fusión brusca e higroscópica; la ventilación importa tanto como L/D Dos filas de esa tabla merecen ser separadas. El PVC rígido y el plastificado suelen considerarse como un solo compuesto y no lo son:la diferencia entre PVC rígido y flexiblemueve la relación de compresión en más de un punto completo, razón por la cual un cañón no puede servir para ambos.
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5. Por qué una relación de compresión más alta no es una mejora
Existe la creencia persistente de que más compresión significa mejor fusión, por lo que más debe ser mejor. En la práctica, la proporción se elige para que coincida con la densidad aparente de la alimentación y la sensibilidad al calor del polímero, y al superar ese punto se obtiene un calentamiento cortante que no solicitó.
- Demasiado bajo:el lecho sólido no está compactado, la fusión es incompleta, la producción aumenta
- Demasiado alto:la masa fundida se sobrecalienta en la zona de transición, y en el PVC eso significa degradación en lugar de una mejor mezcla
- Bien:El volumen del canal se contrae aproximadamente al mismo ritmo que el cambio de densidad a medida que el polímero se funde.
El síntoma de una proporción no coincidente generalmente se interpreta como algo más: aumentos repentinos, geles, motas negras, presión inestable. Eldiagnóstico emergenteEs donde comienza la mayoría de la gente, y vale la pena hacerlo antes de que alguien vuelva a plantear la cuestión del tornillo.
Hay un caso en el que una mayor compresión es realmente la respuesta, y no es “mejor fusión”. Se trata de un tornillo que trabaja contra una alta resistencia del troquel o un paquete de cribas muy restringido, donde la sección de dosificación tiene que poder atravesarlo. Elcomparación de tornillos de barreraestablece dónde se mantiene esa lógica y dónde un diseño de barrera funciona mejor que la compresión bruta.
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6. Tiempo de residencia: el coste que esconde el L/D
El tiempo de residencia es la otra mitad del L/D, y es la mitad que decide el cambio de color, el consumo de purga y el riesgo de degradación. Un tornillo más largo con la misma salida retiene más material durante más tiempo; un tornillo más largo funciona más rápido para mantener la misma producción y retiene menos, pero lo corta con más fuerza. Ninguno de los dos es gratis.
- Compuestos sensibles al calor: un tiempo de residencia más corto vale más que una capacidad de mezcla adicional
- Cambios frecuentes de color o calidad: el material contenido en un tornillo largo es lo que se desecha en cada cambio
- Compuestos reforzados: un mayor tiempo de residencia a temperatura más un alto cizallamiento es un problema de longitud de fibra, así como un problema de degradación.
Esta es la razón por la que un tornillo ventilado de dos etapas normalmente funciona con una relación de 28 a 33:1 en lugar de la relación de 20 a 30:1 que utilizan los tornillos de una sola etapa en las mismas aplicaciones. La longitud extra no está ahí para mezclar mejor; está ahí para colocar una zona de descompresión y ventilación entre dos secciones que generan presión. ElCálculo del tiempo de residencia de doble tornillo.recorre la misma aritmética para un gemelo, donde los números se comportan de manera diferente.
El tiempo de residencia también decide cuánto material sale por la puerta en un cambio de grado, lo cual es un costo que la mayoría de las conversaciones de L/D ignoran por completo. Elguía de purga y cambiolo trata como una variable de diseño, y elpuntos de referencia de intervalos de servicioproporcione la otra mitad del mismo cálculo.
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7. Velocidad periférica: el límite que no está en el dibujo.
Dos tornillos con el mismo L/D y la misma relación de compresión pueden tener techos de salida completamente diferentes, porque la variable limitante en servicio generalmente no es la relación, sino la velocidad superficial de la punta del vuelo. Esto se establece mediante el diámetro y las rpm juntos, y es lo que realmente decide cuánto calor cortante ve el polímero.
Esta es toda la lógica de diseño detrás de unbarril de tornillo extrusor único de alta velocidad: un diámetro más pequeño se puede ejecutar más rápido dentro del mismo límite de velocidad superficial, por lo que produce más con un tornillo más corto. ElCaja de tubería de HDPEmuestra cómo se ve ese comercio cuando la restricción es la producción en lugar de la mezcla.
- Los límites de trabajo habituales son de alrededor de 0,3 a 0,4 m/s para PVC rígido y de 0,5 a 0,7 m/s para PE y PP.
- Un diámetro mayor alcanza el límite a menores rpm, por lo que las tapas de diámetro producen tanto como la longitud.
- Por lo tanto, un tornillo especificado sólo por L/D y relación puede ser correcto en el papel y incorrecto en la línea.
INFORMACIÓN CLAVE
Si está comparando dos cotizaciones, compare la velocidad periférica a sus rpm de funcionamiento antes de comparar L/D. El primer número explica la mayor parte de la diferencia en la producción.La misma aritmética explica por qué una tubería y una línea de película del mismo diámetro rara vez comparten un tornillo. La salida por rpm está establecida por el límite de velocidad superficial, y elcaja de salida de tubería de HDPE de alta velocidadmuestra hasta qué punto se lleva esa lógica cuando los kilogramos por hora son el resumen completo.
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Tornillos en el estante de despacho. El diámetro exterior del tramo, la profundidad del canal y la longitud del tramo son las tres medidas que confirman que se construyó el dibujo y se toman en la pieza terminada en lugar de asumirse del modelo.
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8. Los tornillos gemelos no tienen una relación de compresión en el mismo sentido
en ungemelo cónicoogemelo paraleloEn la máquina, la superficie de trabajo se construye a partir de elementos en lugar de cortarse a partir de una sola pieza. La compresión se produce mediante la secuencia de elementos transportadores y amasadores, por lo que citar una única relación de compresión es, en el mejor de los casos, una aproximación y, en el peor, engañoso.
- L/D todavía se aplica: es la longitud útil de la sección del proceso
- La compresión es una función de la configuración del elemento, no una relación de profundidad.
- Dos máquinas con L/D idénticos pueden tener un comportamiento de fusión completamente diferente
En el caso de líneas de perfiles y tuberías de PVC, aquí es dondeguía de PVC gemela paralelay elcuatro tipos principales de gemelosla comparación hace más trabajo que cualquier tabla de razones; para el lado de un solo tornillo, elgama de un solo tornilloestá organizado por aplicación en lugar de por número.
En una línea de capitalización, la decisión equivalente es la secuencia de elementos en lugar de una relación de profundidad, y lanotas de configuración compuestasdescríbalo en los mismos términos: lo que el material tiene que poder hacer al final de una longitud determinada.
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9. Leyendo el tornillo que ya tienes
Si el objetivo es un reemplazo, lo más útil que puedes hacer antes de contactar a alguien es medir el tornillo que tienes delante. Cuatro mediciones reconstruyen la especificación lo suficientemente bien como para discutir sobre ella, y también sirven como un registro de desgaste, porque las mismas lecturas un año después le dirán qué tan rápido se está moviendo la geometría. Elcontrol de desgaste sin desmontajeCubre las señales de proceso que le indican cuándo molestarse en tomarlos.
Medición como tomarlo lo que te da Longitud de vuelo y OD Desde el primer tramo completo hasta la punta del tornillo y el diámetro exterior del tramo en varios puntos L/D — y el desgaste del OD al mismo tiempo Profundidad del canal, extremo de alimentación Diámetro de la raíz hasta el diámetro exterior, en la primera vuelta completa El numerador de la relación de compresión. Profundidad del canal, extremo dosificador Mismo método, en los últimos tres turnos antes de la punta. El denominador: el número que se adivina con más frecuencia Longitud de transición Número de vueltas en las que cambia la profundidad. Si la compresión es gradual o abrupta, lo que oculta la relación Dos notas prácticas sobre la propia investigación. Si la máquina es propietaria, unReemplazo construido a partir de dibujos OEM.suele ser más rápido que aplicar ingeniería inversa al perfil de una pieza desgastada, y eldetalles que un reemplazo tiene que confirmarson los que más a menudo salen mal.
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Barriles y componentes de tornillos almacenados en el almacén con sus etiquetas de papel. Los registros dimensionales que se mantienen con la pieza son los que hacen que la siguiente especificación sea un cálculo en lugar de una suposición.
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10. Qué escribir en la consulta
Una consulta de L/D y relación que obtenga una respuesta útil contiene la máquina, el compuesto y el objetivo, en ese orden. Ellista de verificación completaes más largo; este es el mínimo que permite a un proveedor diseñar en lugar de adivinar.
- Diámetro del tornillo, L/D existente y marca y modelo de la máquina.
- Familia y grado de resina, más relleno o refuerzo y porcentaje
- Salida objetivo, velocidad de funcionamiento del tornillo y temperatura de fusión actual
- Las cuatro medidas de la sección 9, si está reemplazando un tornillo existente
- Lo que la línea hace mal hoy: producción, mezcla, degradación o tiempo de cambio
Esa última línea importa más de lo que parece. Una misma máquina puede requerir un tornillo más largo, un perfil de compresión diferente o simplemente reemplazar una pieza desgastada, y cuál es el correcto depende del síntoma. Atornillo y barril personalizadosla revisión es la ruta cuando la geometría tiene que cambiar; elguía de reemplazocubre la decisión cuando no lo hace, y elproceso de fabricaciónypáginas de capacidadEstablezca qué es práctico de construir y con qué rapidez.PIPLLLos construye a partir de un dibujo o de dimensiones medidas, por lo que cualquiera de las rutas termina en el mismo lugar.
Una advertencia final. L/D y la relación de compresión son fáciles de comparar entre cotizaciones y, por lo tanto, es fácil sobreponderarlas. La especificación que realmente decide si el tornillo funciona es la combinación de geometría, aleación y ajuste, razón por la cual elComparación simple versus gemelay elNota de selección de PE/PP/PVCambos comienzan desde la aplicación en lugar de desde una tabla, y por quédiseño de garganta de alimentaciónPuede cambiar la respuesta efectiva en la misma longitud de cañón.
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Preguntas frecuentes
¿Un L/D más alto siempre es mejor para mezclar?No. La longitud adicional agrega tiempo de residencia e historial de corte. Para resinas sensibles al calor, un tornillo más corto y correctamente perfilado generalmente proporciona una fusión más limpia y una menor degradación que un tornillo largo de uso general.¿Pueden dos tornillos con la misma relación de compresión comportarse de manera diferente?Sí. La relación sólo compara las profundidades de los canales de alimentación y medición. La longitud de la zona de transición y la tasa de cambio de profundidad controlan cómo se compacta el lecho sólido y cuánto calor cortante se genera.¿Por qué las tablas de relación de compresión publicadas no están de acuerdo?Provienen de diferentes poblaciones de máquinas, diseños de garganta alimentadora y conservadurismo sobre la degradación. Trate cualquier rango publicado como un tema de conversación, no como una especificación.¿Qué debo medir en un tornillo existente antes de solicitar un reemplazo?Longitud del tramo y diámetro exterior, profundidad del canal en el extremo de alimentación, profundidad del canal en el extremo de medición y número de vueltas en las que cambia la profundidad. Esos cuatro números reconstruyen L/D y el perfil de compresión real.¿Tiene una extrusora de doble tornillo una relación de compresión?No en el mismo sentido. La compresión se produce mediante la secuencia de elementos transportadores y amasadores, no mediante una única relación de profundidad del canal. L/D todavía se aplica como longitud de proceso utilizable. -
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