Cercetare privind metoda de proiectare și principiile șuruburilor de injecție pentru mașini de turnat prin injecție

1, Raportul dintre lungime și diametru al șurubului de injecție în mașina de turnat prin injecție de plastic
Raportul de aspect al șurubului de injecție (Jinyang) într-o mașină de turnat prin injecție de plastic este un parametru foarte important al șurubului, în special pentru șuruburile universale utilizate în mod obișnuit. Raportul de aspect al șuruburilor universale a crescut de la 13-14 la 18, iar acum a crescut la 20-22, ajungând chiar și la 26.
1. Raportul dintre lungime și diametru și cursa de injecție a șurubului de injecție în mașina de turnat prin injecție de plastic
Cursa de injecție a unei mașini de turnat prin injecție de plastic exprimă cantitatea de injecție și este un parametru tehnic important. Cantitatea de material umplută de șurub în timpul procesului de injecție este practic un factor foarte incert. În timpul injectării, șurubul se mișcă înainte axial, iar materialul curge în canelura șurubului, dar canelura șurubului nu poate fi umplută, deoarece timpul de injecție nu este suficient pentru a îndeplini timpul necesar pentru a umple complet canelura șurubului. Datorită umplerii rare cu materiale, aerul este aspirat cu ușurință. Dacă aerul nu poate fi evacuat în timp util, se va reduce calitatea plastificării. De obicei, dimensiunea cursei de măsurare este factorul principal care determină dacă aerul poate pătrunde în cilindrul de stocare. Cercetările pe diferite materiale au arătat că, dacă cursa de măsurare este mai mare decât 3D, va exista antrenament de aer în spatele inelului de control. În acest moment, dacă raportul de aspect al șurubului este mai mic de 18 (satisfăcând cursa de măsurare 3D a raportului de aspect al șurubului), adică lungimea la care solidul din secțiunea de alimentare începe să se topească este prea scurtă, va provoacă o creștere semnificativă a solidului rămas în topitură atunci când solidul trece la topirea secțiunii de compresie. În cazuri severe, poate chiar să provoace oprirea transportului. Prin urmare, pentru a obține o cursă de măsurare care depășește 3D, este necesar să se mărească lungimea efectivă a șurubului, astfel încât materialul solid să poată avea suficiente trasee de topire în timpul procesului de alimentare pentru a reduce conținutul de solid din topitură, să se potrivească cu compoziția a volumului de topire cu compoziția debitului volumic al secțiunii de compresie și obțineți volumul de topire necesar pentru măsurare să fie mai mare decât volumul de topire din canalul șurubului. În general, raportul dintre lungime și diametru al șurubului ajunge la 20-25, ceea ce poate îndeplini cerința de măsurare a unei curse mai mare decât 3D. În plus, pentru a rezolva problema antrenării materialului cauzată de creșterea raportului de aspect al șurubului, designul șurubului trebuie să îndeplinească cerința ca viteza dopului solid în timpul plastificării să fie mai mare decât viteza patului solid. Acum, odată cu progresul proiectării și procesării șuruburilor, cursa de injecție a mașinilor generale de turnat prin injecție de plastic a crescut de la 3D la 4,5D ~ 5D, iar unele ajung chiar la 6,5D. Raportul de aspect al șurubului a crescut, de asemenea, de la 18 la 20-25, sau chiar mai mare, îmbunătățind astfel economia mecanismului de plastificare. De exemplu, în seria Ergotech a companiei DEMAG, cursa de injecție a șurubului standard este de aproximativ 4,5D, lungimea efectivă a plastificării șurubului este de 20D ~ 24D, raportul de aspect al șurubului special este de 25 și raportul dintre pas și diametrul exterior al muchiei șurubului este de 1:1.
2. Raportul lungime-diametru al șurubului de injecție și caracteristicile de topire a materialului în mașinile de turnat prin injecție de plastic
Entalpia specifică a materialelor plastice semicristaline este de aproximativ 1,3-1,5 ori mai mare decât cea a materialelor plastice amorfe, astfel încât materialele plastice amorfe sunt mai predispuse la topire decât cele semicristaline. De exemplu, ABS se topește prin calea 7D, PS se topește prin calea 10D, PE se topește prin calea 14D și PP se topește prin calea 23D înainte de sfârșitul procesului de topire. Din fenomenul de mai sus, se poate observa că diferitele materiale plastice au cerințe diferite pentru raportul de aspect al șurubului datorită caracteristicilor lor diferite de topire. De exemplu, folosind o mașină obișnuită de turnat prin injecție de plastic cu un raport lungime/diametru de 18 pentru a injecta un șurub pentru a plastifia PP, calitatea plastificării nu este cu siguranță ideală, astfel încât vor exista particule netopite în produsul turnat. Cu toate acestea, atunci când este utilizat pentru a plastifia PE, se poate obține o calitate bună de topire.
Odată cu îmbunătățirea performanței produsului, au apărut șuruburi specializate pentru a depăși deficiențele șuruburilor universale, cum ar fi șuruburi PET, șuruburi PC, șuruburi PVC, șuruburi din plastic termorezistent, șuruburi EVA, șuruburi PEEK și așa mai departe. Șurubul specializat este conceput pentru a se adapta la plastificarea unor obiecte specifice, iar raportul său de aspect este practic diferit. Structura specifică și parametrii tehnici ai șurubului au, de asemenea, caracteristici proprii. De exemplu, șurubul specializat pentru injectarea preformelor PET se poate adapta la performanța materialelor PET și poate îmbunătăți calitatea preformelor, cu un raport lungime/diametru de 23D la 26D.
3. Raportul lungime-diametru al șuruburilor de injecție în mașinile de turnat prin injecție de plastic și caracteristicile de calitate ale produselor
Cerințele pentru raportul lungime/diametru al șurubului variază în funcție de cerințele de calitate ale produsului. De exemplu, pentru produsele PC generale, un raport lungime/diametru de 20 pentru șurub poate îndeplini cerințele de plastificare, în timp ce pentru prelucrarea ghidajelor optice pentru PC, raportul ideal între lungimea șurubului și diametrul pentru mașinile de turnat prin injecție de plastic ar trebui să fie 23 pentru a îmbunătăți topirea. calitatea și acuratețea măsurătorilor; Șuruburile de injecție de precizie au un raport de aspect mai mare decât șuruburile de uz general.
4. Mașină de turnat prin injecție din plastic (Jinyang) raport de aspect al șurubului și componente de amestecare prin forfecare
Deși raportul de aspect al șurubului și componentele de amestecare prin forfecare au fiecare propriile funcții, ele pot compensa reciproc neajunsurile în anumite situații. Plastificarea materialelor plastice care nu sunt sensibile la forfecare, cum ar fi PP, poate îmbunătăți viteza de topire prin adăugarea de componente de forfecare/amestecare atunci când raportul de aspect al șurubului este insuficient, cum ar fi utilizarea șuruburilor cu mai multe filete și a șuruburilor de tip barieră. În comparație cu șuruburile filetate cu un singur cap, șuruburile filetate cu mai multe capete și șuruburile de tip barieră au avantajul că stratul de topire format între peretele butoiului și patul solid nu este la fel de gros, crescând astfel transferul de căldură de la butoi la obiectul solid și eficient. folosind energie. În plus, suprafața șurubului de barieră poate separa și solidul de topitură, iar materialul este supus la o anumită forfecare prin firul de barieră, făcând aportul de căldură mai eficient.
Pentru plastificarea materialelor plastice cu entalpie ridicată care sunt sensibile la forfecare, componentele de forfecare/amestecare nu pot înlocui funcția raportului de aspect al șurubului. Este necesar să se folosească șuruburi cu un raport de aspect suficient de mare pentru a se asigura că materialul are un timp de retenție mai lung pentru a absorbi suficientă căldură, pentru a obține o topitură suficient de omogenizată; Materialele plastice cu fibre mai lungi sunt adesea deteriorate de forfecare concentrată în timpul procesului de plastificare, astfel încât componentele de forfecare/amestecare nu pot fi adăugate. Pentru a obține proprietăți bune de dispersie și frământare, trebuie utilizate șuruburi cu un raport de aspect mai mare.
Butoi mașină de turnat prin injecție Butoi cu șurub Jinyang
2, Secțiunea de măsurare a șuruburilor de injecție a mașinii de turnat prin injecție de plastic
Funcția principală a secțiunii de măsurare este omogenizarea și măsurarea, astfel încât secțiunea de măsurare este cunoscută și sub denumirea de secțiune de omogenizare. Datorită faptului că ieșirea topiturii din secțiunea de compresie nu a atins încă uniformitatea de topire în interior, există încă diferențe de temperatură între diferitele părți și chiar materiale solide netopite, care nu pot obține o plasticizare repetitivă și de înaltă precizie și precizie de măsurare. Prin urmare, omogenizarea topiturii de plastic trebuie să fie finalizată în secțiunea de dozare. Din funcțiile secțiunii de măsurare și experiența practică în prelucrare, este evident că proiectarea rezonabilă a secțiunii de măsurare joacă un rol crucial în obținerea uniformității în plastifiere și măsurare precisă.
1. Omogenizarea secțiunii de dozare și a secțiunii de forfecare amestecare
Omogenizarea topirii plasticului are două semnificații, unul este uniformitatea termică exprimată sub formă de diferență de temperatură, iar celălalt este uniformitatea amestecării optice și mecanice care descrie distribuția pigmenților și a materialelor de umplutură.
(1) Omogenizarea secțiunii de măsurare
Esența omogenizării în secțiunea de dozare este de a face ca materialul topit care trece prin secțiunea de compresie să treacă prin traseul secțiunii de dozare, astfel încât temperatura fiecărui punct din interiorul materialului topit să ajungă la uniformitate, pentru a obține un material topit cu densitate uniformă. Aceasta este uniformitatea termică exprimată sub formă de diferență de temperatură.
(2) Omogenizarea secțiunii de forfecare de amestecare la capătul frontal de dozare
Șurubul de injecție al mașinii de turnat prin injecție din plastic are o capacitate slabă de amestecare și forfecare datorită funcției sale specifice, în special în ceea ce privește amestecarea și dispersia culorilor. Cu toate acestea, în zilele noastre, mai mulți utilizatori casnici utilizează rareori masterbatch-uri de culoare cu performanțe excelente de dispersie a culorii pentru a reduce costurile de producție. În schimb, ei amestecă și amestecă direct pigmenții cu particule de plastic pentru plastificare. Pentru a satisface cerințele de procesare ale utilizatorilor, mulți producători autohtoni de mașini de turnat prin injecție au înființat o secțiune de forfecare de amestecare la capul șurubului pentru a îmbunătăți uniformitatea amestecării pigmenților. Există o diferență clară între omogenizarea secțiunii de forfecare de amestecare și omogenizarea secțiunii de dozare a acestui dispozitiv, care este uniformitatea de amestecare optică și mecanică exprimată sub formă de distribuție a pigmentului și a umpluturii.
2. Principii de proiectare a secțiunii de măsurare
(1) Lungimea secțiunii de măsurare
În funcție de scopul secțiunii de măsurare, adâncimea canelurii șuruburilor din secțiunea de măsurare ar trebui să fie mai mică decât adâncă. Lungimea secțiunii de măsurare este de 25% până la 30% din lungimea canelurii șurubului. Adâncimea și lungimea șurubului din secțiunea de măsurare sunt doi factori care afectează efectul de măsurare, lungimea secțiunii de măsurare jucând un rol dominant. Motivul pentru care creșterea raportului lungime/diametru al șurubului poate îmbunătăți acuratețea măsurării și uniformitatea plastificării este că lungimea secțiunii de măsurare este mai întâi extinsă, reducând în același timp raportul de compresie al șurubului. De exemplu, un φ Raportul dintre lungime și diametru al șurubului de 42 mm a fost mărit de la 19 la 21,5, iar lungimea secțiunii de măsurare a fost mărită de la 4,5D la 6D. Masa de PS plastifiat variază între 241,3 și 241,8, cu o precizie de repetabilitate a masei de 0,2 la sută, care este de 5 ori mai mare decât cea inițială de 1 la sută. Acest lucru indică faptul că lungimea secțiunii de măsurare joacă un rol crucial în precizia măsurării.
(2) Raportul de compresie și măsurarea adâncimii canelurii secțiunii
Pe măsură ce raportul dintre lungime și diametru al șurubului de injecție din mașina de turnat prin injecție de plastic crește, raportul de compresie poate fi redus în mod corespunzător. Anterior, când raportul de aspect al șurubului era 18, raportul de compresie era în general 2,8. Acum, când raportul de aspect al șurubului este crescut, raportul de compresie este în general de 2,2. În același timp, adâncimea canelurii secțiunii de măsurare corespunzătoare a fost, de asemenea, redusă, ceea ce poate obține un corp topit mai uniform și poate îmbunătăți capacitatea de plastificare. În general, pentru plastificarea plastică cu vâscozitate scăzută, fluiditate bună și stabilitate termică bună, se adoptă un raport de compresie mare și o adâncime mai mare a canelurii secțiunii de măsurare; Pentru plastificarea plasticului cu vâscozitate mare și descompunere termică ușoară, se adoptă un raport mic de compresie și o adâncime mică a canelurii secțiunii de măsurare; Pentru materialele plastice amorfe, adâncimea canelurii secțiunii de măsurare poate fi mărită, cu o adâncime a canelurii de 0.06D~0.07D pentru a reduce rezistența la curgere; Pentru materialele plastice cristaline, reduceți adâncimea canelurii secțiunii de dozare, luând o adâncime a canelurii de la 0,04D la 0,05D pentru a reduce diferența de temperatură axială a materialului topit.
(3) Distanța dintre șurubul de injecție și cilindrul mașinii de turnat prin injecție de plastic
Dimensiunea spațiului dintre șurubul de injecție și cilindrul unei mașini de turnat prin injecție de plastic este o problemă foarte importantă în timpul injecției de mare viteză. Când șurubul este injectat la viteză mare, forța de forfecare care acționează asupra patului solid de către filmul topit și bazinul topit de-a lungul direcției secțiunii de compresie crește semnificativ. Dacă spațiul dintre șurub și cilindru este prea mare, bazinul topit de pe suprafața de avans a șurubului va traversa spațiul dintre șurub și cilindru și va intra în canelura frontală a șurubului. Patul solid va fi comprimat de topitură, făcându-l să se rupă rapid și chiar și patul solid de la capătul secțiunii de alimentare va începe să se rupă. Prin urmare, pentru a îndeplini cerințele de injecție de mare viteză, spațiul dintre șurubul de injecție și cilindrul mașinii de turnat prin injecție de plastic trebuie controlat strict.
Mașină de turnare prin injecție șurub Jinyang șurub
3. Verificați inelul
Există trei forme de inele de control: inele de verificare a mișcării independente care se rotesc sincron cu șurubul de injecție al unei mașini de turnat prin injecție de plastic și inele de verificare duble care combină cele două funcții de mai sus. Primele două tipuri sunt utilizate în mod obișnuit inele de verificare, cu accent pe inele de verificare duble. Inelul dublu de verificare este compus dintr-un inel exterior care se rotește sincron cu șurubul de injecție al mașinii de turnat prin injecție de plastic și un inel interior independent care se mișcă independent. În timpul injectării, fața de capăt a inelului exterior este etanș etanș cu fața de capăt a șurubului de injecție a mașinii de turnat prin injecție de plastic, în timp ce fața de capăt a inelului interior este etanș etanș cu fața de capăt a inelului interior pentru a obține un efect dublu de etanșare. Caracteristicile sale sunt durata de viață lungă, efectul de etanșare bun, închiderea sensibilă și capacitatea de a menține și stabiliza o eficiență ridicată a injecției pentru o perioadă lungă de timp. În comparație cu mașinile de turnat prin injecție cu aceeași specificație, care nu folosesc inele de control dublu, mașinile de turnat prin injecție care folosesc inele de control dublu prezintă în mod clar avantajele injecției stabile și presiunii scăzute de injecție.
3, Principii de proiectare a șuruburilor pentru mașinile de turnat prin injecție de plastic
Conceptul de design al șurubului de injecție pentru mașinile de turnat prin injecție de plastic este ghidat de teorie și se bazează pe experiența practică, combinând teoria cu practica, nefiind legat de teoriile existente și îndrăznind să inoveze. Criteriile de măsurare a designului șurubului sunt: ​​dacă plastificarea este uniformă, dacă măsurarea îndeplinește cerințele și, în al doilea rând, cerințele pentru capacitatea de plastificare. Datorită aprofundării continue a înțelegerii de către oameni a proprietăților materialelor plastice polimerice și apariției de noi compuși polimerici, nu există un design absolut rezonabil al șuruburilor. Atâta timp cât produsele care îndeplinesc cerințele de calitate pot fi plastifiate și turnate, atunci proiectarea șuruburilor are succes.
Pentru a proiecta un șurub de injecție pentru mașină de turnat prin injecție de plastic, este mai întâi necesar să înțelegeți performanța obiectului prelucrat și calitatea produsului care trebuie atins, precum și ce parametri ai șurubului de injecție al mașinii de turnat prin injecție de plastic sunt legați de performanța materialului de prelucrat, cum ar fi sensibilitatea materialului la forfecare și temperatură. De obicei, materialele plastice amorfe precum PS, ABS, PMMA, PVC, PC etc. au o gamă largă de temperaturi de procesare, cu excepția PVC-ului. Materialele plastice cristaline precum LDPE, HDPE, PA etc. au o gamă restrânsă de fluctuații de temperatură; Materialele plastice amorfe nu sunt sensibile la forfecare și nu necesită componente de forfecare. Adâncimea canelurii de măsurare poate fi mărită în mod corespunzător, iar raportul de compresie redus pentru a reduce rezistența la curgere. Materialele plastice cristaline sunt sensibile la forfecare, iar componentele de forfecare pot fi adăugate pentru a reduce vâscozitatea și a îmbunătăți curgerea. Luați PP ca exemplu. Deși fluiditatea sa este foarte bună, este dificil de plastificat din cauza capacității sale de căldură specifică ridicată și a difuzivității termice scăzute. Este dificil să se obțină o calitate ideală atunci când se folosește o mașină generală de turnare prin injecție a plasticului pentru a injecta șurub pentru a o plastifia, în special la mașinile mari și mijlocii. Defectele obișnuite ale calității plasticului sunt: ​​diferența de temperatură dintre straturile interior și exterior ale stratului de topitură în secțiunea de omogenizare a șurubului (secțiunea de măsurare) este mare, adică temperatura stratului interior este scăzută și temperatura stratului exterior este ridicată. În timpul plastificării, datorită forței de plastificare a șurubului de injecție din mașina de turnat prin injecție de plastic, stratul interior de plastic este prins în capul șurubului, iar stratul exterior de material topit curge pe lângă stratul interior de plastic care este prins la nivelul capul șurubului la capătul din față. Prin urmare, fiecare injecție injectează doar stratul exterior de material topit de la capătul frontal al cilindrului mașinii în matriță, în timp ce stratul interior de plastic rămâne la capul șurubului, deoarece nu atinge temperatura de topire. Ca urmare, după mai multe injecții de plastificare, din ce în ce mai mult material este prins în capul șurubului, ca urmare, cantitatea reală de plastificare scade de fiecare dată, rezultând o cantitate mai mică de injectare și chiar și în cele din urmă, funcționarea normală poate fi doar efectuată după îndepărtarea materialului reţinut. Având în vedere natura unică a plastificării PP, este necesar să se proiecteze forma și parametrii tehnici ai șurubului de injecție pentru PP pentru a obține o precizie repetată în calitatea și măsurarea plastificării. Raportul de aspect este performanța cheie, așa că mai întâi creșteți raportul de aspect pentru a îndeplini timpul de retenție al topiturii și apoi luați în considerare designul altor parametri.
În plus, există multe trucuri în designul specific al șurubului de injecție pentru mașinile de turnat prin injecție de plastic, iar performanța șurubului se reflectă adesea în aceste trucuri. Unele unități acum nu acordă suficientă atenție designului șuruburilor și le încredințează unităților de prelucrare a șuruburilor pentru a finaliza totul. Deși acest lucru economisește timp, este imposibil să îmbunătățiți nivelul șuruburilor. Prin urmare, pentru producătorii de mașini de turnat prin injecție, numai prin consolidarea propriilor capacități de dezvoltare pot îmbunătăți performanța șurubului. HNA Plastic Machinery Manufacturing Co., Ltd. acordă o mare importanță dezvoltării șuruburilor de înaltă performanță și a dezvoltat succesiv șuruburi inovatoare, cum ar fi șuruburi pentru PC și șuruburi termorigide. După utilizarea utilizatorului, performanța de plastificare este bună, iar turnarea este stabilă.