Como o projeto estrutural do barril de parafuso cônico afeta a qualidade e a eficiência da extrusão plástica?

No campo do processamento de extrusão plástica, o projeto estrutural do barril de parafuso cônico Como um componente central, determina diretamente a estabilidade do processo de extrusão, a qualidade da fusão e a eficiência da produção. Com a crescente demanda do mercado por produtos plásticos de alto desempenho, a otimização do design do barril de parafuso cônico tornou-se a chave para melhorar a competitividade das empresas.
1. Taxa de compressão e profundidade do fio: o núcleo da uniformidade do fusão
A taxa de compressão do parafuso cônico (a razão da profundidade da ranhura do parafuso entre a seção de alimentação do parafuso e a seção de medição) é o parâmetro núcleo que afeta a qualidade do fusão. Uma taxa de compressão mais alta pode melhorar o efeito de cisalhamento e mistura do material na ranhura do parafuso, promover a plastificação uniforme da cadeia polimérica e reduzir a geração de partículas não derretidas. No entanto, uma taxa de compressão muito alta causará um aumento repentino na pressão no barril, aumentará o consumo de energia e acelerará o desgaste do parafuso. Por exemplo, ao processar plásticos de engenharia de alta viscosidade (como PC, PA), um projeto de taxa de compressão progressiva (como 3: 1 a 2,5: 1) pode não apenas evitar a degradação causada por temperatura excessivamente alta de fusão, mas também melhorar a densidade de fusão.
Além disso, o design gradual da profundidade do encadeamento afeta diretamente a distribuição da taxa de cisalhamento. A área de ranhura rasa (seção de medição) melhora a fluidez de fusão através de alto cisalhamento, enquanto a área de ranhura profunda (seção de alimentação) garante a estabilidade da transmissão sólida. Se o design do gradiente não for razoável, pode causar refluxo de fusão ou superaquecimento local, reduzindo a precisão dimensional do produto extrudado.
2. Razão e campo de temperatura: o ponto de equilíbrio entre eficiência e consumo de energia
A proporção (L/D) do parafuso cônico é a chave para determinar o tempo de permanência do material e a eficiência da plastificação. Parafusos mais longos (L/D> 25) podem estender o tempo de aquecimento do material e são adequados para materiais de processamento com baixa estabilidade térmica (como PVC), mas aumentarão significativamente os custos do equipamento e o consumo de energia. Pelo contrário, parafusos curtos (l/d <20) podem reduzir o consumo de energia, mas podem causar defeitos superficiais dos produtos devido à plastificação incompleta.
O controle coordenado do campo de temperatura também é crucial. O projeto de aquecimento zonado do barril cônico precisa corresponder às características geométricas do parafuso. Por exemplo, uma temperatura mais baixa é usada na seção de alimentação para impedir que o material derrete e grude prematuramente, enquanto a temperatura é gradualmente aumentada na seção de compressão e na seção de medição para garantir plastificação suficiente. O uso da tecnologia dinâmica de controle de temperatura (como o algoritmo PID) pode reduzir as flutuações da temperatura da fusão e controlar a diferença de temperatura dentro de ± 1,5 ° C, evitando assim que a deformação ou fissuração do produto causada pelo estresse térmico.
3. Adaptabilidade material: estendendo a vida e reduzindo os custos de manutenção
O processo de tratamento da superfície do barril de parafuso cônico (como nitragem e pulverização de liga bimetálica) afeta diretamente sua resistência ao desgaste e resistência à corrosão. Por exemplo, ao processar plásticos reforçados que contêm fibra de vidro, o uso do revestimento de carboneto de tungstênio (WC) pode prolongar a vida útil do parafuso em mais de 30%, enquanto reduz a mudança de afinação causada pelo desgaste e mantendo uma pressão de extrusão estável. Além disso, a seleção de material do revestimento do barril (como aço de boro ou liga à base de níquel de alta temperatura) precisa corresponder à corrosividade do material processado para evitar a contaminação do fundido devido a reações químicas.
O projeto estrutural do barril de parafuso cônico precisa encontrar um equilíbrio na otimização multi-objetiva: deve atender aos altos padrões de qualidade do fusão e minimizar o consumo e os custos de energia. Com a popularização de tecnologias de simulação (como CFD e análise de elementos finitos), a previsão precisa do desempenho do parafuso através da modelagem digital se tornou uma tendência da indústria.