Mitkä ovat ruuvin segmentit?

Kun materiaali liikkuu eteenpäin ruuvia pitkin, se kokee muutoksia lämpötilassa, paineessa, viskositeetissa jne. Tämä muutos on erilainen koko ruuvin pituudella. Materiaalin muuttuvien ominaisuuksien mukaan ruuvi voidaan jakaa syöttö- (syöttö)-, puristus- ja puristusosaan. osa ja homogenointiosasto.
①. Muovit ja muovin kolme tilaa
Muoveja on kaksi luokkaa: kertamuovi ja kestomuovi. Kun lämpökovettuva muovi on muovattu ja jähmettynyt, sitä ei voi lämmittää ja sulattaa muovausta varten. Kestomuovista valmistetut tuotteet voidaan lämmittää ja sulattaa muiden tuotteiden muodostamiseksi.
Lämpötilan muuttuessa termoplastiset muovit tuottavat kolmen tilan muutoksia: lasimainen tila, erittäin elastinen tila ja viskoosi virtaustila. Kun lämpötila muuttuu toistuvasti, kolme tilaa muuttuvat toistuvasti.
a. Polymeerisulan eri ominaisuudet kolmessa tilassa:
Lasimainen tila - muovi näyttää jäykältä kiinteältä aineelta; terminen kineettinen energia on pieni, molekyylien välinen voima on suuri ja muodonmuutos johtuu pääasiassa sidoskulman muodonmuutoksesta; muodonmuutos palautuu välittömästi, kun ulkoinen voima on poistettu, mikä on yleinen elastinen muodonmuutos.
Erittäin elastinen tila - muovi näyttää kumimaisena aineena; muodonmuutos johtuu ketjusegmentin orientaation aiheuttamasta makromolekyylien konformaatiosta, ja muodonmuutosarvo on suuri; muodonmuutos voidaan palauttaa ulkoisen voiman poistamisen jälkeen, mutta se on ajasta riippuvainen, mikä on erittäin elastinen muodonmuutos.
Viskoosi virtaustila - muovi näyttää erittäin viskoosisena sulana; lämpöenergia tehostaa edelleen ketjumolekyylien suhteellista liukuliikettä; muodonmuutos on peruuttamaton ja kuuluu plastiseen muodonmuutokseen
b. Muovin käsittely ja kolme muovin tilaa:
Muovit voidaan työstää lasimaisena. Erittäin elastisessa tilassa sitä voidaan venyttää ja työstää, kuten langanveto, suulakepuristus, puhallusmuovaus ja lämpömuovaus. Viskoosissa virtaustilassa se voidaan käsitellä päällystämällä, pyörivällä muovauksella ja ruiskuvalulla.
Kun lämpötila on korkeampi kuin viskoosinen virtaustila, muovi hajoaa termisesti, ja kun lämpötila on lasimaista tilaa alhaisempi, muovi haurastuu. Kun muovin lämpötila on korkeampi kuin viskoosinen virtaustila tai matalampi kuin lasimainen tila, termoplastisella muovilla on taipumus huonontua ja tuhoutua vakavasti, joten näitä kahta lämpötila-aluetta tulee välttää muovituotteita käsiteltäessä tai käytettäessä.
②. Kolmivaiheinen ruuvi
Suulakepuristimessa muovilla on kolme fysikaalista tilaa - lasimainen tila, erittäin elastinen tila ja viskoosi virtaustila. Jokaisella osavaltiolla on erilaiset vaatimukset ruuvirakenteelle.
c. Sopeutuakseen eri tilojen vaatimuksiin suulakepuristimen ruuvi on yleensä jaettu kolmeen osaan:
Syöttöosa L1 (kutsutaan myös kiinteäksi kuljetusosaksi)
Sulatusosa L2 (kutsutaan puristusosastoksi)
Homogenointiosasto L3 (kutsutaan annostusosaan)
Tämä tunnetaan yleisesti kolmivaiheisena ruuvina. Muovin ekstruusioprosessi näissä kolmessa vaiheessa on erilainen.
Syöttöosan tehtävänä on lähettää suppilosta syötetty materiaali puristusosaan. Muovi pysyy yleensä kiinteänä liikkeen aikana ja sulaa osittain lämmön vaikutuksesta. Syöttöosan pituus vaihtelee muovityypin mukaan, ja se voi alkaa läheltä suppiloa ja päättyä 75 %:iin ruuvikupin kokonaispituudesta.
Yleisesti ottaen suulakepuristetut kiteiset polymeerit ovat pisimpiä, sitten kovat amorfiset polymeerit, ja pehmeät amorfiset polymeerit ovat lyhyimpiä. Koska syöttöosa ei välttämättä tuota puristusta, ruuvin uran tilavuus voi pysyä muuttumattomana. Heliksikulman koolla on suurempi vaikutus tämän osan syöttökapasiteettiin, mikä itse asiassa vaikuttaa ekstruuderin tuottavuuteen. Yleensä jauhemaisten materiaalien spiraalikulma on noin 30 astetta, jolla on suurin tuottavuus. Neliömäisten materiaalien spiraalikulman tulee olla noin 15 astetta ja pallomaisten materiaalien spiraalikulman tulee olla noin 17 astetta.
Ruuvin pääparametrit syöttöosassa:
Kierrekulma ψ on yleensä 17 astetta ~ 20 astetta.
Ruuvin urasyvyys H1 lasketaan ruuvin geometrisen puristussuhteen ε perusteella sen jälkeen, kun ruuvin uran syvyys on määritetty homogenointiosassa.
Ruokintaosan pituus L1 määritetään empiirisellä kaavalla:
Amorfiselle polymeerille L1=(10 %-20%)L
Kiteiselle polymeerille L1=(60 %-65%)L
Puristusosan (migraatio-osan) tehtävänä on tiivistää materiaali, muuttaa materiaali kiinteästä sulaksi ja poistaa materiaalista ilma; sopeutuakseen työntämään materiaalissa olevan kaasun takaisin syöttöosaan, tiivistäen materiaalia ja vähentäen materiaalin tilavuutta sen sulaessa. Pienen kokonsa vuoksi tämän ruuvin osan pitäisi saada aikaan suurempi muovin leikkaus ja puristus. Tästä syystä ruuvikanavan tilavuutta yleensä pienennetään asteittain ja pienennysasteen määrää muovin puristusnopeus (tuotteen ominaispaino / muovin näennäinen ominaispaino). Puristussuhde ei liity ainoastaan ​​muovin puristusnopeuteen, vaan myös muovin muotoon. Jauheella on pieni ominaispaino ja paljon mukana kulkeutunutta ilmaa, joten se vaatii suuremman puristussuhteen (jopa 4-5), kun taas pelletit ovat vain 2,5-3.
Puristusosan pituus liittyy pääasiassa muovin sulamispisteeseen ja muihin ominaisuuksiin. Muoveilla, joilla on laaja sulamislämpötila-alue, kuten polyvinyylikloridilla, joka alkaa sulaa yli 150 astetta, on pisin puristusosuus, joka on 100 % ruuvin kokonaispituudesta (gradienttityyppi), ja polyeteenillä, jolla on kapea sulamislämpötila-alue (matala). tiheyspolyeteeni 105-120 astetta, korkeatiheyspolyeteeni (125-135 astetta) jne., puristusosa on 45-50% ruuvin kokonaispituudesta useimmille polymeereille, joilla on erittäin kapea sulamislämpötila-alue, kuten polyamidia, puristusosuus on jopa vain yhden askeleen pituinen.
Sulatusosan ruuvin pääparametrit:
Puristussuhde e: viittaa yleensä geometriseen puristussuhteeseen, joka on ruuvinsyöttöosan ensimmäisen uran tilavuuden suhde homogenointiosan viimeisen uran tilavuuteen.
ε=(Ds-H1)H1/(Ds-H3)≈H1/H3
Kaavassa H1 - syöttöosan ensimmäisen ruuvin uran syvyys
H3--Homogenointiosan viimeisen uran syvyys
Sulamisosan pituus L2 määritetään empiirisellä kaavalla:
Amorfiselle polymeerille L2=55%~65%L
Kiteisille polymeereille L2=(1-4)Ds
Homogenointiosan (mittausosan) tehtävänä on syöttää sulaa materiaalia koneen päähän vakiotilavuudessa (kvantitatiivinen määrä) ja vakiopaineessa sen muodostamiseksi suuttimeen. Homogenointiosan kanavatilavuus on yhtä vakio kuin syöttöosan. Jotta materiaalit eivät jää ruuvin kannan kuolleeseen kulmaan ja aiheuttaisi hajoamista, ruuvin pää on usein suunniteltu kartiomaiseksi tai puoliympyrän muotoiseksi; joidenkin ruuvien homogenoiva osa on täysin sileäpintainen tanko, jota kutsutaan torpedopääksi, mutta on myös kaiverrettuja. Uritettu tai jyrsitty kuvioiksi. Torpedopään tehtävänä on sekoittaa ja ohjata materiaalia, eliminoida pulsaatioilmiö virtauksen aikana ja lisätä materiaalin painetta, vähentää materiaalikerroksen paksuutta, parantaa kuumennusolosuhteita ja parantaa edelleen ruuvin plastisointitehokkuutta. . Tämä osa voi olla 20-25 % ruuvin kokonaispituudesta.
Homogenointiosan ruuvin tärkeät parametrit:
Ruuvin urasyvyys H3 määritetään empiirisellä kaavalla H3=(0.02-0.06)Ds
Pituus L3 määritetään seuraavalla kaavalla L3=(20%-25%)L
d. Sulankuljetusteorian mukaan ruuvihomogenointiosassa on neljä sulavirtausmuotoa. Sulan materiaalin virtaus ruuvin urassa on näiden neljän virtauksen yhdistelmä:
Eteenpäin virtaus - muovisulan virtaus piipun ja ruuvin välillä uran suunnassa koneen päätä kohti.
Vastavirtaus - virtaussuunta on päinvastainen kuin eteenpäin suuntautuva virtaus, joka johtuu koneen pään, huokoisen levyn, suodatinlevyn jne. vastuksen aiheuttamasta painegradientista.
Poikkivirtaus - sulan virtaus kohtisuoraan kierteen seinämään nähden, mikä vaikuttaa sulan sekoittumiseen ja lämmönvaihtoon ekstruusioprosessin aikana.
Vuotovirtaus - takaisinvirtaus, joka muodostuu ruuvin ja piipun väliseen rakoon painegradientin vuoksi ruuvin aksiaalisuunnassa.
2. Tavallisen ruuvin rakenne
Perinteiset täyskierteiset kolmiosaiset ruuvit voidaan jakaa kolmeen muotoon kierteen nousun ja uran syvyyden muutosten mukaan:
(1) Tasaisin välein syvyysruuvi
Tasavälin syvyyttä muuttavan ruuvin nopeus uran syvyydestä voidaan jakaa kahteen muotoon:
① Tasainen gradienttiruuvi: Ruuvi, jonka syvyys pienenee vähitellen syöttöosasta homogenointiosan viimeiseen ruuviuraan. Pidemmällä sulatusjaksolla uran syvyys pienenee vähitellen.
② Isometrinen mutaatioruuvi: eli ruuvin uran syvyys syöttö- ja homogenointiosassa pysyy ennallaan, mutta sulatusosan uran syvyys pienenee yhtäkkiä
(2) Vakiosyvyydellä säädettävä ruuvi
Vakiosyvyyden säädettävä ruuvi tarkoittaa, että ruuvin uran syvyys pysyy ennallaan ja ruuvin nousu kapenee vähitellen syöttöosan ensimmäisestä ruuvin urasta homogenointiosan loppuun.
Vakiosyvyydellä säädettävän nousun ruuvin ominaisuus on, että ruuvin uran vakiosyvyydestä johtuen ruuvin poikkileikkauspinta-ala syöttöaukon kohdalla on suurempi ja riittävän luja, mikä lisää pyörimisnopeutta, mikä parantaa tuottavuutta. Ruuvikäsittely on kuitenkin vaikeaa, sulan takaisinvirtauksen virtaus on suuri ja homogenointivaikutus on huono, joten sitä käytetään harvoin.
(3) Säädettävä syvyys ja säädettävä nousuruuvi
Säädettävä syvyys ja jakoruuvi viittaa ruuviin, jonka uran syvyys ja kierteen nostokulma muuttuvat asteittain syöttöosan alusta homogenisoinnin loppuun, eli kierteen nosto kapenee asteittain leveämmästä ja ruuvin ura syvyys muuttuu vähitellen matalammaksi syvemmästä. Tällä ruuvilla on kahden edellisen ruuvin ominaisuudet, mutta sitä on vaikea työstää ja sitä käytetään harvoin.
3. Ruuvimateriaali
Ruuvi on ekstruuderin avainkomponentti. Ruuvimateriaalilla on oltava korkean lämpötilan kestävyys, kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, korkea lujuus jne. Sillä tulee olla myös hyvä leikkauskyky, pieni jäännösjännitys lämpökäsittelyn jälkeen ja pieni lämpömuodonmuutos.
Ekstruuderin ruuvin materiaalilla on seuraavat erityisvaatimukset:
①Korkeat mekaaniset ominaisuudet. Sen on oltava riittävän luja sopeutumaan korkeisiin lämpötiloihin ja korkeaan paineeseen ja pidentämään ruuvin käyttöikää.
② Hyvä mekaaninen käsittelykyky. Sillä on oltava parempi leikkausteho ja lämpökäsittelyteho.
③ Hyvä korroosionkestävyys ja kulumisenestoominaisuudet.
④ Helppo hankkia materiaaleja.