Konstrukcja ślimaka wytłaczającego i beczki: poprawa jakości i spójności produktów

Wytłaczanie to popularny proces produkcyjny służący do tworzenia szerokiej gamy produktów, takich jak folie, rury i profile z tworzyw sztucznych. Proces polega na topieniu i kształtowaniu surowców za pomocą podgrzewanej beczki i obracającego się ślimaka. Ślimak odpowiada za topienie i transport materiału do matrycy, która kształtuje go w produkt końcowy.

Projektowanie i proces produkcji ślimaków i beczek do wytłaczania jest kluczowym czynnikiem zapewniającym wysoką jakość i spójne produkty. Tutaj omówimy, w jaki sposób geometria i właściwości materiałowe ślimaków i cylindrów do wytłaczania mogą wpłynąć na produkt końcowy.

Geometria śruby

Geometria ślimaka odgrywa kluczową rolę w określaniu wydajności procesu wytłaczania. Konstrukcja śruby powinna być dostosowana do konkretnego użytego materiału i pożądanego produktu końcowego. Istnieją różne typy konstrukcji śrub, każda ma swoje zalety i wady.

Najbardziej popularną konstrukcją ślimaka jest ślimak jednozwojowy, trójstrefowy, który obejmuje strefę podawania, strefę sprężania i strefę dozowania. Strefa podawania odpowiada za transport surowca do wytłaczarki, natomiast strefa kompresji ściska i topi materiał. Strefa dozowania odpowiada za wytworzenie ciśnienia i ujednolicenie materiału.

Inną konstrukcją ślimaka jest ślimak barierowy, który zawiera zabierak barierowy oddzielający sekcje zasilającą i dozującą. Taka konstrukcja może być korzystna w przypadku materiałów wymagających wyższego mieszania lub większego ciśnienia, co skutkuje lepszą jakością produktów.

Badanie przeprowadzone na Wydziale Inżynierii Polimerów na Uniwersytecie Technologicznym Amirkabir w Iranie wykazało, że zmiana konstrukcji śruby ze śruby jednozwojowej na śrubę dwuzwojową spowodowała poprawę jakości produktu końcowego o 16,8%, lepszą jednorodność i zmniejszona porowatość.

Właściwości materiału

Właściwości materiału ślimaka i cylindra są krytycznymi czynnikami decydującymi o jakości produktu końcowego. Materiał powinien charakteryzować się wysoką odpornością na zużycie, stabilnością w wysokiej temperaturze i niskim współczynnikiem tarcia. Materiały takie jak stal azotkowa lub powłoki bimetaliczne są powszechnie stosowane w celu poprawy odporności na zużycie i zmniejszenia tarcia.

Badania przeprowadzone przez naukowców z Indyjskiego Instytutu Technologii w Bombaju wykazały, że zastosowanie powłoki bimetalicznej na powierzchni śruby poprawiło odporność na zużycie o 60% i zmniejszyło współczynnik tarcia o 25%, co przełożyło się na lepszą jakość produktu i mniejsze zużycie energii.

Geometria lufy

Geometria beczki jest również istotnym czynnikiem decydującym o jakości i konsystencji produktu końcowego. Konstrukcja beczki powinna być zoptymalizowana, aby zapewnić równomierny rozkład temperatury i efektywne topienie materiału. Najbardziej popularną konstrukcją lufy jest lufa o gładkiej średnicy z wewnętrznymi elementami grzewczymi i chłodzącymi. Elementy chłodzące odgrywają kluczową rolę w zapobieganiu przegrzaniu i degradacji materiału, co może skutkować niską jakością produktów.

Badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Neapolu Federico II we Włoszech wykazało, że zastosowanie rowkowanej lufy ze spiralnym kanałem spowodowało zmniejszenie spadku ciśnienia o 28% i poprawę właściwości mechanicznych produktu końcowego o 17%.