Millised on kruvi segmendid?

Kui materjal liigub mööda kruvi ettepoole, muutub selle temperatuur, rõhk, viskoossus jne. See muutus on kogu kruvi pikkuses erinev. Vastavalt materjali muutuvatele omadustele saab kruvi jagada etteande (söötmise) sektsiooniks, survesektsiooniks ja survesektsiooniks. sektsioon ja homogeniseerimissektsioon.
①. Plastid ja plastiku kolm olekut
Plaste on kahte kategooriat: termoreaktiivsed ja termoplastsed. Pärast termoreaktiivse plasti vormimist ja tahkumist ei saa seda vormimiseks kuumutada ega sulatada. Termoplastsest plastist valmistatud tooteid saab uuesti kuumutada ja sulatada, et moodustada muid tooteid.
Temperatuuri muutudes tekitavad termoplastsed plastid kolme oleku muutust: klaasjas olek, väga elastne olek ja viskoosne voolu olek. Kui temperatuur muutub korduvalt, muutuvad kolm olekut korduvalt.
a. Polümeersulami erinevad omadused kolmes olekus:
Klaasjas olek – plast paistab jäiga tahke ainena; soojuslik kineetiline energia on väike, molekulidevaheline jõud on suur ja deformatsioon on peamiselt tingitud sideme nurga deformatsioonist; deformatsioon taastub hetkega pärast välisjõu eemaldamist, mis on üldine elastne deformatsioon.
Väga elastne olek – plast paistab kummitaolise ainena; deformatsioonile aitab kaasa makromolekulide konformatsiooniline venitamine, mis on põhjustatud ahela segmendi orientatsioonist ja deformatsiooni väärtus on suur; deformatsiooni saab taastada pärast välisjõu eemaldamist, kuid see on ajast sõltuv, mis on väga elastne deformatsioon.
Viskoosse voolamise olek – plast paistab väga viskoosse sulana; soojusenergia intensiivistab veelgi ahela molekulide suhtelist libisemist; deformatsioon on pöördumatu ja kuulub plastilise deformatsiooni alla
b. Plasti töötlemine ja plasti kolm olekut:
Plastikuid saab töödelda, kui need on klaasjas. Kõrgeelastses olekus saab seda venitada ja töödelda, näiteks traadi tõmbamine, ekstrusioon, puhumisvormimine ja termovormimine. Viskoosse voolu olekus saab seda töödelda katmise, pöörleva vormimise ja survevalu abil.
Kui temperatuur on kõrgem viskoosse voolu olekust, laguneb plast termiliselt ja kui temperatuur on madalam kui klaasjas olek, muutub plast hapraks. Kui plasti temperatuur on kõrgem viskoosse voolu olekust või madalam kui klaasjas olek, kipub termoplastne plast tõsiselt riknema ja hävima, mistõttu tuleks neid kahte temperatuuripiirkonda plasttoodete töötlemisel või kasutamisel vältida.
②. Kolmeastmeline kruvi
Ekstruuderis on plastikul kolm füüsikalist olekut – klaasjas olek, väga elastne olek ja viskoosne voolavus. Igal osariigil on kruvistruktuurile erinevad nõuded.
c. Erinevate olekute nõuetega kohanemiseks jagatakse ekstruuderi kruvi tavaliselt kolmeks osaks:
Toitesektsioon L1 (nimetatakse ka tahkeks transpordisektsiooniks)
Sulatussektsioon L2 (nn survesektsioon)
Homogeniseerimissektsioon L3 (nn doseerimissektsioon)
Seda tuntakse tavaliselt kolmeastmelise kruvina. Plasti ekstrusiooniprotsess nendes kolmes etapis on erinev.
Toitesektsiooni ülesanne on saata punkrist tarnitud materjal survesektsiooni. Plast püsib liikumise ajal üldiselt tahkes olekus ja sulab osaliselt kuumuse toimel. Söötmise sektsiooni pikkus varieerub olenevalt plasti tüübist ja võib alata punkri lähedalt ja lõppeda 75% kruvikorvi kogupikkusest.
Üldiselt on ekstrudeeritud kristalsed polümeerid kõige pikemad, neile järgnevad kõvad amorfsed polümeerid ja pehmed amorfsed polümeerid on kõige lühemad. Kuna etteandeosa ei tekita tingimata kokkusurumist, võib kruvisoonte maht jääda muutumatuks. Heeliksi nurga suurus mõjutab selle sektsiooni toitevõimsust rohkem, mis tegelikult mõjutab ekstruuderi tootlikkust. Tavaliselt on pulbriliste materjalide spiraalnurk umbes 30 kraadi, mis on kõrgeima tootlikkusega. Ruudukujuliste materjalide spiraalnurk peaks olema umbes 15 kraadi ja sfääriliste materjalide spiraalnurk umbes 17 kraadi.
Toitesektsiooni kruvi peamised parameetrid:
Heeliksi nurk ψ on üldiselt 17 kraadi ~ 20 kraadi.
Kruvisoone sügavus H1 arvutatakse kruvi geomeetrilise survesuhte ε põhjal pärast kruvisoonte sügavuse määramist homogeniseerimissektsioonis.
Söötmise sektsiooni pikkus L1 määratakse empiirilise valemiga:
Amorfse polümeeri jaoks L1=(10%-20%)L
Kristallilise polümeeri jaoks L1=(60%-65%)L
Kompressioonisektsiooni (migratsioonisektsiooni) ülesanne on materjali tihendamine, materjali muutmine tahkest ainest sulaks ja materjalis oleva õhu eemaldamine; selleks, et kohaneda materjalis sisalduva gaasi surumisega tagasi toitesektsiooni, tihendades materjali ja vähendades selle sulamisel materjali mahtu. Väikese suuruse tõttu peaks see kruviosa tekitama plasti suuremat nihkumist ja kokkusurumist. Sel põhjusel vähendatakse kruvikanali mahtu tavaliselt järk-järgult ja vähenemise astme määrab plasti kokkusurumiskiirus (toote erikaal/plasti näiv erikaal). Kokkusurumisaste ei ole seotud ainult plasti kokkusurumisastmega, vaid ka plasti kujuga. Pulbril on väike erikaal ja palju kaasavõetud õhku, nii et see nõuab suuremat surveastet (kuni 4–5), samal ajal kui graanulid on ainult 2,5–3.
Surveosa pikkus on peamiselt seotud plasti sulamistemperatuuri ja muude omadustega. Laia sulamistemperatuurivahemikuga plastidel, nagu polüvinüülkloriid, mis hakkab sulama üle 150 kraadi, on pikim surveosa, mis ulatub 100% kruvi kogupikkusest (gradienttüüp), ja polüetüleen, mille sulamistemperatuuri vahemik on kitsas (madal). tihedusega polüetüleen 105–120 kraadi, suure tihedusega polüetüleen (125–135 kraadi) jne, enamiku väga kitsa sulamistemperatuurivahemikuga polümeeride puhul on surveosa 45–50% kruvi kogupikkusest; polüamiidist, on surveosa isegi ainult ühe sammu pikkune.
Sulamisosa kruvi peamised parameetrid:
Surveaste ε: viitab üldiselt geomeetrilisele surveastmele, mis on kruvi etteandesektsiooni esimese soone ruumala ja homogeniseerimissektsiooni viimase soone ruumala suhe.
ε=(Ds-H1)H1/(Ds-H3)≈H1/H3
Valemis H1 - etteandeosa esimese kruvisoonte sügavus
H3--Homogeniseerimissektsiooni viimase soone sügavus
Sulamisosa pikkus L2 määratakse empiirilise valemiga:
Amorfse polümeeri jaoks L2=55%~65%L
Kristalliliste polümeeride jaoks L2=(1-4)Ds
Homogeniseerimissektsiooni (mõõteosa) ülesanne on sisestada sulamaterjal konstantses mahus (kvantitatiivses koguses) ja konstantsel rõhul masinapeasse, et see vormis vormida. Homogeniseerimissektsiooni kanali maht on sama konstantne kui toitesektsioonil. Vältimaks materjalide kinnijäämist kruvipea surnud nurka ja lagunemist, kujundatakse kruvipea sageli koonuse või poolringi kujul; osade kruvide homogeniseerivaks osaks on täiesti sileda pinnaga varras, mida nimetatakse torpeedopeaks, kuid on ka graveeritud. Sooned või freesitud mustrid. Torpeedopea ülesandeks on materjali segamine ja juhtimine, voolu ajal pulsatsiooninähtuse kõrvaldamine ja materjali rõhu suurendamine, materjalikihi paksuse vähendamine, kuumutustingimuste parandamine ja kruvi plastifitseerimise efektiivsuse edasine parandamine. . See osa võib olla 20–25% kruvi kogupikkusest.
Kruvi olulised parameetrid homogeniseerimissektsioonis:
Kruvisoone sügavus H3 määratakse empiirilise valemiga H3=(0.02-0.06)Ds
Pikkus L3 määratakse järgmise valemiga L3=(20%-25%)L
d. Sulatranspordi teooria kohaselt on kruvi homogeniseerimise sektsioonis neli sulamisvoolu vormi. Sulamaterjali vool kruvisoones on nende nelja voolu kombinatsioon:
Edasivool – plasti sulav vool silindri ja kruvi vahel piki soone suunda masina pea poole.
Vastuvool - voolu suund on vastupidine edasivoolule, mis on põhjustatud masina pea, poorse plaadi, filtriplaadi jne takistusest põhjustatud rõhugradiendist.
Ristvool – sulatise vool piki keermeseinaga risti olevat suunda, mis mõjutab sulatise segunemist ja soojusvahetust ekstrusiooniprotsessi ajal.
Lekkevool - tagasivool, mis tekib kruvi ja silindri vahelises pilus rõhugradiendi tõttu mööda kruvi teljesuunda.
2. Tavalise kruvi struktuur
Tavapärased täiskeermega kolmeosalised kruvid võib vastavalt keerme tõste ja soone sügavuse muutustele jagada kolme vormi:
(1) Võrdsete vahedega sügavuskruvi
Soone sügavusest võrdsel kaugusel asuva sügavust muutva kruvi kiiruse võib jagada kaheks:
① Equidistant gradient kruvi: kruvi, mille sügavus muutub järk-järgult madalamaks alates etteandeosast kuni homogeniseerimissektsiooni viimase kruvisooneni. Pikema sulamislõigu jooksul muutub soone sügavus järk-järgult madalamaks.
② Isomeetriline mutatsioonikruvi: see tähendab, et kruvi soone sügavus etteandeosas ja homogeniseerimissektsioonis jääb muutumatuks, kuid sulatussektsiooni soone sügavus muutub järsku madalamaks
(2) Konstantse sügavusega muutuva sammuga kruvi
Konstantse sügavusega muutuva sammuga kruvi tähendab, et kruvisoonte sügavus jääb muutumatuks ja kruvi samm muutub järk-järgult kitsamaks alates esimesest kruvisoonest toitesektsioonis kuni homogeniseerimissektsiooni lõpuni.
Konstantse sügavusega muudetava sammuga kruvi tunnuseks on see, et kruvi soone konstantse sügavuse tõttu on kruvi ristlõikepindala etteandeava juures suurem ja piisava tugevusega, mis soodustab pöörlemiskiiruse suurendamist, parandades seeläbi tootlikkust. Kruvi töötlemine on aga keeruline, sulami tagasivoolu vool on suur ja homogeniseerimisefekt on halb, seetõttu kasutatakse seda harva.
(3) Muutuva sügavusega ja muudetava sammuga kruvi
Muutuva sügavuse ja muudetava sammuga kruvi viitab kruvile, mille soone sügavus ja keerme tõstenurk muutuvad järk-järgult etteandeosa algusest kuni homogeniseerimise lõpuni, st keermetõste muutub laiemalt järk-järgult kitsamaks ja kruvi soon. sügavus muutub sügavamast järk-järgult madalamaks. Sellel kruvil on eelmise kahe kruvi omadused, kuid seda on raske töödelda ja seda kasutatakse harva.
3. Kruvimaterjal
Kruvi on ekstruuderi põhikomponent. Kruvimaterjalil peavad olema kõrge temperatuuritaluvus, kulumiskindlus, korrosioonikindlus, kõrge tugevus jne. Samuti peab sellel olema hea lõikejõudlus, väike jääkpinge pärast kuumtöötlust ja väike termiline deformatsioon.
Ekstruuderi kruvi materjalile kehtivad järgmised erinõuded:
①Kõrged mehaanilised omadused. Sellel peab olema piisav tugevus, et kohaneda kõrge temperatuuri ja kõrge rõhu töötingimustega ning pikendada kruvi kasutusiga.
② Hea mehaaniline töötlemine. Sellel peab olema parem lõikamis- ja kuumtöötlusjõudlus.
③ Hea korrosioonikindlus ja kulumisvastased omadused.
④ Materjale on lihtne hankida.