Bagaimana desain struktural tong sekrup kerucut mempengaruhi kualitas dan efisiensi ekstrusi plastik?

Di bidang pemrosesan ekstrusi plastik, desain struktural tong sekrup kerucut Sebagai komponen inti secara langsung menentukan stabilitas proses ekstrusi, kualitas leleh dan efisiensi produksi. Dengan meningkatnya permintaan pasar untuk produk plastik berkinerja tinggi, mengoptimalkan desain tong sekrup kerucut telah menjadi kunci untuk meningkatkan daya saing perusahaan.
1. Rasio kompresi dan kedalaman utas: Inti dari keseragaman lelehan
Rasio kompresi sekrup kerucut (rasio kedalaman alur sekrup antara bagian umpan sekrup dan bagian pengukuran) adalah parameter inti yang mempengaruhi kualitas leleh. Rasio kompresi yang lebih tinggi dapat meningkatkan efek geser dan pencampuran material dalam alur sekrup, meningkatkan plastisisasi seragam rantai polimer, dan mengurangi generasi partikel yang tidak dihapus. Namun, rasio kompresi yang terlalu tinggi akan menyebabkan peningkatan tekanan pada tong, meningkatkan konsumsi energi, dan mempercepat keausan sekrup. Misalnya, ketika memproses plastik rekayasa viskositas tinggi (seperti PC, PA), desain rasio kompresi progresif (seperti 3: 1 hingga 2.5: 1) tidak hanya dapat menghindari degradasi yang disebabkan oleh suhu leleh yang terlalu tinggi, tetapi juga meningkatkan kepadatan leleh.
Selain itu, desain bertahap dari kedalaman utas secara langsung mempengaruhi distribusi laju geser. Area alur dangkal (bagian pengukuran) meningkatkan fluiditas lelehan melalui geser tinggi, sedangkan area alur yang dalam (bagian makan) memastikan stabilitas pengangkutan padat. Jika desain gradien tidak masuk akal, itu dapat menyebabkan refluks leleh atau overheating lokal, mengurangi akurasi dimensi produk yang diekstrusi.
2. Rasio Aspek dan Bidang Suhu: Titik keseimbangan antara efisiensi dan konsumsi energi
Rasio aspek (l/d) dari sekrup kerucut adalah kunci untuk menentukan waktu tinggal material dan efisiensi plastisisasi. Sekrup yang lebih lama (L/D> 25) dapat memperpanjang waktu pemanasan material dan cocok untuk memproses bahan dengan stabilitas termal yang buruk (seperti PVC), tetapi akan secara signifikan meningkatkan biaya peralatan dan konsumsi energi. Sebaliknya, sekrup pendek (L/D <20) dapat mengurangi konsumsi energi, tetapi dapat menyebabkan cacat permukaan produk karena plastisisasi yang tidak lengkap.
Kontrol terkoordinasi bidang suhu juga penting. Desain pemanasan yang dikategorikan dari tong kerucut perlu sesuai dengan karakteristik geometris sekrup. Misalnya, suhu yang lebih rendah digunakan di bagian pemberian makan untuk mencegah bahan melelehkan dan menempel sebelum waktunya, sementara suhu secara bertahap meningkat di bagian kompresi dan bagian pengukuran untuk memastikan plastisisasi yang cukup. Penggunaan teknologi kontrol suhu dinamis (seperti algoritma PID) dapat mengurangi fluktuasi suhu leleh dan mengontrol perbedaan suhu dalam ± 1,5 ° C, sehingga menghindari warping produk atau retak yang disebabkan oleh tegangan termal.
3. Kemampuan beradaptasi material: Memperluas umur dan mengurangi biaya perawatan
Proses pengolahan permukaan laras sekrup kerucut (seperti nitriding dan penyemprotan paduan bimetal) secara langsung mempengaruhi ketahanan aus dan ketahanan korosi. Misalnya, ketika memproses plastik yang diperkuat yang mengandung serat kaca, penggunaan lapisan tungsten karbida (WC) dapat memperpanjang umur sekrup lebih dari 30%, sambil mengurangi perubahan pitch yang disebabkan oleh keausan dan mempertahankan tekanan ekstrusi yang stabil. Selain itu, pemilihan material dari lapisan barel (seperti baja boron atau paduan nikel suhu tinggi) perlu mencocokkan korosivitas bahan yang diproses untuk menghindari kontaminasi leleh karena reaksi kimia.
Desain struktural dari tong sekrup kerucut perlu menemukan keseimbangan dalam optimasi multi-objektif: ia harus memenuhi standar kualitas leleh yang tinggi dan meminimalkan konsumsi dan biaya energi. Dengan mempopulerkan teknologi simulasi (seperti CFD dan analisis elemen hingga), prediksi kinerja sekrup yang akurat melalui pemodelan digital telah menjadi tren industri.