طراحی پیچ اکسترودر: انواع، هندسه و عملکرد

پیچ اکسترودر چیست و طراحی آن باید به چه چیزی برسد؟

پیچ اکسترودر جزء پردازشی چرخان در داخل بشکه است. در اکستروژن ترموپلاستیک، مواد اولیه را منتقل می‌کند، از ذوب و اختلاط پشتیبانی می‌کند و مواد را به سمت ابزارآلات پایین دست می‌رساند. الفاکسترودر پیچماشین است؛اکستروژن پیچفرآیند است. خرید جزء پیچ جایگزین درایو، گرمایش، سرمایش یا کنترل دستگاه نمی شود.

با تعیین مذاب و محصول مورد نظر، به جای یک عدد خروجی جدا شده، شروع کنید. یک هدف مفید یکنواختی مواد قابل قبول، کیفیت محصول، محدوده توان و محدودیت های عملیاتی را مشخص می کند. همچنین باید بیان کند که آیا کار ذوب گلوله های از پیش ترکیب شده، ترکیب مواد تشکیل دهنده، پردازش دوباره آسیاب یا حذف مواد فرار است.

طراحی جدید را از تغییر ماشین موجود جدا کنید

یک ماشین جدید آزادی بیشتری برای هماهنگ کردن پیچ، بشکه، درایو و سیستم تغذیه ارائه می دهد. یک جایگزین باید در یک پاکت نصب شده کار کند. قبل از تصمیم گیری در مورد نیاز به پروفیل متفاوت، وضعیت فعلی پیچ و بشکه را ثبت کنید: تعویض یک قطعه فرسوده و طراحی مجدد یک قطعه نامناسب، وظایف مهندسی متفاوتی هستند.

لوازم EJSپیچ های تغذیه اکستروژنبرای کاربردهای تک پیچ و دو پیچ خلاصه اولیه باید مشخص کند که جزء باید کدام معماری و وظیفه پردازشی را انجام دهد.

انواع پیچ های اکستروژن: معماری و عملکرد را به طور جداگانه طبقه بندی کنید

"تک پیچ"، "پیچ مانع" و "پیچ مخلوط کن" جنبه های مختلف یک طرح را توصیف می کنند. آنها سه انتخاب متقابل نیستند. یک پیچ اکستروژن منفرد ممکن است شامل بخش ذوب سد و میکسر پایین دست باشد.

تک و دوقلو تعداد پیچ ​​ها را توضیح می دهند

برای پیچ‌های دوقلو، چرخش هم‌زمان یا ضد چرخش، درهم‌شکن شدن یا عدم درهم‌تنیدگی، و هندسه موازی یا مخروطی را نیز ایجاد کنید. "موازی" به تنهایی به معنای چرخش مشترک نیست. لیست های EJSبشکه های تک پیچوبشکه های پیچ دوقلو موازیبه طور جداگانه؛ دسته محصول شروع یک مشخصات است، نه مشخصات کامل.

تعداد پرواز و ساخت مدولار به توضیحات خاص خود نیاز دارند

یک پیچ تک پرواز یک شروع مارپیچ دارد. این فقط نام دیگری برای اکسترودر تک پیچ نیست. به همین ترتیب، پیچ های دوقلو همگی مدولار نیستند. در طراحی مدولار، عناصر انتقال و اختلاط بر روی شفت های سازگار جمع می شوند. در طراحی یک تکه، پروفیل کار در بدنه پیچ ساخته می شود.

هندسه پیچ اکسترودر: ابعاد، پروازها و ویژگی های طراحی

نقشه پیچ باید محل اعمال هر بعد را مشخص کند. طول کلی، طول کار و طول داخل بشکه می تواند به مرزهای مختلف اشاره داشته باشد. همین مراقبت برای قطر اسمی، قطر پرواز موضعی و قطر ریشه مورد نیاز است.

راکتابچه راهنمای پردازنده های اکستروژن Dynisco، بخش 4ابعاد پیچ ​​و هندسه معمولی تک پیچ را نشان می دهد. کانال‌های عمیق‌تر حجم هندسی بیشتری را ارائه می‌کنند، اما خروجی قابل استفاده به پر کردن، ذوب شدن و جریان برگشتی ناشی از فشار نیز بستگی دارد. کانال های کم عمق تر رفتار برشی و پمپاژ را تغییر می دهند در حالی که حجم کانال را کاهش می دهند. هنگام تغییر عمق کانال، این افکت ها را با هم مرور کنید.

نسبت عمق فقط با مفروضاتش مفید است

برای یک پیچ معمولی ساده با گام و عرض کانال قابل مقایسه، عمق تغذیه تقسیم بر عمق اندازه گیری یک تقریب معمول برای نسبت تراکم هندسی است. به عنوان یک محاسبه ترسیمی گویا، D = 60 میلی متر با قطر ریشه 48 میلی متر و 56 میلی متر به ترتیب اعماق 6 میلی متر و 2 میلی متر را به دست می دهد: نسبت عمق 3:1.

این محاسبه افزایش فشار 3:1 را پیش‌بینی نمی‌کند، ذوب کامل را ثابت می‌کند یا فشرده‌سازی یک مانع یا پروفیل گام متغیر را تعریف نمی‌کند. بپرسید تامین کننده از کدام تعریف هندسی استفاده کرده است. مشروح را ببینیدراهنمای نسبت تراکم پیچ اکستروژنبرای تمایز بین نسبت عمق مناسب و مقایسه کانال-حجم کامل.

چگونه تغذیه، ذوب و اندازه گیری با هم کار می کنند

مدل سه منطقه ای آشنا یک پیچ معمولی پلاستیکی را توصیف می کند. این یک توضیح مفید در مورد عملکردهای فرآیند است، اما الزامی نیست که هر پیچ اکستروژن دارای سه بخش ثابت و با طول مساوی باشد.

تغذیه با مواد تحویل داده شده شروع می شود

گلوله ها، پودرها، پولک ها و آسیاب مجدد نامنظم شرایط تغذیه یکسانی را ندارند. چگالی ظاهری، قوام ذرات، پل زدن و گلوگاه تغذیه، همگی شایسته توجه هستند. تغییر مشخصات پایین دستی نمی تواند به طور قابل اعتمادی برای تامین مواد بالادستی کنترل نشده جبران کند.

دمای بشکه اندازه گیری دمای مذاب نیست

انتقال حرارت بشکه و کار مکانیکی هر دو بر تاریخچه حرارتی مواد تأثیر می گذارند. مشارکت آنها با شرایط عملیاتی تغییر می کند. هنگام مقایسه طرح ها از اندازه گیری دمای مذاب مناسب و مکان آن استفاده کنید. تطبیق نقطه تنظیم بخاری به تنهایی شرایط مذاب را نشان نمی دهد.

فشار و خروجی متعلق به مسیر جریان کامل است

پیچ در برابر مقاومت صفحه نمایش ها، آداپتورها، قالب ها و سایر تجهیزات پایین دستی عمل می کند. هنگام تشخیص خروجی کم، ترتیب نصب شده را ثبت کنید. نتیجه‌ای که با یک بسته صفحه تمیز و ابزار باز به‌دست می‌آید نباید به‌عنوان نرخ تولید مورد انتظار در برابر یک خط محدودتر ارائه شود.

بخش های مانع، اختلاط و تهویه وظایف مختلف را حل می کند

یک بخش عملکردی به یک کار اعلام شده و راهی برای بررسی اینکه آیا آن کار انجام شده است نیاز دارد. «اختلاط بهتر» ناقص است، مگر اینکه مختصر مشخص کند چه چیزی باید توزیع یا پراکنده شود، و اندازه‌گیری محصول چه بهبودی را نشان می‌دهد.

دستگاه های اختلاط می توانند هم کار توزیعی و هم کار پراکنده را انجام دهند. تعادل به هندسه و شرایط عملیاتی آنها بستگی دارد. نام طراحی به تنهایی برای رتبه بندی عملکرد کافی نیست. محدودیت‌های اضافی همچنین ممکن است دمای مذاب، تقاضای فشار و رفتار تمیز کردن را تغییر دهند.

تهویه به یک بشکه سازگار و تجهیزات پشتیبانی نیاز دارد. یک پروفیل پیچی نمی تواند دریچه ای را از طریق یک بشکه سوراخ نشده ایجاد کند و هواگیری به طور خودکار نیاز خشک شدن رزین را برطرف نمی کند. دستورالعمل های پردازش تامین کننده مواد را بررسی کنید.

برای مقایسه دقیق تر، از راهنمای EJS استفاده کنیدمانع در مقابل پیچ های معمولیومیکسرهای پیچ مادوک، آناناس و ساکستون.

طراحی پروفیل دو پیچ: عناصر، توالی و ترکیب

برای یک سیستم دو پیچ مدولار، پیکربندی به معنای انتخاب عناصر سازگار و قرار دادن آنها در یک توالی عمدی است. همچنین به معنای بررسی ارتباط آن توالی با موقعیت های تغذیه، افزودن مایع، تهویه و تخلیه است.

راهنمای عملکرد پیچ ​​NC State Extensionانتقال، ورز دادن، معکوس و عناصر دیگر را به همراه اثرات آنها بر اختلاط و جریان توصیف می کند. بحث آن شامل پردازش غذا و خوراک و کدهای عنصر خاص تجهیزات است. این اصول به توضیح پیکربندی کمک می کنند. کدهای نمونه آن استاندارد جهانی پیچ پلاستیکی نیستند.

یک بلوک ورز دادن را به عنوان بخشی از یک دنباله بخوانید

عرض دیسک، زاویه تلوتلو، جهت انتقال و طول بلوک باید همراه با سرعت، توان عملیاتی، پر شدن موضعی و عناصر مجاور بررسی شوند. از قوانین جهانی مانند "دیسک گسترده تر همیشه پراکندگی بهتری می دهد" اجتناب کنید. سوال مفید این است که این توالی خاص باید چه حالت مادی و رفتار جریانی ایجاد کند.

عناصر معکوس یا محدودکننده ممکن است شدت پر شدن و پردازش بالادست را افزایش دهند، اما بر فشار و تقاضا نیز تأثیر می‌گذارند. افزودن محدودیت‌های بیشتر مسیری رایگان برای اختلاط قوی‌تر نیست.

قبل از کپی کردن نمایه، سازگاری را تأیید کنید

دو عنصر با قطر بیرونی اسمی یکسان ممکن است رابط های شفت، نیازهای فاصله مرکزی، پروفیل ها یا ابعاد محوری متفاوتی داشته باشند. OEM یا قرارداد طراحی را برای هر کد بیان کنید. EJS هاصفحه محصول عنصر پیچاجزای انتقال، مخلوط کردن و ورز دادن را فهرست می کند. راراهنمای المنت دو پیچچک های جایگزینی آنها را با جزئیات بیشتری پوشش می دهد.

طراحی را با پلیمر، فرم خوراک و کار پردازش مطابقت دهید

"پیچ PE" یا "پیچ بازیافت" برای تصمیم نهایی طراحی بسیار گسترده است. درجه، اطلاعات ویسکوزیته، بسته افزودنی، شکل خوراک و شرایط را شناسایی کنید. بیان کنید که آیا پرکننده ها یا الیاف به گلوله های از پیش ترکیب شده می رسند یا باید در طول اکستروژن ترکیب شوند. اینها وظایف پردازشی متفاوتی هستند.

هندسه منتشر شده را در محدوده مادی آن بخوانید

یک مثال مفید این استراهنمای پردازش اکستروژن Ultramid BASF، صفحه 7. برای پردازش فیلم Ultramid که در آنجا بحث شد، پیچ های بازدار یا سه بخش با طول های 24 تا 32 D، گام ثابت 1 D و نسبت تراکم 3:1 تا 3.5:1 را توصیف می کند. همچنین عمق پرواز را به قطر و ویسکوزیته مذاب وابسته می کند.

درس مهندسی رابطه بین هندسه و شرایط مادی است. این ارقام محدودیت پذیرش برای هر درجه پلی آمید، هر ترموپلاستیک یا هر ماشین موجود نیست. قبل از انتخاب ابعاد، راهنمایی پردازش را برای درجه واقعی دریافت کنید و هرگونه عدم تطابق با تجهیزات نصب شده را برطرف کنید.

طراحی در محدوده بشکه، درایو و پایین دست

یک پیچ جایگزین باید دو تست را انجام دهد: باید مناسب باشد و باید با موفقیت پردازش شود. تطبیق قطر اسمی فقط به بخش کوچکی از اولین آزمایش مربوط می شود.

• بشکه و رابط ها:مشخصات و شرایط سوراخ، طول موثر، اتصال درایو، هندسه انتهایی، دهانه تغذیه و محل پورت را تأیید کنید.
• پاکت مکانیکی:حد مجاز سرعت، گشتاور، رانش و فشار را از اطلاعات مربوط به ماشین بدست آورید. آنها را از قطر پیچ استنتاج نکنید.
• پاکت حرارتی و پایین دست:بررسی قابلیت خنک کننده، اندازه گیری دما، تغییر صفحه نمایش، پمپ های ذوب و ابزار. مشخص کنید کدام مؤلفه نقطه عملیاتی پیشنهادی را محدود می کند.

چگونه می توانم به درخواست تعویض پیچ نزدیک شوم

این رویکرد یک طراحی مجدد را متمرکز نگه می دارد. اگر یک خطای سیستم تغذیه، افت تولید را توضیح می‌دهد، قبل از اینکه یک پروفیل پیچ جدید را به عنوان راه‌حل درمان کنید، آن عیب را اصلاح کنید.

چگونه مواد و پیچ اکسترودر بر عملکرد طراحی تأثیر می گذارد

هندسه و انتخاب سطح کار باید با هم بررسی شوند. مواد پایه پایه ساختاری پیچ را فراهم می کند. سطح یا ساختار مقاوم در برابر سایش باید متناسب با تماس آن با پلیمر، مواد افزودنی و بشکه جفت گیری باشد.

صفحه خوراک پیچ EJS گزینه های نیترید، دو فلزی، سخت شده و روکش کروم را فهرست می کند. این طیفی از ساختارهای موجود است، نه شواهدی مبنی بر اینکه هر گزینه برای هر وظیفه ای مناسب است. تعیین نام مواد، محل درمان، ابعاد نهایی و الزامات بازرسی توافق شده برای جزء واقعی را تعریف کنید. راراهنمای مواد پیچ ​​و بشکه EJSسوالات انتخابی را توضیح می دهد.

مکانیسم های سایش را از علائم تشخیص دهید

مواد ساینده، شرایط خورنده و تماس ناخواسته فلزی نیاز به بررسی های مختلف دارد. مواد سخت تر انحراف یا شکاف عملکردی نادرست را اصلاح نمی کند. تطبیق پیچ و بشکه نیز مفیدتر از انتخاب هر سطح کار به طور مستقل است.

مشکلات سایش پیچ اکسترودر ممکن است در کنار کاهش خروجی، تغییر بار یا تحویل مذاب ناپایدار ظاهر شود، اما هیچ یک از این علائم به خودی خود سایش را ثابت نمی کند. وضعیت پیچ / بشکه اندازه گیری شده را با نقشه و خط پایه تولید کنترل شده مقایسه کنید. راراهنمای اندازه گیری سایش و تعویضفرآیند بازرسی را پوشش می دهد.

قطر بیرونی اندازه گیری شده پیچ فرسوده را به عنوان ابعاد اسمی جدید کپی نکنید. هدف طراحی اصلی، سایش فعلی و هرگونه طراحی مجدد پیشنهادی را در مشخصات جدا کنید.

ارزیابی عملکرد پیچ ​​با داده های تولید قابل مقایسه

یک مقایسه منصفانه نیاز به یک پنجره تعریف شده مواد و تولید، الزامات کیفیت مشترک و یک مرز اندازه گیری واضح دارد. یک خط پایه را در شرایط قابل مقایسه نگه دارید، سپس طرح پیشنهادی را در محدوده عملیاتی مورد نظر آزمایش کنید. تنظیمات تغییر یافته را ضبط کنید تا هر طرح با موفقیت اجرا شود.

خروجی محصول قابل قبول را جدا از بازده ناخالص اندازه گیری کنید. شامل دمای واقعی مذاب، فشار و تغییرات، بار درایو، رد و بررسی محصول که انگیزه تغییر است. مکان های حسگر، قانون تثبیت، فاصله نمونه برداری و مدت زمان آزمایش را ثبت کنید تا مهندس دیگری بتواند نتایج را تفسیر کند.

یک مثال کارآمد: تولید بیشتر به طور خودکار انرژی ویژه کمتری ندارد

اگر من یک ارزیابی طراحی مجدد پیچ ​​را رهبری می کردم، قبل از آزمایش روی مواد، الزامات کیفیت، پنجره ضبط و مرز اندازه گیری الکتریکی توافق می کردم. در غیر این صورت، دو مجموعه داده جذاب ممکن است مشاغل مختلف را توصیف کنند.

یک مقایسه گویا و در حال اجرا را در نظر بگیرید. طراحی A به طور متوسط ​​80 کیلووات ورودی الکتریکی و 200 کیلوگرم در ساعت محصول قابل قبول است. طراحی B به طور متوسط ​​96 کیلووات و 240 کیلوگرم در ساعت در همان مرز اندازه گیری و الزامات کیفی است. اینها مقادیر فرضی برای محاسبه هستند.

هر دو طرح 0.40 کیلووات ساعت به ازای هر کیلوگرم محصول قابل قبول در آن مرز مصرف می کنند. من نتیجه را افزایش تولید توصیف می کنم، نه صرفه جویی 20 درصدی انرژی. برای یک پنجره ضبط که بر حسب ساعت اندازه گیری می شود، محاسبه معادل کل انرژی الکتریکی بر حسب کیلووات ساعت تقسیم بر جرم قابل قبول بر حسب کیلوگرم است.

سپس دمای ذوب واقعی، تغییرات فشار، بار درایو و ضایعات را بررسی می کنم. یک نقطه خروجی بالاتر که از حد توافق شده حرارتی یا مکانیکی تجاوز می کند صرفاً به این دلیل که نرخ جرم بیشتر است عبور نمی کند. اگر کنتور انرژی شامل بخاری های بشکه ای، خنک کننده یا وسایل کمکی است، آن بارها را شناسایی کنید. نتیجه را دوباره به عنوان انرژی مکانیکی شفت پیچ علامت ندهید.

آزمایش منتشر شده چه چیزی را می تواند مشخص کند

کلی، براون و کوتس سه هندسه تک پیچی را بررسی کردند که LDPE تجاری را با سرعت های مختلف پردازش می کردند.تأثیر هندسه پیچ بر پروفیل دمای مذاب در اکستروژن تک پیچ. چکیده گزارش می‌دهد که هندسه تأثیر بیشتری بر میدان‌های دمای مذاب در توان عملیاتی بالاتر دارد، و این که یک پیچ مانع با میکسر Maddock به ذوب بهتری نسبت به پیچ‌های تک پرواز در شرایط مطالعه دست می‌یابد.

که از ارزیابی هندسه همراه با نقطه عملیاتی پشتیبانی می کند. این یک درصد بهبود جهانی ایجاد نمی کند یا همان نتیجه را برای پلیمر یا ماشین دیگری ثابت نمی کند. شبیه سازی و مطالعات منتشر شده به شکل گیری یک طرح پیشنهادی کمک می کند. آزمایش تولید توافق شده تعیین می کند که آیا طرح ارائه شده با کار خاص مطابقت دارد یا خیر.

هدف طراحی را به خلاصه ای تبدیل کنید که سازنده می تواند از آن استفاده کند

یک پرس و جو مفید به سازنده اجازه می دهد هم تغییر پیشنهادی و هم نحوه بررسی آن را توضیح دهد. بسته ای ارسال کنید که مواد، ماشین، هندسه و معیارهای پذیرش را به هم متصل کند.

1. مواد و خوراک:درجه، فرمولاسیون، فرم خوراک، آماده سازی مربوطه و تنوع مجاز.
2. هدف پردازش:محدوده خروجی قابل قبول، الزامات محصول، عیوب مشاهده شده و سوابق عملیاتی فعلی.
3. ماشین آلات و قطعات نصب شده:معماری، OEM/مدل، نقشه های موجود، اندازه گیری های سوراخ، رابط ها، پورت ها و محدودیت های عملیاتی تایید شده.
4. پروفایل پیشنهادی:مرزهای طول کار، بخش های عملکردی ابعادی، اعماق محلی، هندسه پرواز و هر قرارداد ترخیص.
5. مواد و ساخت:تعیین توافق شده فولاد، ساخت و ساز سطح کار، مکان های تصفیه، ابعاد وضعیت نهایی و طرح بازرسی.
6. تایید:بازنگری نقشه، سوابق بازرسی اجزا و یک طرح آزمایشی تولید با اندازه‌گیری‌ها و معیارهای قبولی/شکست.

پذیرش جزء را از اعتبار سنجی تولید جدا کنید

گواهی مواد و گزارش ابعادی به این پاسخ می‌دهد که آیا جزء مطابق با الزامات مواد و طراحی مشخص شده است یا خیر. آنها به خودی خود نرخ تولید، مصرف انرژی یا کیفیت محصول را ثابت نمی کنند. برعکس، یک دوره تولید موفق جایگزین بازرسی های توافق شده قطعات نمی شود.

اطلاعات محصول EJS بیان می کند که بشکه های پیچ عرضه شده شامل یک گزارش بازرسی و گواهی مواد است. در مورد بازنگری نقشه مربوطه و محتوای گزارش برای قطعات سفارش داده شده توافق کنید. هر گونه نمونه برداری اضافی، آزمایش آزمایشگاهی یا پذیرش فرآیند متعلق به محدوده کتبی است.

سوالات متداول