Quais são os segmentos do parafuso?

Quando o material avança ao longo do parafuso, ele sofre mudanças de temperatura, pressão, viscosidade, etc. Essa mudança é diferente ao longo de todo o comprimento do parafuso. De acordo com as características variáveis ​​do material, o parafuso pode ser dividido em uma seção de alimentação (alimentação), uma seção de compressão e uma seção de compressão. seção e seção de homogeneização.
①. Plásticos e três estados dos plásticos
Existem duas categorias de plásticos: termofixos e termoplásticos. Depois que o plástico termofixo é moldado e solidificado, ele não pode ser aquecido e derretido para moldagem. Os produtos formados a partir de plásticos termoplásticos podem ser reaquecidos e derretidos para formar outros produtos.
À medida que a temperatura muda, os plásticos termoplásticos produzem mudanças de três estados: estado vítreo, estado altamente elástico e estado de fluxo viscoso. À medida que a temperatura muda repetidamente, os três estados mudam repetidamente.
a. Diferentes características do polímero fundem em três estados:
Estado vítreo - o plástico apresenta-se como um sólido rígido; a energia cinética térmica é pequena, a força intermolecular é grande e a deformação é contribuída principalmente pela deformação do ângulo de ligação; a deformação se recupera instantaneamente após a remoção da força externa, que é uma deformação elástica geral.
Estado altamente elástico – o plástico aparece como uma substância semelhante à borracha; a deformação é contribuída pelo alongamento conformacional das macromoléculas causado pela orientação do segmento da cadeia, e o valor da deformação é grande; a deformação pode ser restaurada após a remoção da força externa, mas depende do tempo, o que é uma deformação altamente elástica.
Estado de fluxo viscoso - o plástico aparece como um fundido altamente viscoso; a energia térmica intensifica ainda mais o movimento relativo de deslizamento das moléculas da cadeia; a deformação é irreversível e pertence à deformação plástica
b. Processamento de plástico e três estados do plástico:
Os plásticos podem ser usinados quando estão no estado vítreo. No estado altamente elástico, pode ser esticado e processado, como trefilagem, extrusão, moldagem por sopro e termoformação. No estado de fluxo viscoso, pode ser processado por revestimento, rotomoldagem e moldagem por injeção.
Quando a temperatura for superior ao estado de fluxo viscoso, o plástico se decomporá termicamente e, quando a temperatura for inferior ao estado vítreo, o plástico se tornará quebradiço. Quando a temperatura do plástico é superior ao estado de fluxo viscoso ou inferior ao estado vítreo, o plástico termoplástico tende a ser seriamente deteriorado e destruído, portanto, essas duas áreas de temperatura devem ser evitadas durante o processamento ou uso de produtos plásticos.
②. Parafuso de três estágios
Existem três estados físicos do plástico na extrusora - estado vítreo, estado altamente elástico e estado de fluxo viscoso. Cada estado possui requisitos diferentes para a estrutura do parafuso.
c. Para se adaptar às exigências dos diferentes estados, a rosca da extrusora é normalmente dividida em três seções:
Seção de alimentação L1 (também chamada de seção de transporte sólido)
Seção de fusão L2 (chamada seção de compressão)
Seção de homogeneização L3 (chamada seção de dosagem)
Isso é comumente conhecido como parafuso de três estágios. O processo de extrusão do plástico nessas três etapas é diferente.
A função da seção de alimentação é enviar o material fornecido da moega para a seção de compressão. O plástico geralmente permanece em estado sólido durante o movimento e é parcialmente derretido devido ao calor. O comprimento da seção de alimentação varia de acordo com o tipo de plástico, podendo começar não muito longe da tremonha e terminar em 75% do comprimento total do copo roscado.
De modo geral, os polímeros cristalinos extrudados são os mais longos, seguidos pelos polímeros amorfos duros, e os polímeros amorfos macios são os mais curtos. Como a seção de alimentação não produz necessariamente compressão, o volume da ranhura do parafuso pode permanecer inalterado. O tamanho do ângulo da hélice tem maior impacto na capacidade de alimentação desta seção, o que na verdade afeta a produtividade da extrusora. Normalmente, o ângulo espiral dos materiais em pó é de cerca de 30 graus, o que apresenta a maior produtividade. O ângulo espiral de materiais quadrados deve ser de cerca de 15 graus, e o ângulo espiral de materiais esféricos deve ser de cerca de 17 graus.
Principais parâmetros do parafuso na seção de alimentação:
O ângulo da hélice ψ é geralmente de 17 graus a 20 graus.
A profundidade da ranhura do parafuso H1 é calculada com base na taxa de compressão geométrica ε do parafuso após a determinação da profundidade da ranhura do parafuso na seção de homogeneização.
O comprimento L1 da seção de alimentação é determinado pela fórmula empírica:
Para polímero amorfo L1=(10%-20%)L
Para polímero cristalino L1=(60%-65%)L
A função da seção de compressão (seção de migração) é compactar o material, converter o material de sólido em fundido e eliminar o ar do material; para se adaptar ao empurrar o gás do material de volta para a seção de alimentação, compactando o material e reduzindo o volume do material quando ele derrete. Devido ao seu pequeno tamanho, esta seção do parafuso deve produzir maior cisalhamento e compressão do plástico. Por esse motivo, o volume do canal do parafuso costuma ser reduzido gradativamente, e o grau de redução é determinado pela taxa de compressão do plástico (gravidade específica do produto/gravidade específica aparente do plástico). A taxa de compressão não está apenas relacionada à taxa de compressão do plástico, mas também ao formato do plástico. O pó tem uma gravidade específica pequena e muito ar incorporado, por isso requer uma taxa de compressão maior (até 4 ~ 5), enquanto os pellets têm apenas 2,5 ~ 3.
O comprimento da seção de compressão está relacionado principalmente ao ponto de fusão e outras propriedades do plástico. Plásticos com ampla faixa de temperatura de fusão, como o cloreto de polivinila, que começa a derreter acima de 150 graus, possuem a seção de compressão mais longa, atingindo 100% do comprimento total do parafuso (tipo gradiente), e o polietileno com faixa estreita de temperatura de fusão (baixa polietileno de densidade 105 ~ 120 graus, polietileno de alta densidade (125 ~ 135 graus), etc., a seção de compressão é de 45 ~ 50% do comprimento total do parafuso para a maioria dos polímeros com uma faixa de temperatura de fusão muito estreita, como; poliamida, a seção de compressão tem apenas um passo de comprimento.
Parâmetros principais do parafuso da seção de fusão:
Taxa de compressão ε: geralmente refere-se à taxa de compressão geométrica, que é a relação entre o volume da primeira ranhura na seção de alimentação da rosca e o volume da última ranhura na seção de homogeneização.
ε=(Ds-H1)H1/(Ds-H3)≈H1/H3
Na fórmula, H1 - a profundidade da primeira ranhura do parafuso na seção de alimentação
H3--Profundidade do último sulco na seção de homogeneização
O comprimento da seção de fusão L2 é determinado pela fórmula empírica:
Para polímero amorfo L2=55%~65%L
Para polímeros cristalinos L2=(1-4)Ds
A função da seção de homogeneização (seção de medição) é alimentar o material fundido no cabeçote da máquina em volume constante (quantidade quantitativa) e pressão constante para formá-lo na matriz. O volume do canal da seção de homogeneização é tão constante quanto o da seção de alimentação. Para evitar que os materiais fiquem retidos no canto morto da cabeça do parafuso e causem decomposição, a cabeça do parafuso é frequentemente projetada em um cone ou semicírculo; a seção homogeneizadora de alguns parafusos é uma haste com superfície totalmente lisa chamada cabeça de torpedo, mas também existem outras gravadas. Ranhurado ou fresado em padrões. A cabeça do torpedo tem a função de agitar e controlar o material, eliminando o fenômeno de pulsação durante o fluxo e aumentando a pressão do material, reduzindo a espessura da camada de material, melhorando a condição de aquecimento e melhorando ainda mais a eficiência de plastificação do parafuso . Esta seção pode ser de 20 a 25% do comprimento total do parafuso.
Parâmetros importantes do parafuso na seção de homogeneização:
A profundidade da ranhura do parafuso H3 é determinada pela fórmula empírica H3=(0.02-0.06)Ds
O comprimento L3 é determinado pela seguinte fórmula L3=(20%-25%)L
d. De acordo com a teoria do transporte de massa fundida, existem quatro formas de fluxo de massa fundida na seção de homogeneização da rosca. O fluxo de material fundido na ranhura do parafuso é uma combinação destes quatro fluxos:
Fluxo direto - o fluxo de plástico fundido entre o cilindro e o parafuso ao longo da direção da ranhura em direção ao cabeçote da máquina.
Contrafluxo - a direção do fluxo é oposta ao fluxo direto, causada pelo gradiente de pressão causado pela resistência do cabeçote da máquina, placa porosa, placa de filtro, etc.
Fluxo cruzado - o fluxo do fundido ao longo da direção perpendicular à parede da rosca, afetando a mistura e a troca de calor do fundido durante o processo de extrusão.
Fluxo de vazamento - o refluxo formado no espaço entre o parafuso e o cilindro devido ao gradiente de pressão, ao longo da direção axial do parafuso.
2. A estrutura do parafuso comum
Os parafusos convencionais de três seções totalmente rosqueados podem ser divididos em três formas de acordo com as alterações no levantamento da rosca e na profundidade da ranhura:
(1) Parafuso de profundidade igualmente espaçado
A velocidade do parafuso de mudança de profundidade equidistante da profundidade da ranhura pode ser dividida em duas formas:
① Parafuso de gradiente equidistante: Um parafuso cuja profundidade se torna gradualmente menor desde a seção de alimentação até a última ranhura do parafuso na seção de homogeneização. Ao longo da seção de fusão mais longa, a profundidade do sulco torna-se gradualmente mais rasa.
② Parafuso de mutação isométrica: ou seja, a profundidade da ranhura do parafuso na seção de alimentação e na seção de homogeneização permanece inalterada, mas a profundidade da ranhura na seção de fusão torna-se subitamente mais rasa
(2) Parafuso de passo variável de profundidade constante
O parafuso de passo variável de profundidade constante significa que a profundidade da ranhura do parafuso permanece inalterada e o passo do parafuso torna-se gradualmente mais estreito desde a primeira ranhura do parafuso na seção de alimentação até o final da seção de homogeneização.
A característica do parafuso de passo variável de profundidade constante é que, devido à profundidade constante da ranhura do parafuso, a área da seção transversal do parafuso na porta de alimentação é maior e tem resistência suficiente, o que contribui para aumentar a velocidade de rotação, melhorando assim a produtividade. No entanto, o processamento do parafuso é difícil, o fluxo de refluxo do fundido é grande e o efeito de homogeneização é fraco, por isso raramente é usado.
(3) Parafuso de profundidade variável e passo variável
O parafuso de profundidade variável e passo variável refere-se a um parafuso cuja profundidade da ranhura e ângulo de levantamento da rosca mudam gradualmente desde o início da seção de alimentação até o final da homogeneização, ou seja, o levantamento da rosca torna-se gradualmente mais estreito de mais largo, e a ranhura do parafuso a profundidade torna-se gradualmente mais rasa a partir de mais profundo. Este parafuso possui as características dos dois parafusos anteriores, mas é difícil de usinar e raramente é usado.
3.Material do parafuso
O parafuso é um componente chave da extrusora. O material do parafuso deve ter características de resistência a altas temperaturas, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, alta resistência, etc. Ele também deve ter bom desempenho de corte, pequena tensão residual após tratamento térmico e pequena deformação térmica.
Para o material da rosca extrusora, existem os seguintes requisitos específicos:
①Altas propriedades mecânicas. Deve ter resistência suficiente para se adaptar às condições de trabalho de alta temperatura e alta pressão e aumentar a vida útil do parafuso.
② Bom desempenho de processamento mecânico. Deve ter melhor desempenho de corte e desempenho de tratamento térmico.
③Boa resistência à corrosão e propriedades antidesgaste.
④ Materiais fáceis de obter.