Конструкция экструзионного шнека и цилиндра: повышение качества и постоянства продукции

Экструзия — популярный производственный процесс для создания широкого спектра продуктов, таких как пластиковые пленки, трубы и профили. Процесс включает плавление и формование сырья с помощью нагретой бочки и вращающегося шнека. Шнек отвечает за плавление и транспортировку материала к штампу, который формирует из него конечный продукт.

Проектирование и процесс производства экструзионных шнеков и цилиндров являются решающим фактором в обеспечении высококачественной и стабильной продукции. Здесь мы обсудим, как геометрия и свойства материала экструзионных шнеков и цилиндров могут повлиять на конечный продукт.

Геометрия винта

Геометрия шнека играет решающую роль в определении производительности процесса экструзии. Конструкция шнека должна быть адаптирована к конкретному используемому материалу и желаемому конечному продукту. Существуют различные типы винтовых конструкций, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Наиболее распространенной конструкцией шнека является однозаходный трехзонный шнек, включающий зону подачи, зону сжатия и зону дозирования. Зона подачи отвечает за транспортировку сырья в экструдер, а зона сжатия сжимает и плавит материал. Зона дозирования отвечает за создание давления и гомогенизацию материала.

Другой конструкцией шнека является барьерный шнек, включающий в себя перегородку, разделяющую секции подачи и дозирования. Такая конструкция может быть полезна для материалов, требующих более высокого смешивания или давления, что приводит к повышению качества продукции.

Исследование, проведенное кафедрой полимерной инженерии Технологического университета Амиркабира в Иране, показало, что изменение конструкции шнека с однозаходного на двухзаходный привело к улучшению качества конечного продукта на 16,8%, повышению его однородности и уменьшенная пористость.

Свойства материала

Свойства материала шнека и цилиндра являются решающими факторами, определяющими качество конечного продукта. Материал должен обладать высокой износостойкостью, жаростойкостью и низким коэффициентом трения. Такие материалы, как нитридная сталь или биметаллические покрытия, обычно используются для повышения износостойкости и снижения трения.

Исследование, проведенное исследователями Индийского технологического института в Мумбаи, показало, что использование биметаллического покрытия на поверхности винта повышает износостойкость на 60% и снижает коэффициент трения на 25%, что приводит к улучшению качества продукции и снижению энергопотребления.

Геометрия ствола

Геометрия ствола также является важным фактором, определяющим качество и консистенцию конечного продукта. Конструкция ствола должна быть оптимизирована для обеспечения равномерного распределения температуры и эффективного плавления материала. Наиболее распространенной конструкцией ствола является гладкоствольный ствол с внутренними элементами нагрева и охлаждения. Охлаждающие элементы необходимы для предотвращения перегрева и разрушения материала, что может привести к получению некачественной продукции.

Исследование, проведенное исследователями Неаполитанского университета имени Федерико II в Италии, показало, что использование рифленого ствола со спиральным каналом привело к снижению перепада давления на 28% и улучшению механических свойств конечного продукта на 17%.