Ekstruuderin ruuvisuunnittelu: tyypit, geometria ja suorituskyky

Mikä on suulakepuristimen ruuvi ja mitä sen suunnittelun pitäisi saavuttaa?

Suulakepuristimen ruuvi on pyörivä käsittelykomponentti tynnyrin sisällä. Termoplastisessa suulakepuristuksessa se kuljettaa raaka-ainetta, tukee sulatusta ja sekoitusta ja toimittaa materiaalia kohti loppupään työkaluja. Aruuviekstruuderion kone;ruuvipuristuson prosessi. Ruuvikomponentin ostaminen ei korvaa koneen käyttölaitetta, lämmitystä, jäähdytystä tai säätimiä.

Aloita määrittämällä haluttu sulate ja tuote yksittäisen lähtönumeron sijaan. Hyödyllinen tavoite määrittelee hyväksyttävän materiaalin tasaisuuden, tuotteen laadun, läpimenoalueen ja käyttörajat. Siinä tulee myös mainita, onko työ valmiiksi sekoitettujen pellettien sulattamista, ainesosien lisäämistä, uudelleenjauheen käsittelyä tai haihtuvien aineiden poistamista.

Erota uusi malli olemassa olevan koneen muutoksesta

Uusi kone tarjoaa enemmän vapautta koordinoida ruuvia, piippua, vetoa ja syöttöjärjestelmää. Korvaavan kirjekuoren on toimittava asennetun kirjekuoren sisällä. Kirjaa muistiin ruuvin ja piipun nykyinen kunto ennen kuin päätät, tarvitaanko eri profiilia: kuluneen osan vaihtaminen ja sopimattoman osan uudelleensuunnittelu ovat eri suunnittelutehtäviä.

EJS-tarvikkeetekstruusiosyöttöruuvityksi- ja kaksiruuvisovelluksiin. Aloitusohjeessa tulee määrittää, mitä arkkitehtuuria ja prosessointitehtävää komponentin tulee palvella.

Ekstruusioruuvityypit: Luokittele arkkitehtuuri ja toiminta erikseen

"Yksi ruuvi", "sulkuruuvi" ja "sekoitusruuvi" kuvaavat suunnittelun eri puolia. Ne eivät ole kolme toisensa poissulkevaa vaihtoehtoa. Yksi ekstruusioruuvi voi sisältää sekä sulkusulatusosan että alavirran sekoittimen.

Yksi ja kaksi kuvaavat ruuvien lukumäärää

Määritä kaksoisruuveille myös samansuuntainen tai vastakkainen pyörimissuunta, risteytys tai ei-kiinnitys ja yhdensuuntainen tai kartiomainen geometria. "Rinnakkais" ei yksinään tarkoita yhdessä pyörimistä. EJS-listatyksiruuvit tynnyritjarinnakkaiset kaksoisruuvipiiputerikseen; tuoteluokka on määrittelyn alku, ei täydellinen spesifikaatio.

Lentojen määrä ja modulaarinen rakenne tarvitsevat omat kuvauksensa

Yksisuuntaisessa ruuvissa on yksi kierteinen käynnistys; se ei ole vain yksi ruuvipuristimen toinen nimi. Samoin kaksoisruuvit eivät ole kaikki modulaarisia. Modulaarisessa rakenteessa kuljetus- ja sekoituselementit kootaan yhteensopiville akseleille. Yksiosaisessa mallissa työprofiili valmistetaan ruuvin runkoon.

Ekstruuderin ruuvigeometria: mitat, lennot ja suunnitteluominaisuudet

Ruuvipiirustuksessa tulee määrittää, missä kutakin mittaa sovelletaan. Kokonaispituus, työpituus ja pituus piipun sisällä voivat viitata eri rajoihin. Samaa huolellisuutta tarvitaan nimellishalkaisijan, paikallisen lentohalkaisijan ja juuren halkaisijan suhteen.

TheDynisco Extrusion Processors Handbook, osa 4kuvaa ruuvin mittoja ja tavanomaista yksiruuvigeometriaa. Syvemmät kanavat tarjoavat enemmän geometristä tilavuutta, mutta käyttökelpoinen teho riippuu myös täytöstä, sulatuksesta ja paineohjatusta takaisinvirtauksesta. Matalammat kanavat muuttavat leikkaus- ja pumppauskäyttäytymistä ja vähentävät samalla kanavan tilavuutta. Tarkista nämä tehosteet yhdessä, kun muutat kanavan syvyyttä.

Syvyyssuhde on hyödyllinen vain sen oletuksilla

Yksinkertaiselle tavanomaiselle ruuville, jolla on vertailukelpoinen nousu ja kanavan leveys, syöttösyvyys jaettuna mittaussyvyydellä on yleinen geometrisen puristussuhteen likiarvo. Havainnollistavana piirustuslaskelmana D = 60 mm juuren halkaisijalla 48 mm ja 56 mm antaa syvyydet 6 mm ja 2 mm: syvyyssuhde 3:1.

Tämä laskelma ei ennusta 3:1 paineen nousua, osoita täydellistä sulamista tai määrittele esteen tai muuttuvan nousun profiilin puristusta. Kysy mitä geometristä määritelmää toimittaja käytti. Katso yksityiskohtainensuulakepuristusruuvin puristussuhteen opaskätevän syvyyssuhteen ja täyden kanavan äänenvoimakkuuden vertailun välillä.

Kuinka syöttö, sulatus ja mittaus toimivat yhdessä

Tuttu kolmivyöhykemalli kuvaa tavanomaista plastisoivaa yksiruuvia. Se on hyödyllinen selitys prosessin toiminnoista, mutta ei vaadita, että jokaisessa ekstruusioruuvissa on kolme kiinteää, samanpituista osaa.

Ruokinta alkaa tosiasiallisesti toimitetusta materiaalista

Pelletit, jauhe, hiutaleet ja epäsäännöllinen jauhatus eivät esitä samoja ruokintaolosuhteita. Bulkkitiheys, hiukkaskonsistenssi, siltaus ja syöttökurkku ansaitsevat kaikki huomion. Loppupään profiilin muutos ei voi luotettavasti kompensoida hallitsematonta ylävirran materiaalin syöttöä.

Tynnyrin lämpötila ei ole sulamislämpötilan mittaus

Sekä tynnyrin lämmönsiirto että mekaaninen työ vaikuttavat materiaalin lämpöhistoriaan. Niiden osuus muuttuu toimintaolosuhteiden mukaan. Käytä sopivaa sulamislämpötilamittausta ja sen sijaintia, kun vertaat malleja; lämmittimen asetusarvojen yhteensopivuus yksinään ei osoita vastaavia sulamisolosuhteita.

Paine ja teho kuuluvat koko virtausreitille

Ruuvi toimii seulojen, sovittimien, muottien ja muiden alavirran laitteiden vastusta vastaan. Kirjaa ylös asennettu järjestely, kun diagnosoit alhaisen tehon. Puhtaalla seulapaketilla ja avoimilla työkaluilla saatua tulosta ei pidä esittää odotettuna tuotantomääränä rajoittavampaa linjaa vastaan.

Este-, sekoitus- ja tuuletusosat ratkaisevat erilaisia ​​tehtäviä

Toiminnallinen osa tarvitsee todetun työn ja tavan tarkistaa, onko työ tehty. "Parempi sekoitus" on epätäydellinen, ellei esittelyssä ilmoita, mitä tulee levittää tai hajauttaa ja mikä tuotteen mittaus osoittaa parannusta.

Sekoituslaitteet voivat suorittaa sekä hajautus- että hajotustyötä; tasapaino riippuu niiden geometriasta ja käyttöolosuhteista. Suunnittelun nimi ei yksin riitä arvioimaan suorituskykyä. Lisärajoitukset voivat myös muuttaa sulatuslämpötilaa, paineen tarvetta ja puhdistuskäyttäytymistä.

Tuuletus vaatii yhteensopivan piipun ja tukilaitteet. Ruuviprofiili ei voi luoda tuuletusaukkoa portaamattoman tynnyrin läpi, eikä tuuletus automaattisesti poista hartsin kuivumisvaatimusta. Tarkista materiaalintoimittajan käsittelyohjeet.

Tarkempia vertailuja varten käytä EJS-oppaitaeste verrattuna tavanomaisiin ruuveihinjaMaddock-, ananas- ja Saxton-ruuvisekoittimet.

Kaksoisruuviprofiilisuunnittelu: elementit, järjestys ja sekoitus

Modulaarisessa kaksoisruuvijärjestelmässä konfigurointi tarkoittaa yhteensopivien elementtien valintaa ja niiden sijoittamista tarkoitukselliseen järjestykseen. Se tarkoittaa myös sen tarkistamista, miten tämä sekvenssi liittyy syöttö-, nesteen lisäys-, tuuletus- ja tyhjennysasentoihin.

NC State Extensionin ruuvitoimintojen opaskuvaa kuljetusta, vaivaamista, käänteistä ja muita elementtejä sekä niiden vaikutuksia sekoitukseen ja virtaukseen. Sen keskustelussa käsitellään elintarvikkeiden ja rehujen käsittelyä sekä laitekohtaisia ​​elementtikoodeja. Nämä periaatteet auttavat selittämään kokoonpanon; sen esimerkkikoodit eivät ole universaaleja muoviruuvistandardeja.

Lue vaivauslohko osana sarjaa

Levyn leveys, porraskulma, kuljetussuunta ja lohkon pituus on tarkistettava yhdessä nopeuden, suorituskyvyn, paikallisen täytön ja viereisten elementtien kanssa. Vältä yleisiä sääntöjä, kuten "leveämpi levy antaa aina paremman hajonnan". Hyödyllinen kysymys on, mikä materiaalin tila ja virtauskäyttäytyminen tämän tietyn sekvenssin tulee tuottaa.

Käänteiset tai rajoittavat elementit voivat lisätä ylävirran täyttö- ja käsittelyintensiteettiä, mutta ne vaikuttavat myös paineeseen ja lisäävät kysyntää. Lisärajoitusten lisääminen ei ole ilmainen tie vahvempaan sekoitukseen.

Varmista yhteensopivuus ennen profiilin kopioimista

Kahdella elementillä, joilla on sama nimellinen ulkohalkaisija, voi olla erilaiset akseliliitännät, keskietäisyysvaatimukset, profiilit tai aksiaalimitat. Ilmoita jokaiselle koodille OEM- tai piirustuskäytäntö. EJS:truuvielementtien tuotesivuluettelee kuljetus-, sekoitus- ja vaivauskomponentit; thekaksoisruuvielementin ohjainkattaa tarkemmin niiden vaihtotarkastukset.

Yhdistä malli polymeeri-, syöttömuoto- ja käsittelytyöhön

"PE-ruuvi" tai "kierrätysruuvi" on liian leveä lopulliselle suunnittelupäätökselle. Tunnista laatu, viskositeettitiedot, lisäainepakkaus, rehumuoto ja kunto. Ilmoitetaan, saapuvatko täyteaineet tai kuidut esisekoitetuissa pelleteissä vai onko ne sisällytettävä ekstruusion aikana; nämä ovat erilaisia ​​käsittelytehtäviä.

Lue julkaistu geometria sen materiaalialueen sisällä

Hyödyllinen esimerkki onBASF:n Ultramid-ekstruusiokäsittelyopas, sivu 7. Siinä käsiteltyä Ultramid-kalvon käsittelyä varten se kuvaa sulku- tai kolmiosaisia ​​ruuveja, joiden pituus on 24–32 D, vakionousu 1 D ja puristussuhteet 3:1–3,5:1. Se tekee myös lentosyvyyden riippuvaiseksi halkaisijasta ja sulatteen viskositeetista.

Tekniikan oppitunti käsittelee geometrian ja materiaaliolosuhteiden suhdetta. Nämä luvut eivät ole hyväksyntärajoja jokaiselle polyamidilaadulle, jokaiselle termoplastiselle tai jokaiselle olemassa olevalle koneelle. Hanki käsittelyohjeet todellista laatua varten ja korjaa mahdolliset epäsuhta asennetun laitteen kanssa ennen mittojen valitsemista.

Suunnittelu piippu-, käyttö- ja loppupään rajoissa

Vaihtoruuvin on läpäistävä kaksi testiä: sen on sovittava ja sen on käsiteltävä onnistuneesti. Nimellishalkaisijan sovittaminen koskee vain pientä osaa ensimmäisestä testistä.

• Tynnyri ja liitännät:tarkista porausprofiili ja kunto, tehollinen pituus, vetoliitäntä, päätygeometria, syöttöaukko ja porttien sijainnit.
• Mekaaninen kirjekuori:saa sallitut nopeuden, vääntömomentin, työntövoiman ja paineen rajat soveltuvista konetiedoista. Älä päättele niitä ruuvin halkaisijan perusteella.
• Lämpö- ja loppupää:tarkastele jäähdytyskykyä, lämpötilan mittausta, näytön vaihtoa, sulatuspumppuja ja työkaluja. Tunnista, mikä komponentti rajoittaa ehdotettua toimintapistettä.

Miten suhtautuisin ruuvinvaihtopyyntöön

Tämä lähestymistapa pitää uudelleensuunnittelun keskittyneenä. Jos syöttöjärjestelmän vika selittää tuotantohäviön, korjaa vika ennen kuin käytät uutta ruuviprofiilia.

Miten materiaalit ja ekstruuderin ruuvin kuluminen vaikuttavat suunnittelun suorituskykyyn

Geometria ja työpinnan valinta tulee tarkastella yhdessä. Pohjamateriaali muodostaa ruuvin rakenteellisen perustan; pinnan tai kulutusta kestävän rakenteen tulee sopia kosketukseensa polymeerin, lisäaineiden ja liitostynnyrin kanssa.

EJS:n syöttöruuvisivulla on listattu nitridi-, bimetalli-, karkaistu- ja kromivaihtoehdot. Tämä on valikoima käytettävissä olevia rakenteita, ei todisteita siitä, että jokainen vaihtoehto sopii kaikkiin tehtäviin. Määritä varsinaiselle komponentille materiaalinimitys, käsittelypaikka, lopulliset mitat ja sovitut tarkastusvaatimukset. TheEJS-ruuvi- ja piippumateriaaliopasselittää valintakysymykset.

Erota kulumismekanismit oireista

Hankaavat ainesosat, syövyttävät olosuhteet ja tahaton metallikosketus vaativat erilaisia ​​tutkimuksia. Kovempi materiaali ei korjaa kohdistusvirheitä tai väärää käyttörakoa. Ruuvin ja piipun sovittaminen on myös hyödyllisempää kuin jokaisen työpinnan valitseminen erikseen.

Suulakepuristimen ruuvin kulumisongelmia saattaa ilmetä tehon pienenemisen, kuormituksen muuttumisen tai epävakaan sulatteen mukana, mutta mikään näistä oireista ei todista kulumista itsestään. Vertaa mitattua ruuvin/tynnyrin kuntoa piirustukseen ja valvottuun tuotannon perusviivaan. Thekulumisen mittaus- ja vaihto-opaskattaa tarkastusprosessin.

Älä kopioi kuluneen ruuvin mitattua ulkohalkaisijaa uudeksi nimellismittaksi. Erottele alkuperäinen suunnittelutarkoitus, nykyinen kuluminen ja mahdolliset tekniset muutokset.

Arvioi ruuvin suorituskyky vertailukelpoisten tuotantotietojen avulla

Reilu vertailu vaatii määritellyn materiaali- ja tuotantoikkunan, yhteiset laatuvaatimukset ja selkeän mittarajan. Pidä perusviiva vertailukelpoisissa olosuhteissa ja testaa sitten ehdotettua rakennetta suunnitellulla toiminta-alueella. Tallenna kaikki muutetut asetukset, jotta jompikumpi malli toimisi onnistuneesti.

Mittaa hyväksyttävä tuotetuotanto erillään bruttomäärästä. Sisällytä todellinen sulamislämpötila, paine ja vaihtelu, käyttökuorma, hylkyt ja muutoksen taustalla olleet tuotetarkastukset. Tallenna anturien sijainnit, stabilointisääntö, näytteenottoväli ja kokeilun kesto, jotta toinen insinööri voi tulkita tulokset.

Toimiva esimerkki: enemmän tuotantoa ei ole automaattisesti pienempi ominaisenergia

Jos johtaisin ruuvin uudelleensuunnittelun arviointia, sopisin materiaalista, laatuvaatimuksista, tallennusikkunasta ja sähkömittarajan rajasta ennen koetta. Muuten kaksi houkuttelevaa tietojoukkoa voivat kuvata erilaisia ​​​​töitä.

Harkitse havainnollistavaa tasaista vertailua. Suunnitelman A keskimääräinen sähköteho on 80 kW ja hyväksyttävä tuote 200 kg/h. Suunnitelman B keskiarvot ovat 96 kW ja 240 kg/h samoilla mittausrajoilla ja laatuvaatimuksilla. Nämä ovat laskennan oletettuja arvoja.

Molemmat mallit kuluttavat 0,40 kWh kilogrammaa kohden hyväksyttävää tuotetta tuon rajan sisällä. Kuvailisin tulosta lisääntyneeksi tuotannolle, ei 20 %:n energiansäästöksi. Tunteissa mitatun tallennusikkunan osalta ekvivalenttilaskenta on kokonaissähköenergia kilowattitunteina jaettuna hyväksyttävällä massalla kilogrammoina.

Tarkistaisin sitten todellisen sulamislämpötilan, paineen vaihtelun, käyttökuorman ja romun. Korkeampi lähtöpiste, joka ylittää sovitun lämpö- tai mekaanisen rajan, ei mene läpi vain siksi, että massanopeus on suurempi. Jos energiamittarissa on tynnyrilämmittimet, jäähdytys tai apulaitteet, tunnista nämä kuormat; Älä merkitse tulosta uudelleen ruuvi-akselin mekaaniseksi energiaksi.

Mitä julkaistu testaus voi osoittaa

Kelly, Brown ja Coates tutkivat kolmea yksiruuvin geometriaa, jotka prosessoivat kaupallista LDPE:tä eri nopeuksillaRuuvin geometrian vaikutus sulamislämpötilaprofiiliin yksiruuvipuristuksessa. Tiivistelmä kertoo, että geometrialla oli suurempi vaikutus sulamislämpötilakenttiin suuremmalla teholla ja että Maddock-sekoittimella varustetulla este-flight-ruuvilla saavutettiin parempi sulaminen kuin yksipoistoisilla ruuveilla tutkimusolosuhteissa.

Se tukee geometrian arviointia yhdessä toimintapisteen kanssa. Se ei vahvista yleistä parannusprosenttia tai todista samaa tulosta toiselle polymeerille tai koneelle. Simulaatiot ja julkaistut tutkimukset auttavat laatimaan suunnitteluehdotuksen; sovittu tuotantotesti määrittää, vastaako toimitettu suunnittelu tiettyä työtä.

Tee suunnittelutarkoituksesta lyhyt, jota valmistaja voi käyttää

Hyödyllinen tiedustelu antaa valmistajalle mahdollisuuden selittää ehdotetun muutoksen ja sen, kuinka se tarkistetaan. Lähetä paketti, joka yhdistää materiaalin, koneen, geometrian ja hyväksymiskriteerit.

1. Materiaali ja rehu:laatu, koostumus, rehumuoto, asiaankuuluva valmistus ja sallittu vaihtelu.
2. Käsittelykohde:hyväksyttävä tehoalue, tuotevaatimukset, havaitut viat ja nykyiset käyttötiedot.
3. Kone ja asennetut osat:arkkitehtuuri, OEM/malli, saatavilla olevat piirustukset, porausmitat, liitännät, portit ja tarkistetut toimintarajat.
4. Ehdotettu profiili:työskentelypituusrajat, mitoitetut toiminnalliset osat, paikalliset syvyydet, lentogeometria ja kukin välyskäytäntö.
5. Materiaalit ja valmistus:sovittu teräsnimitys, työpinnan rakenne, käsittelypaikat, loppukunnon mitat ja tarkastussuunnitelma.
6. Vahvistus:piirustustarkistus, komponenttien tarkastuspöytäkirjat ja tuotanto-koesuunnitelma, jossa on mittaukset ja hyväksyntä/hylätty kriteerit.

Erota komponenttien hyväksyminen tuotannon validoinnista

Materiaalitodistus ja mittaraportti vastaavat, täyttääkö komponentti sille asetetut materiaali- ja piirustusvaatimukset. Ne eivät sinänsä todista tuotantonopeutta, energian käyttöä tai tuotteiden laatua. Toisaalta yksi onnistunut tuotantoajo ei korvaa sovittuja komponenttitarkastuksia.

EJS:n tuotetiedoissa todetaan, että toimitetut ruuvipiiput sisältävät tarkastusraportin ja materiaalitodistuksen. Sovi tilattujen osien piirustustarkistus ja raportoi sisältö. Kaikki lisänäytteenotto, laboratoriokokeet tai prosessin hyväksyntä kuuluvat kirjalliseen soveltamisalaan.

Usein kysytyt kysymykset