Extruderingsskruv och fatdesign: Förbättring av produkternas kvalitet och konsistens

Extrudering är en populär tillverkningsprocess för att skapa ett brett utbud av produkter som plastfilmer, rör och profiler. Processen går ut på att smälta och forma råvaror genom en uppvärmd tunna och en roterande skruv. Skruven är ansvarig för att smälta och transportera materialet till formen, som formar det till slutprodukten.

Design- och tillverkningsprocessen av extruderingsskruvar och -pipor är en avgörande faktor för att säkerställa högkvalitativa och konsekventa produkter. Här kommer vi att diskutera hur geometrin och materialegenskaperna hos extruderingsskruvar och trummor kan påverka slutprodukten.

Skruvgeometri

Skruvens geometri spelar en avgörande roll för att bestämma prestandan för extruderingsprocessen. Skruvens utformning bör skräddarsys efter det specifika material som används och den önskade slutprodukten. Det finns olika typer av skruvdesigner, var och en med sina fördelar och nackdelar.

Den vanligaste skruvkonstruktionen är den enkelflygande, trezonsskruven, som inkluderar matningszonen, kompressionszonen och doseringszonen. Matningszonen ansvarar för att transportera råmaterialet in i extrudern, medan kompressionszonen komprimerar och smälter materialet. Doseringszonen ansvarar för att skapa tryck och homogenisera materialet.

En annan skruvkonstruktion är spärrskruven, som inkluderar en spärröppning som separerar matnings- och doseringssektionerna. Denna design kan vara fördelaktig för material som kräver högre blandning eller tryck, vilket resulterar i produkter av bättre kvalitet.

En studie av Institutionen för polymerteknik vid Amirkabir University of Technology i Iran fann att en ändring av skruvens design från en enkelflygande till en dubbelflygande skruv resulterade i en 16,8 % förbättring av kvaliteten på slutprodukten, med bättre homogenitet och minskad porositet.

Materialegenskaper

Skruvens och cylinderns materialegenskaper är kritiska faktorer för att bestämma kvaliteten på slutprodukten. Materialet ska ha hög slitstyrka, hög temperaturstabilitet och låg friktionskoefficient. Material som nitridstål eller bimetalliska beläggningar används vanligtvis för att förbättra slitstyrkan och minska friktionen.

En studie av forskare vid Indian Institute of Technology i Mumbai fann att användningen av en bimetallisk beläggning på skruvens yta förbättrade slitstyrkan med 60 % och minskade friktionskoefficienten med 25 %, vilket resulterade i bättre produktkvalitet och minskad energiförbrukning.

fatgeometri

Tunngeometrin är också en viktig faktor för att bestämma kvaliteten och konsistensen hos slutprodukten. Fatdesignen bör optimeras för att säkerställa enhetlig temperaturfördelning och effektiv smältning av materialet. Den vanligaste pipdesignen är en slätborrad tunna med interna värme- och kylelement. Kylelementen är viktiga för att förhindra överhettning och nedbrytning av materialet, vilket kan resultera i produkter av dålig kvalitet.

En studie av forskare vid universitetet i Neapel Federico II i Italien fann att användning av en räfflad cylinder med en spiralformad kanal resulterade i en 28 % minskning av tryckfallet och en 17 % förbättring av slutproduktens mekaniska egenskaper.