El Tornillo de la máquina de extrusión es el componente central del equipo de extrusión de plástico y asume tareas clave como el transporte, fusión, plastificación y homogeneización de materiales. La racionalidad de su diseño afecta directamente la calidad de extrusión, la eficiencia de la producción y el nivel de consumo de energía. Este artículo analizará la estructura, el principio de funcionamiento, la optimización del diseño y el mantenimiento del tornillo.

I. estructura básica y clasificación del tornillo

El Tornillo de la exprimidora suele serSección de alimentación, Sección de compresión (sección de fusión), Sección de medición (sección de homogeneización)Consta de tres partes, y las funciones de cada sección son las siguientes:

1. Sección de alimentación (zona de alimentación)
   • función: transporte de materiales sólidos (como granos o polvo) desde la tolva hasta la Sección de compresión.
   • Características del diseño: la ranura del tornillo tiene una mayor profundidad (generalmente entre el 15% y el 20% del diámetro del tornillo) para acomodar más materiales; El ancho del borde del tornillo es estrecho, lo que reduce la resistencia a la fricción con el material.
   • Aplicaciones típicasTransporte inicial de plásticos térmicos como PE y pp.
2. Zona de compresión
   • función: poco a poco, a través de la profundidad de la ranura de tornillo, el material se comprime, corta y se derrite para expulsar volátiles (como agua o aditivos).
   • Características del diseño: la profundidad de la ranura de tornillo disminuye lineal o no lineal, y la relación de compresión (la relación entre el volumen de la ranura de tornillo en la Sección de alimentación y el volumen de la ranura de tornillo en la Sección de medición) suele ser de 2: 1 a 5: 1.
   • Parámetros clave: el ángulo de compresión (tasa de cambio de profundidad de la ranura del tornillo) afecta la eficiencia de fusión, la Asamblea excesiva conduce a la descomposición del sobrecalentamiento del material, y la plastificación insuficiente si es demasiado pequeña.
3. Zona de medición
   • función: transportar el material fundido uniformemente a la nariz y establecer una presión y flujo estables.
   • Características del diseño: la profundidad de la ranura del tornillo es constante y poco profunda (generalmente entre el 5% y el 10% del diámetro del tornillo), y el ancho del borde del tornillo aumenta para aumentar la velocidad de Corte.
   • Optimizar la dirección: mejorar el efecto de homogeneización aumentando la longitud del tornillo o utilizando un tornillo de barrera.

Tipo de tornillo:

• Tornillo convencional: adecuado para la mayoría de los procesos plásticos universales (como pvc, pe).
• Tornillo de separación: establecer tornillos secundarios en la Sección de medición, separar el derretimiento de los materiales no fundidos y mejorar la calidad de la plastificación (comúnmente utilizados en plásticos de ingeniería como pa y pc).
• Tornillo de escape: establecer una Sección de escape después de la Sección de compresión para procesar materiales que contengan compuestos volátiles (como materiales reciclados).
• Tornillo de doble orden: combinando las ventajas de un solo tornillo y un doble tornillo, es adecuado para materiales de alto relleno o alta viscosidad (como materiales compuestos de madera y plástico).

II. principio de funcionamiento del tornillo

El proceso de extrusión se puede dividir en tres etapas:

1. Fase de transporte de sólidos
   • El material es impulsado por la rotación del tornillo en la Sección de alimentación y se mueve hacia adelante a lo largo de la ranura del tornillo para formar un "tapón sólido".
   • La eficiencia del transporte se ve afectada por la velocidad del tornillo, la profundidad de la ranura del tornillo y el coeficiente de fricción entre el material y el cilindro.
2. Fase de fusión
   • El material fue sometido a la doble acción del calentamiento del cilindro y el corte del tornillo en la Sección de compresión, y gradualmente cambió de estado sólido a Estado fundido.
   • La velocidad de fusión depende de los parámetros geométricos del tornillo (como la relación de compresión) y las condiciones del proceso (como la temperatura y la velocidad de rotación).
3. Fase de transporte de fusión
   • El material fundido se transporta uniformemente a la nariz en la Sección de medición y se forma en la forma de sección transversal requerida a través de un molde de Boca.
   • La presión de transporte se ajusta conjuntamente por la velocidad del tornillo, la resistencia de la nariz y la válvula de contrapresión.

3. puntos clave en el diseño del tornillo

1. Relación longitud - diámetro (l / d)
   • Definición: la relación entre la longitud efectiva del tornillo y el diámetro es generalmente de 20: 1 a 36: 1.
   • Impacto: cuanto mayor sea la relación longitud - diámetro, mayor será el tiempo de plastificación y mejor será el efecto de homogeneización, pero el consumo de energía y el costo aumentarán.
   • Sugerencias de selección:
     • Plásticos generales (como pe, pp): L / D = 20: 1 a 25: 1
     • Plásticos de ingeniería (como pa, pom): L / D = 25: 1 a 30: 1
     • Materiales de alto relleno (como plástico de calcio): L / D ≥ 30: 1
2. Relación de compresión
   • Definición: la relación entre el volumen de la ranura de tornillo en la Sección de alimentación y el volumen de la ranura de tornillo en la Sección de medición refleja el grado de compresión del material.
   • Impacto: una relación de compresión demasiado grande puede conducir fácilmente a la descomposición del sobrecalentamiento del material, y si es demasiado pequeña, la plastificación no es suficiente.
   • Valores típicos:
     • Plásticos sensibles al calor (como el pvc): relación de compresión = 1,5: 1 a 2: 1
     • Plásticos cristalinos (como pe, pp): relación de compresión = 2,5: 1 a 3,5: 1
3. Velocidad del tornillo
   • Rango: generalmente de 30 a 120rpm, el tornillo de alta velocidad puede alcanzar más de 300rpm.
   • Optimizar la dirección:
     • Aumentar la velocidad de rotación puede aumentar la producción, pero es necesario mejorar simultáneamente la eficiencia del enfriamiento (como el uso de cilindros refrigerados por aire o agua).
     • Evitar el sobrecalentamiento del corte del material debido a la velocidad excesiva (por ejemplo, la velocidad de rotación debe ser inferior a 60 RPM durante el procesamiento de pvc).
4. Selección de materiales
   • Cuerpo del tornillo:
     • Material convencional: 38crmoala (dureza ≥ 900hv después del tratamiento de nitrificación, excelente resistencia a la abrasión).
     • Material: tornillo bimetálico (la matriz es 42crmo, el borde del tornillo se superpone a la aleación stellite, y la vida útil aumenta de 3 a 5 veces).
   • Revestimiento de barril:
     • Material convencional: 45 acero (tratamiento cromado, rugosidad de la superficie ra ≤ 0,4 micras).
     • Material resistente al desgaste: recubrimiento de carburo de tungsteno a base de níquel (espesor de 0,2 a 0,5 mm, adecuado para el procesamiento de plásticos reforzados con fibra de vidrio).

IV. escenarios de aplicación del tornillo

1. Extrusión de tuberías
   • Requisitos: alta producción, baja fluctuación de temperatura de fusión.
   • Esquema de optimización: se adopta un tornillo de barrera + cilindro de máquina de clavos para mejorar la uniformidad de la plastificación.
2. Extrusión de película
   • Requisitos: alta resistencia a la fusión y bajo contenido de gel.
   • Esquema de optimización: aumentar la longitud de la Sección de medición (l / D ≥ 30: 1) y usarlo con un mezclador estático.
3. Extrusión de perfiles
   • Requisitos: baja tensión residual, alta estabilidad de tamaño.
   • Esquema de optimización: utilice un tornillo de baja relación de compresión (1.8: 1 a 2.2: 1) para reducir el calor de Corte.
4. Procesamiento de materiales reciclados
   • Requisitos: alta resistencia al desgaste y fuerte capacidad de escape.
   • Esquema de optimización: diseño de tornillo de doble etapa + Sección de escape, recubrimiento de cromo duro en la superficie del tornillo.

V. mantenimiento y optimización del tornillo

1. Mantenimiento diario
   • Limpiar regularmente los materiales residuales en la superficie del tornillo (especialmente los materiales de limpieza de poliolefinas deben lavarse antes de detener el motor).
   • Compruebe la brecha entre el tornillo y el cilindro (la brecha estándar es de 0,1 a 0,3 mm, que debe ajustarse o reemplazarse después del desgaste).
   • Monitorear la corriente eléctrica del motor principal, un aumento anormal puede indicar desgaste del tornillo o entrada de cuerpos extraños en el cilindro.
2. Diagnóstico de fallas
   • Disminución de la producción: comprobar si la Sección de alimentación está bloqueada o si el tornillo está desgastado, lo que resulta en una reducción de la eficiencia de transporte.
   • Defectos en la superficie del producto: como manchas focales y burbujas, puede ser que la Sección de medición se corte sobrecalentada o el escape no sea fluido.
   • Ruido anormal: el tornillo se frota con el cilindro o el rodamiento está dañado, por lo que debe detenerse inmediatamente para su revisión.
3. Dirección de actualización y transformación
   • Transformación de ahorro de energía: se adopta la tecnología de regulación de velocidad de conversión de frecuencia para ajustar dinámicamente la velocidad del tornillo de acuerdo con la carga.
   • Actualización inteligente: Instalar sensores de temperatura y presión para realizar el control de circuito cerrado del proceso de extrusión.
   • Diseño modular: desarrollar componentes de tornillo reemplazables rápidamente para satisfacer las necesidades de producción de múltiples variedades.