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我們知道,注塑機的注射量、注射壓力、注射速率、塑化能力、合模面積、合模力、開合模速度、空循環(huán)時間等參數(shù)是設(shè)計、制造、購置和使用注射機的主要技術(shù)參數(shù)。今天我們就來了解一下注塑機的螺桿長度與注射行程之間的關(guān)系。乍看,兩者沒有關(guān)系,其實存在微妙的“質(zhì)與量”的關(guān)系,其比率是個質(zhì)的尺度。
螺桿的長度,一般不用長度,而用相對於直徑的長度來衡量。這樣,不同直徑的螺桿亦可比較長度。這個長度叫長徑比,以L/D代表。螺桿長度當(dāng)然只算有螺紋的部份。更準(zhǔn)確的算法是算到料斗的中線,稱之為有效長度或有效長徑比。
一臺注塑機通常有三條螺桿可選,稱為A、B、C螺桿,直徑分別為小、中(標(biāo)準(zhǔn))、大。它們的長徑比為22、20、18左右。
溫度不均
已塑化塑料叫熔融,儲在螺桿的頂端,準(zhǔn)備下次注射時使用。理想的熔融是溫度均勻的。但一般情況事實并非如此。由於加熱瓦并非360°包圍著料筒,而是有個缺口,因此環(huán)向溫度不均勻。加熱瓦的熱量由外傳內(nèi),加上熔融傳熱不良,所以徑向溫度不均勻。
塑化時,螺桿隨著後退。有效長度因此逐漸降低。加料行程(注射行程)越大,有效長度變化越大,軸向的溫度亦越不均勻。熟悉擠出機的讀者都知道擠出螺桿是不往後退的。因此,擠出的熔融是沒有軸向溫差的。若熔融溫度相差15°C,成品的外觀、機械性能等都不會平均。多腔的模具更會產(chǎn)生腔與腔之間的成品差異,甚至一腔不滿,一腔飛邊,況且此情況沒有規(guī)律。
要改善這情況,注射行程應(yīng)設(shè)計為B螺桿直徑的4倍。有效長徑比的變化亦因此為4。這樣的話,注射行程便是A螺桿直徑的4.4倍,亦是C螺桿直徑的3.7倍。徑向溫差以A螺桿,C螺桿最小。
增加長徑比
增加長徑比會降低軸向溫差,原因是螺桿長了,塑料要多轉(zhuǎn)幾圈才跑到螺桿的末端。攪拌多了,溫度便更均勻。在注射行程不變的情況下,螺桿越長,“注射行程÷螺桿長度”下降,故軸向溫差亦下降。而B螺桿若能有22的長徑比,當(dāng)然比20的長徑比佳。
總的來說,注射行程大或螺桿長徑比短的設(shè)計,注射重量會大,但熔融軸向溫度不均勻,只適合要求不高的單腔制品用。而限制了注射行程及螺桿長徑比大的設(shè)計,則保障了多腔制品的質(zhì)量。
介紹一下螺桿選用吧:PA6/66/46/6T專用螺桿
PA為低粘度結(jié)晶性塑料,高溫、熔融速度快,自潤滑性好,流動性好,屬水性易流涎,溫度敏感易冷頭、吸濕性大易卡住加料段螺槽,著色難。
此專用螺桿壓縮比大,止逆精密,混色效果好,進(jìn)料量穩(wěn)定、塑化效率高,排氣效果好。一般取中間或大直徑螺桿進(jìn)行加工,在成型PA、PP、TPE等結(jié)晶型低粘度塑料效果好. 也可成型一般塑料。但對于PC、PMMA、阻燃ABS等高粘度及熱穩(wěn)定性差的塑料不適用(中段溫度過高、分解),成型POM有必要電鍍硬鉻。噴嘴頭恒溫加熱,且必要附加防流涎裝置。
現(xiàn)在來給大家介紹兩種經(jīng)常用的螺桿:
PC/ABS專用螺桿
PC為高粘度非結(jié)晶性塑料,流動性差,長時間受熱易分解,加料扭矩大,熔點高,易滯塞,高料溫、高壓力注射,料溫調(diào)節(jié)范圍較窄,工藝性調(diào)節(jié)難度大。螺桿通常采用高合金鋼全硬化處理,這樣能夠有效承受高扭力、高壓力沖擊,耐磨耗,表面電鍍或做滲氮處理,增加其耐腐蝕性,平滑無孔隙以減少表面粘附和降解,細(xì)部結(jié)構(gòu)作打磨拋光處理,滯留效應(yīng)能夠有效防止,同時低剪切設(shè)計,發(fā)熱小。一般取中小直徑螺桿,因此在成型PC、ABS PC、PP-R、阻燃ABS等原材料時易采用這種螺桿。同時對于像PMMA普通制品,同時對色差要求不明顯的塑料制品也可采用。選取大的長徑比。加料段長,均化段短,壓縮比適中。塑化效果好的話采用屏蔽型過膠頭。
對于要求在塑料中加色粉或色母,選用此螺桿時必須對其進(jìn)行改進(jìn),比如:加裝混煉環(huán)。但對于像超薄精密成型塑料制品,提建議螺桿直徑再改小,長改短,以提升射出壓力,或加裝氮氣增壓裝置以提升注射的速度來彌補。
PMMA專用螺桿
作為PMMA材料它有以下的注塑特性:高粘度,非結(jié)晶性塑料,質(zhì)性強韌,加料扭矩大,難熔融,易滯塞,剪切敏感易降解,流動性稍差,料溫在220℃到260℃左右、高壓力注射,料溫調(diào)節(jié)范圍寬,工藝性較好。
其塑料制品的要求相當(dāng)高,或透明度不夠,銀紋等,對螺桿的要求主要體現(xiàn)就是要壓縮比較大,采用高合金鋼全硬化處理,有效承受高扭力、高壓力沖擊,表面電鍍或鍍硬鉻用以減少表面粘附和降解,塑化要求均勻及效果好,同時混色也要好,同時要采用低剪切設(shè)計以降低溫度,防止原料降解。螺桿的直徑選擇一般取中間直徑,但是如果要成型PMMA、PP-R、PC、阻ABS等材料同時有混色要求的也可采用。