inside banner Ninh sơn

XILANH - TRỤC VÍT VÀ NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý KHI THIẾT KẾ.

1. TỔNG QUAN VỀ XILANH VÀ TRỤC VÍT

Xilanh và trục vít  là các thành phần tích hợp. Chúng hoạt động cùng nhau để làm dẻo và phun nhựa nóng chảy vào khuôn. Trục vít quay bên trong Xilanh, trộn và làm nóng vật liệu nhựa cho đến khi đạt đến trạng thái nóng chảy. Khi nhựa đã đủ dẻo, trục vít tiến lên, đẩy nhựa nóng chảy qua vòi phun (nozzle) vào khoang khuôn.

Xilanh chứa trục vít, cung cấp môi trường được kiểm soát cho quá trình hóa dẻo, đảm bảo nhiệt độ và áp suất nhựa đồng nhất. Bài viết này cung cấp tổng quan chi tiết về vít và thùng đúc phun, bao gồm các lưu ý khi chọn sử dụng và thiết kế của chúng.

2. VAI TRÒ CỦA XILANH VÀ TRỤC VÍT TRONG ÉP PHUN

Chức năng chính của trục vít là làm tan chảy và vận chuyển nhựa qua xilanh bằng cách áp dụng nhiệt và áp suất cơ học. Vùng cấp liệu, vùng nén và vùng định lượng. Mỗi vùng có vai trò cụ thể trong việc xử lý nhựa từ trạng thái rắn sang trạng thái nóng chảy đồng nhất trước khi phun.
 
Xilanh bao bọc trục vít và duy trì kiểm soát nhiệt độ thông qua các vùng được gia nhiệt. Điều này đảm bảo nhựa được nóng chảy đồng đều khi được trục vít truyền tải. Bất kỳ sự mài mòn hoặc hư hỏng nào của xilanh, trục vít, bộ đầu trục vít, đầu phun đều có thể dẫn đến sự xuống cấp của vật liệu, gia nhiệt không đều và chất lượng chi tiết kém.

3. THIẾT KẾ TRỤC VÍT

Thiết kế trục vít phải được tùy chỉnh dựa trên vật liệu được xử lý và ứng dụng cụ thể. Trục vít phù hợp có thể cải thiện đáng kể tính đồng nhất của quá trình nóng chảy, thông lượng và hiệu quả quy trình tổng thể. Sau đây là một số cân nhắc thiết kế chính:

Kích thước và đường kính trục vít

Đường kính của trục vít (D) có liên quan chặt chẽ đến thể tích nhựa. Mối quan hệ này được định nghĩa như sau:
 
Thể tích nhựa (V) = 1/4π × D² × (Hành trình phun) × 0,85
 
Nói chung, bình phương đường kính trục vít (D²) tỷ lệ nghịch với áp suất phun tối đa. Đường kính trục vít lớn hơn làm tăng tốc độ phun, có thể được biểu thị như sau:
 
Tốc độ phun (Q) = 1,29 × D² × Hm × Nr × 60 / 1000 (kg/giờ)
 
Trong đó:
 
Nr là tốc độ đẩy trục vít.
D là đường kính trục vít,
Hm là chiều sâu đỉnh răng tới chân trục vít,
Tỷ lệ L/D (Tỷ lệ chiều dài trên đường kính)
Tỷ lệ L/D là tỷ lệ giữa chiều dài làm việc của trục vít và đường kính của trục vít. Tỷ lệ L/D cao hơn thường cải thiện quá trình dẻo hóa vì nó cho phép có nhiều thời gian hơn để trộn và nấu chảy. Đối với các vật liệu chịu nhiệt như PC và POM, tỷ lệ L/D từ 22:1 đến 24:1 được khuyến nghị. Đối với các vật liệu nhạy cảm với nhiệt, tỷ lệ L/D ngắn hơn (từ 14:1 đến 18:1) giúp tránh quá nhiệt và làm vật liệu bị phân hủy.
 
Tỷ lệ nén
Tỷ lệ nén đề cập đến tỷ lệ độ sâu của rãnh  trục vít trong vùng cấp liệu so với độ sâu trong vùng định lượng. Tỷ lệ nén cao hơn làm tăng mật độ vật liệu và cải thiện chất lượng nóng chảy, đồng thời giúp đẩy không khí bị giữ lại ra ngoài.
 
Đối với nhựa không kết tinh, cần có vùng nén dài hơn để tránh tắc nghẽn vì vật liệu có thể không co lại đủ nhanh về thể tích. Trong trường hợp nhựa kết tinh, thường chiếm khoảng 25% chiều dài trục vít, các vật liệu cụ thể như nylon yêu cầu vùng nén ngắn hơn khoảng 15%. Đối với các vật liệu có độ nhớt cao, chống cháy, vùng này có thể kéo dài đến 40–50% chiều dài trục vít.
 
Tối ưu hóa các thông số vận hành
Ngoài thiết kế trục vít, các thông số vận hành của quy trình ép phun ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng dẻo hóa và sản phẩm cuối cùng. Dưới đây là các thông số chính cần xem xét:
 
Tốc độ trục vít
Tốc độ quay của trục vít ảnh hưởng đến lực cắt tác dụng lên nhựa trong các rãnh trục vít, từ đó ảnh hưởng đến quá trình dẻo hóa. Đối với các trục vít nhỏ hơn, tốc độ cao hơn có thể làm tăng hiệu quả dẻo hóa, trong khi đối với các trục vít lớn hơn, tốc độ quá cao có thể dẫn đến nóng chảy không đều và nhiệt ma sát quá mức. Thông thường, tốc độ trục vít được duy trì trong khoảng từ 100 đến 150 vòng/phút. Đối với các vật liệu nhạy nhiệt như PVC, tốc độ bề mặt phải được giữ dưới 0,5 m/giây để ngăn ngừa sự phân hủy.
 
Áp suất ngược
Áp suất ngược trong quá trình định lượng làm tăng mật độ và tính đồng nhất của nhựa nóng chảy, đồng thời giúp loại bỏ các hạt chưa nóng chảy. Tuy nhiên, áp suất ngược quá cao có thể gây ra sự phân hủy ở nhựa nhạy nhiệt, trong khi áp suất ngược không đủ có thể dẫn đến bọt khí trong sản phẩm cuối cùng. Áp suất ngược phải được điều chỉnh theo vật liệu để tối ưu hóa chất lượng nóng chảy và đảm bảo quá trình phun trơn tru.
 
Nhiệt độ gia nhiệt
Nhiệt độ gia nhiệt của trục vít và thùng ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái nóng chảy của nhựa. Cài đặt nhiệt độ thường phải thấp hơn một chút so với điểm nóng chảy của nhựa để tránh quá nhiệt. Đối với các vật liệu dạng tinh thể như PE và PP, kiểm soát nhiệt độ theo từng phân đoạn đảm bảo các vùng khác nhau của trục vít được gia nhiệt phù hợp, trong khi các vật liệu nhạy nhiệt như PVC cần kiểm soát chính xác hơn để ngăn ngừa phân hủy.

Nhiệt độ của từng loại nhựa

Tỷ lệ L/D

Tỷ lệ L/D cao hơn giúp vật liệu được nạp đồng đều hơn nhưng cũng có thể dẫn đến quá nhiệt của nhựa. Đối với nhựa có độ ổn định nhiệt tốt, có thể sử dụng trục vít dài hơn để tăng cường trộn mà không có nguy cơ bị cháy. Ngược lại, đối với nhựa nhạy nhiệt, nên sử dụng trục vít ngắn hơn hoặc thiết kế vít không có ren ở đầu.

4. THIẾT KẾ XILANH VÀ NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý

Xilanh phải được làm từ vật liệu bền có khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất cao, đồng thời chống mài mòn và ăn mòn.

Thành phần vật liệu

Trục vít và xilanh đúc phun thường được làm từ vật liệu hiệu suất cao có thể chịu được nhiệt độ và áp suất cao liên quan đến quá trình đúc. Các vật liệu phổ biến bao gồm SACM645, SKD61 và các thành phần lưỡng kim như gốc Fe, gốc Niken và cacbua vonfram. Các vật liệu này có khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và độ cứng cao, đảm bảo tuổi thọ dài và hiệu suất nhất quán.

Đường kính bên trong của xilanh phải khớp chính xác với đường kính bên ngoài của trục vít (3%) để đảm bảo vừa khít và ngăn vật liệu rò rỉ. Xilanh cũng được chia thành các vùng khác nhau, mỗi vùng có một bộ phận gia nhiệt riêng để kiểm soát nhiệt độ của vật liệu khi di chuyển qua xilanh.

Thấm nitơ và mạ crom

Để tăng cường độ bền của trục vít và xilanh, người ta thường áp dụng các phương pháp xử lý bề mặt như thấm nitơ và mạ crom. Thấm nitơ làm tăng độ cứng của lớp bề mặt, thường đạt độ sâu vỏ là 0,45-0,7mm, trong khi mạ crom tạo ra lớp bảo vệ có độ sâu là 0,025-0,10mm. Các phương pháp xử lý này cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn, kéo dài tuổi thọ của các bộ phận.

Bảo trì và kiểm tra trục vít và xilanh ép phun

Bảo trì và kiểm tra thường xuyên các trục vít và xilanh ép phun là điều cần thiết để ngăn ngừa hao mòn sớm và đảm bảo hiệu suất nhất quán. Các nhiệm vụ bảo trì chính bao gồm:

  • Vệ sinh : Thường xuyên vệ sinh trục vít và xilanh để loại bỏ bất kỳ nhựa hoặc chất gây ô nhiễm còn sót lại nào có thể ảnh hưởng đến chất lượng nóng chảy.
  • Kiểm tra : Kiểm tra trục vít và thùng xem có dấu hiệu mòn, nứt hoặc ăn mòn không. Thay thế các bộ phận bị mòn kịp thời để tránh thời gian chết và các vấn đề về chất lượng sản phẩm.
  • Bôi trơn : Đảm bảo trục vít và nòng được bôi trơn thích hợp để giảm ma sát và mài mòn.

Phần kết luận

Trục vít và xilanh đúc phun là các thành phần thiết yếu của quy trình đúc phun , và thiết kế và bảo trì của chúng rất quan trọng để đạt được chất lượng sản phẩm đồng nhất và giảm thời gian chết. Bằng cách hiểu thành phần vật liệu, xử lý bề mặt, thiết kế trục vít và thiết kế xilanh, cũng như tuân theo các mẹo thực tế về bảo trì, kiểm soát nhiệt độ và xử lý vật liệu, các nhà sản xuất có thể tối ưu hóa hiệu suất của máy đúc phun và sản xuất các sản phẩm nhựa chất lượng cao.