Ekstruderskruedesign: typer, geometri og ytelse

Hva er en ekstruderskrue, og hva bør designen oppnå?

En ekstruderskrue er den roterende prosesseringskomponenten inne i fatet. Ved termoplastisk ekstrudering transporterer den råstoff, støtter smelting og blanding, og leverer materiale mot nedstrømsverktøyet. ENskruekstruderer maskinen;skruekstruderinger prosessen. Kjøp av skruekomponenten erstatter ikke maskinens drift, oppvarming, kjøling eller kontroller.

Start med å definere ønsket smelte og produkt, i stedet for et isolert utgangsnummer. Et nyttig mål spesifiserer akseptabel materialuniformitet, produktkvalitet, gjennomstrømningsområde og driftsgrenser. Det skal også angis om jobben er å smelte ferdig sammensatte pellets, inkludere ingredienser, bearbeide maling eller fjerne flyktige stoffer.

Skille et nytt design fra en eksisterende maskinendring

En ny maskin gir større frihet til å koordinere skrue, tønne, driv og matesystem. En erstatning må fungere innenfor en installert konvolutt. Registrer gjeldende skrue- og løpstilstand før du bestemmer deg for om en annen profil er nødvendig: å erstatte en slitt del og redesigne en uegnet del er forskjellige ingeniøroppgaver.

EJS forsyningerekstruderingsmateskruerfor enkelt- og dobbeltskrueapplikasjoner. Startoppgaven skal identifisere hvilken arkitektur- og prosesseringsoppgave komponenten må tjene.

Ekstruderingsskruetyper: Klassifiser arkitektur og funksjon separat

"Enkelskrue", "sperreskrue" og "blandingsskrue" beskriver ulike aspekter ved et design. De er ikke tre gjensidig utelukkende valg. En enkelt ekstruderingsskrue kan inneholde både en barrieresmelteseksjon og en nedstrøms blander.

Enkel og tvilling beskriver antall skruer

For tvillingskruer, etablere også samrotasjon eller motrotasjon, sammengripende eller ikke-sammengripende, og parallell eller konisk geometri. "Parallell" alene betyr ikke samrotering. EJS-listerenkeltskruetønnerogparallelle tvillingskruerseparat; produktkategorien er starten på en spesifikasjon, ikke den komplette spesifikasjonen.

Antall flyreiser og modulkonstruksjon trenger sine egne beskrivelser

En enkeltflyskrue har en spiralformet start; det er ikke bare et annet navn for en enkeltskrue ekstruder. På samme måte er tvillingskruer ikke alle modulære. I en modulær design, samles transport- og blandeelementer på kompatible aksler. I en utførelse i ett stykke er arbeidsprofilen produsert i skruekroppen.

Ekstruderskruegeometri: dimensjoner, bevegelser og designfunksjoner

En skruetegning skal definere hvor hver dimensjon gjelder. Total lengde, arbeidslengde og lengden inne i løpet kan referere til forskjellige grenser. Den samme forsiktigheten er nødvendig for nominell diameter, lokal fluediameter og rotdiameter.

DeDynisco ekstruderingsprosessorhåndbok, seksjon 4illustrerer skruedimensjoner og konvensjonell enkeltskruegeometri. Dypere kanaler gir mer geometrisk volum, men brukbar effekt avhenger også av fylling, smelting og trykkdrevet tilbakestrøm. Grunnere kanaler endrer skjær- og pumpeatferd samtidig som kanalvolumet reduseres. Se gjennom disse effektene sammen når du endrer kanaldybde.

Et dybdeforhold er bare nyttig med sine forutsetninger

For en enkel konvensjonell skrue med sammenlignbar stigning og kanalbredde, er matedybde delt på måledybde en vanlig tilnærming for geometrisk kompresjonsforhold. Som en illustrativ tegningsberegning gir D = 60 mm med rotdiametre på 48 mm og 56 mm dybder på henholdsvis 6 mm og 2 mm: et dybdeforhold på 3:1.

Denne beregningen forutsier ikke en trykkøkning på 3:1, beviser ikke fullstendig smelting eller definerer kompresjonen av en barriere eller profil med variabel stigning. Spør hvilken geometrisk definisjon leverandøren brukte. Se detaljertekstruderingsskrue kompresjonsforhold guidefor å skille mellom et praktisk dybdeforhold og en sammenligning av full kanal-volum.

Hvordan fôr, smelting og måling fungerer sammen

Den velkjente tresonemodellen beskriver en konvensjonell plasterende enkeltskrue. Det er en nyttig forklaring på prosessfunksjoner, men det er ikke et krav at hver ekstruderingsskrue har tre faste, like lange seksjoner.

Fôring starter med materialet som faktisk er levert

Pellets, pulver, flak og uregelmessig oppmaling gir ikke de samme fôringsforholdene. Bulkdensitet, partikkelkonsistens, brodannelse og fødehalsen fortjener oppmerksomhet. En nedstrøms profilendring kan ikke kompensere pålitelig for en ukontrollert oppstrøms materialtilførsel.

Fattemperatur er ikke en smeltetemperaturmåling

Fatvarmeoverføring og mekanisk arbeid påvirker begge materialets termiske historie. Deres bidrag endres med driftsforholdene. Bruk en passende smeltetemperaturmåling og dens plassering når du sammenligner design; Tilsvarende settpunkter for varmeapparat alene viser ikke samsvarende smelteforhold.

Trykk og utgang hører til hele strømningsveien

Skruen fungerer mot motstanden til skjermer, adaptere, dyser og annet nedstrømsutstyr. Registrer det installerte arrangementet når du diagnostiserer lav effekt. Et resultat oppnådd med en ren skjermpakke og åpent verktøy bør ikke presenteres som forventet produksjonshastighet mot en mer restriktiv linje.

Barriere-, blande- og ventilasjonsseksjoner løser forskjellige oppgaver

En funksjonell seksjon trenger en oppgitt jobb og en måte å sjekke om den jobben er utført. "Bedre blanding" er ufullstendig med mindre oppgaven identifiserer hva som må distribueres eller spres, og hvilken produktmåling som vil vise forbedring.

Blandeanordninger kan utføre både distribuerende og dispersivt arbeid; balansen avhenger av deres geometri og driftsforhold. Et designnavn alene er ikke tilstrekkelig for å rangere ytelsen. Ytterligere restriksjoner kan også endre smeltetemperatur, trykkbehov og rengjøringsatferd.

Utlufting krever et kompatibelt fat og støtteutstyr. En skrueprofil kan ikke skape en ventil gjennom en uportert tønne, og ventilering fjerner ikke automatisk tørkebehovet til en harpiks. Sjekk materialleverandørens behandlingsinstruksjoner.

For nærmere sammenligninger, bruk EJS-guidene tilbarriere kontra konvensjonelle skruerogMaddock, ananas og Saxton skruemiksere.

Twin-screw profildesign: elementer, sekvens og blanding

For et modulært dobbeltskruesystem betyr konfigurasjon å velge kompatible elementer og plassere dem i en bevisst sekvens. Det betyr også å sjekke hvordan den sekvensen er relatert til fôring, væsketilsetning, ventilering og utløpsposisjoner.

NC State Extensions guide for skruefunksjonalitetbeskriver transport, elting, reversering og andre elementer, sammen med deres effekter på blanding og flyt. Diskusjonen inkluderer mat- og fôrbehandling og utstyrsspesifikke elementkoder. Disse prinsippene hjelper til med å forklare konfigurasjonen; eksempelkodene er ikke en universell plastskruestandard.

Les en elteblokk som en del av en sekvens

Skivebredde, forskyvningsvinkel, transportretning og blokklengde må gjennomgås sammen med hastighet, gjennomstrømning, lokal fylling og tilstøtende elementer. Unngå universelle regler som "en bredere plate gir alltid bedre spredning." Det nyttige spørsmålet er hvilken materialtilstand og flytatferd denne spesielle sekvensen må produsere.

Omvendte eller begrensende elementer kan øke fyllings- og prosessintensiteten oppstrøms, men de påvirker også trykket og driver etterspørselen. Å legge til flere restriksjoner er ikke en gratis vei til sterkere blanding.

Bekreft kompatibilitet før du kopierer en profil

To elementer med samme nominelle ytre diameter kan ha forskjellige akselgrensesnitt, krav til senteravstand, profiler eller aksiale dimensjoner. Oppgi OEM- eller tegningskonvensjonen for hver kode. EJS sineskruelement produktsideviser komponenter som transporterer, blander og elter; deto-skrue elementføringdekker deres erstatningssjekker mer detaljert.

Match designet til polymeren, mateformen og prosesseringsjobben

"PE-skrue" eller "resirkuleringsskrue" er for bred for en endelig designbeslutning. Identifiser karakter, viskositetsinformasjon, tilsetningspakke, fôrform og tilstand. Angi om fyllstoffer eller fibre kommer i ferdigkompounderte pellets eller må innarbeides under ekstrudering; dette er forskjellige behandlingsoppgaver.

Les publisert geometri innenfor dets materielle omfang

Et nyttig eksempel erBASFs Ultramid ekstruderingsbehandlingsveiledning, side 7. For Ultramid-filmbehandlingen som er omtalt der, beskriver den barriere- eller treseksjonsskruer med lengder på 24 til 32 D, konstant stigning på 1 D og kompresjonsforhold på 3:1 til 3,5:1. Den gjør også flydybden avhengig av diameter og smelteviskositet.

Ingeniørtimen er forholdet mellom geometri og materialforhold. Disse tallene er ikke akseptgrenser for hver polyamidkvalitet, hver termoplast eller hver eksisterende maskin. Innhent behandlingsveiledningen for den faktiske karakteren og løs eventuelle uoverensstemmelser med det installerte utstyret før du velger dimensjoner.

Design innenfor tønne-, driv- og nedstrømsgrensene

En erstatningsskrue har to tester som skal bestå: den må passe, og den må behandles vellykket. Å matche den nominelle diameteren adresserer bare en liten del av den første testen.

• Fat og grensesnitt:bekrefte boringsprofil og tilstand, effektiv lengde, drivforbindelse, endegeometri, mateåpning og portplasseringer.
• Mekanisk konvolutt:få tillatt hastighet, dreiemoment, skyvekraft og trykkgrenser fra gjeldende maskininformasjon. Ikke utlede dem fra skruens diameter.
• Termisk og nedstrøms konvolutt:gjennomgå kjøleevne, temperaturmåling, skjermbytte, smeltepumper og verktøy. Identifiser hvilken komponent som begrenser det foreslåtte driftspunktet.

Hvordan jeg vil nærme meg en forespørsel om skruebytte

Denne tilnærmingen holder et redesign fokusert. Hvis en feil på matesystemet forklarer produksjonstapet, korriger feilen før du behandler en ny skrueprofil som løsning.

Hvordan materialer og ekstruderskrueslitasje påvirker designytelsen

Geometri og valg av arbeidsflate bør vurderes sammen. Grunnmaterialet gir skruens strukturelle fundament; overflaten eller den slitesterke konstruksjonen må passe til dens kontakt med polymeren, tilsetningsstoffene og parrende fat.

EJS sin side med innmatingsskruer viser nitrerte, bimetalliske, herdede og forkrommede alternativer. Det er en rekke tilgjengelige konstruksjoner, ikke bevis på at hvert alternativ passer enhver plikt. Definer materialbetegnelse, behandlingssted, sluttdimensjoner og avtalte inspeksjonskrav for selve komponenten. DeEJS skrue og tønnematerialeguideforklarer valgspørsmålene.

Skille slitasjemekanismer fra symptomer

Slipende ingredienser, etsende forhold og utilsiktet metallkontakt krever forskjellige undersøkelser. Hardere materiale korrigerer ikke feiljustering eller feil driftsspalte. Å matche skruen og tønnen er også mer nyttig enn å velge hver arbeidsflate uavhengig.

Problemer med slitasje på ekstruderskruer kan dukke opp sammen med synkende ytelse, endret belastning eller ustabil smeltetilførsel, men ingen av disse symptomene beviser slitasje i seg selv. Sammenlign målt skrue/tønnetilstand med tegningen og en kontrollert produksjonsbasislinje. Deslitasjemåling og utskiftingsveiledningdekker inspeksjonsprosessen.

Ikke kopier en slitt skrues målte ytre diameter som den nye nominelle dimensjonen. Skill original designhensikt, nåværende slitasje og eventuelle foreslåtte redesign i spesifikasjonen.

Evaluer skruytelse med sammenlignbare produksjonsdata

En rettferdig sammenligning krever et definert material- og produksjonsvindu, felles kvalitetskrav og en klar målegrense. Hold en baseline ved sammenlignbare forhold, og test deretter det foreslåtte designet på tvers av det tiltenkte driftsområdet. Registrer eventuelle innstillinger som er endret for å få begge designene til å kjøre vellykket.

Mål akseptabel produktproduksjon separat fra brutto gjennomstrømning. Inkluder faktisk smeltetemperatur, trykk og variasjon, drivlast, avslag og produktsjekkene som motiverte endringen. Registrer sensorplasseringer, stabiliseringsregelen, prøvetakingsintervall og prøvevarighet slik at en annen ingeniør kan tolke resultatene.

Et godt eksempel: mer produksjon er ikke automatisk lavere spesifikk energi

Hvis jeg ledet en evaluering av skruedesign, ville jeg blitt enige om materialet, kvalitetskravene, registreringsvinduet og grensen for elektrisk måling før prøven. Ellers kan to attraktive datasett beskrive ulike jobber.

Tenk på en illustrerende jevn-løpende sammenligning. Design A er i gjennomsnitt 80 kW elektrisk effekt og 200 kg/t akseptabelt produkt. Design B er gjennomsnittlig 96 kW og 240 kg/t ved samme målegrense og kvalitetskrav. Dette er antatte verdier for beregningen.

Begge designene bruker 0,40 kWh per kilo akseptabelt produkt innenfor den grensen. Jeg vil beskrive resultatet som økt produksjon, ikke 20 % energibesparelse. For et registreringsvindu målt i timer, er den ekvivalente beregningen total elektrisk energi i kWh delt på akseptabel masse i kg.

Jeg ville da sjekke faktisk smeltetemperatur, trykkvariasjon, drivlast og skrap. Et høyere utgangspunkt som overskrider en avtalt termisk eller mekanisk grense passerer ikke bare fordi massehastigheten er høyere. Hvis energimåleren inkluderer fatvarmere, kjøling eller hjelpemidler, identifiser disse lastene; ikke ommerk resultatet som skrueaksel mekanisk energi.

Hva publisert testing kan fastslå

Kelly, Brown og Coates studerte tre enkeltskruegeometrier som behandler kommersiell LDPE ved forskjellige hastigheter iEffekten av skruegeometri på smeltetemperaturprofil i enkeltskrueekstrudering. Abstraktet rapporterer at geometri hadde større innflytelse på smeltetemperaturfelt ved høyere gjennomstrømning, og at en barriere-flyskrue med en Maddock-mikser oppnådde bedre smelting enn enkeltflyskruene under studieforholdene.

Det støtter evaluering av geometri sammen med driftspunktet. Den etablerer ikke en universell forbedringsprosent eller beviser det samme resultatet for en annen polymer eller maskin. Simulering og publiserte studier bidrar til å danne et designforslag; den avtalte produksjonstesten avgjør om levert design oppfyller den spesifikke jobben.

Gjør designhensikten til en brief som produsenten kan bruke

En nyttig forespørsel lar produsenten forklare både den foreslåtte endringen og hvordan den vil bli kontrollert. Send en pakke som kobler sammen materiale, maskin, geometri og akseptkriterier.

1. Materiale og fôr:karakter, formulering, fôrform, relevant preparat og tillatt variasjon.
2. Behandlingsmål:akseptabelt ytelsesområde, produktkrav, observerte defekter og gjeldende driftsopptegnelser.
3. Maskin og installerte deler:arkitektur, OEM/modell, tilgjengelige tegninger, boremål, grensesnitt, porter og verifiserte driftsgrenser.
4. Foreslått profil:arbeidslengdegrenser, dimensjonerte funksjonsseksjoner, lokale dybder, flygeometri og hver klareringskonvensjon.
5. Materialer og produksjon:avtalt stålbetegnelse, arbeidsflatekonstruksjon, behandlingssteder, slutttilstandsmål og inspeksjonsplan.
6. Bekreftelse:tegningsrevisjon, komponentinspeksjonsprotokoller og en produksjonsprøveplan med målinger og bestått/ikke bestått kriterier.

Separat komponentaksept fra produksjonsvalidering

Et materialsertifikat og dimensjonsrapport svarer på om komponenten oppfyller spesifiserte material- og tegningskrav. De beviser ikke i seg selv produksjonshastighet, energibruk eller produktkvalitet. Motsatt erstatter ikke en vellykket produksjonskjøring de avtalte komponentinspeksjonene.

I EJS sin produktinformasjon står det at leverte skruetønner inkluderer kontrollrapport og materialattest. Avtal relevant tegningsrevisjon og rapportinnhold for de bestilte delene. Eventuell ytterligere prøvetaking, laboratorietesting eller prosessaksept hører hjemme i det skriftlige omfanget.

Ofte stilte spørsmål