В системе технологии литья под давлением цилиндр и шнек составляют основной узел пластификации и транспортировки. Их принципы проектирования вращаются вокруг процесса преобразования пластикового сырья из твердого состояния в расплавленное, объединяя знания из нескольких дисциплин, таких как термодинамика, механика жидкости и механическая трансмиссия. Целью является достижение эффективного, равномерного и контролируемого эффекта пластификации для удовлетворения требований формования различных материалов и изделий.
Конструкция ствола в первую очередь подчеркивает точную структуру тепловой среды. Это цилиндрическая конструкция с большим соотношением длины-к-диаметру (длины к внутреннему диаметру), образующая герметичную пластифицирующую полость между внутренней стенкой и шнеком. В осевом направлении он функционально разделен на зоны контроля температуры, соответствующие секции подачи, секции сжатия и секции гомогенизации. Каждая секция оснащена независимым нагревательным устройством и может быть дополнена системой охлаждения, образующей градиентное распределение от низкой температуры к высокой температуре и далее к температуре гомогенизации. Этот принцип сегментированного контроля температуры может предотвратить преждевременное размягчение сырья, которое может привести к плохой транспортировке, и может обеспечить достаточное количество тепла в секциях сжатия и гомогенизации, способствуя полному плавлению материала под действием сдвига и теплопроводности. Одновременно охлаждение предотвращает локальный перегрев, который может привести к деградации материала. Конструктивная жесткость корпуса ствола также имеет решающее значение, поскольку требует, чтобы он выдерживал внутреннее высокое давление и термические нагрузки. Обычно используется ковка или центробежное литье из высокопрочной легированной стали, а внутренняя стенка может быть усилена биметаллическим композитным или износостойким-покрытием для повышения долговечности.
В основе конструкции винта лежат геометрические параметры и функциональное соответствие резьбы и канавки. В зависимости от движения материала по шнеку он делится на секцию подачи, секцию сжатия и секцию гомогенизации. Секция подачи имеет более глубокие канавки и умеренный угол спирали, что позволяет плавно принимать и уплотнять сыпучее сырье с меньшим усилием сдвига. Секция сжатия имеет постепенно уменьшающийся объем канавок, используя изменения шага или глубины канавок для сжатия материала, удаления воздуха и увеличения плотности, одновременно увеличивая тепло сдвига, чтобы способствовать плавлению. Секция гомогенизации имеет более мелкие и однородные канавки, которые стабилизируют давление расплава и скорость потока, обеспечивая равномерную производительность дозирования. Угол спирали влияет на эффективность транспортировки и прочность на сдвиг, что требует оптимизации с учетом вязкости материала и технологических требований. Форма поверхности винта и обработка поверхности также входят в объем проектирования; особые формы или выступы зубьев могут улучшить эффект смешивания, а обработка поверхности повышает износостойкость.
Конструкция посадки между стволом и винтом соответствует принципу контроля зазора. Соответствующий зазор обеспечивает герметизацию расплава, предотвращает обратный поток, снижает рабочее сопротивление и теплоту трения. Слишком маленький зазор увеличивает потребление энергии и риск износа, а слишком большой зазор снижает эффективность пластификации и вызывает утечки. Конструкция опорной и упорной конструкции на приводном конце должна обеспечивать соосность и осевую устойчивость винта при высоком крутящем моменте, чтобы избежать ненормального износа, вызванного неравномерной нагрузкой.
В целом, принцип конструкции цилиндра и шнека основан на терморегулировании с использованием в качестве средств механической транспортировки и пластификации сдвигом. Путем систематической оптимизации структуры, параметров и материалов достигается эффективное преобразование пластикового сырья в однородный расплав в контролируемых условиях, обеспечивая фундаментальную гарантию точности и качества литья под давлением.
