用設(shè)計(jì)先進(jìn)的螺桿提高質(zhì)量和生產(chǎn)率

文/Injection Molding Solutions/Scientific Molding公司 John Bozzelli

大多數(shù)的注射成型商仍然在使用30年來(lái)設(shè)計(jì)沒(méi)有太大變化的螺桿，現(xiàn)在，他們可以嘗試新的螺桿設(shè)計(jì)，以提高成型質(zhì)量和效率。

目前，大多數(shù)的注射成型廠商，其注射機(jī)中使用的螺桿，依然采用的是30年前通用的螺桿設(shè)計(jì)，意味著他們從未采取措施來(lái)提高熔體的均勻性，也意味著這種通用型螺桿成為“無(wú)成效”的螺桿。因此，均勻地熔融塑料來(lái)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的加工，對(duì)他們來(lái)說(shuō)是當(dāng)務(wù)之急。

不可否認(rèn)，在注射成型加工中，熔體的均勻性至關(guān)重要！因?yàn)椴痪鶆虻娜垠w會(huì)帶來(lái)很多成型問(wèn)題，如熔接痕、部件失效、性能問(wèn)題、翹曲變形、充模不均勻、大理石斑紋（彩色漩渦/斑點(diǎn)）以及樹脂降解造成的黑斑、換色時(shí)間長(zhǎng)、欠注、頻繁地清潔螺桿和成型周期長(zhǎng)等。

那么，如何才能獲得均勻的熔體呢？

圖1 所示為通用型螺桿的熔融模型，由此可見(jiàn)，并非所有的粒料都熔融，所產(chǎn)生的固體床破裂會(huì)導(dǎo)致不良的混合甚至降解，從而引發(fā)上述問(wèn)題。如圖2所示，在螺棱與螺根直徑匹配的區(qū)域，塑料通常會(huì)滯留并出現(xiàn)常見(jiàn)的降解，在拉出螺桿進(jìn)行清潔或維修時(shí)，這種降解清晰可見(jiàn)。雖然沒(méi)有實(shí)際的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在目前運(yùn)行的注射機(jī)中，至少有50%～80%會(huì)出現(xiàn)這一問(wèn)題。即使只有25%，對(duì)于注射成型而言，依然是個(gè)大問(wèn)題，有必要予以解決。

圖1 通用型注射螺桿的熔融模型

圖2 在通用型螺桿的螺棱與螺根直徑交界處，聚合物的降解表明螺桿存在死區(qū)

實(shí)際上，注射成型行業(yè)不必使用通用型螺桿，而是有若干的解決方案。對(duì)此，注射機(jī)供應(yīng)商和大多數(shù)的螺桿制造商通常會(huì)說(shuō)：請(qǐng)?jiān)囈幌挛覀兊钠琳鲜铰輻U。但實(shí)際上，這需要謹(jǐn)慎而行。圖3所示為一根清機(jī)后的典型的屏障式螺桿，可以看出，在屏障螺棱中依然滯留有綠色的聚合物，由此可以斷定，材料會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中滯留于此，并隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而降解，甚至出現(xiàn)黑斑。那么，既然不能使用屏障式螺桿，又該使用何種螺桿呢？

圖3 即使在清機(jī)后，該屏障式螺桿中依然滯留有綠色的聚合物，表示存在死區(qū)

早在20世紀(jì)80年代后期，為解決將色母料混入天然樹脂的問(wèn)題，美國(guó)Injection Molding Solutions/Scientific Molding公司開發(fā)了一種有別于屏障式螺桿的熔體均勻性螺桿，如圖4所示。該螺桿滿足了顏色分布和均勻性檢測(cè)的嚴(yán)格要求，在制造復(fù)雜部件的7臺(tái)不同的機(jī)器上試用6個(gè)月后，其表現(xiàn)令人印象深刻（見(jiàn)表）。

表 通用型螺桿與熔體均勻性螺桿的比較

圖4 熔體均勻性螺桿

一家注射成型商購(gòu)買了一根熔體均勻性螺桿，使用后評(píng)價(jià)道：“當(dāng)我們裝入新螺桿時(shí)，熔體溫度降低了大約15.6℃，背壓從300 psi降至75psi（1psi=6.895kPa），顏色結(jié)合問(wèn)題和未熔融問(wèn)題消失了，循環(huán)周期縮短了，而且無(wú)需定期清潔螺桿。我們只用了7個(gè)月就收回了購(gòu)買螺桿的成本。隨后，我們把整個(gè)工廠的通用型螺桿都替換成熔體均勻性螺桿。”