Ha valaha is nézte az egyik tésztakészítőt, amint tésztát sodor a csövön keresztül, és elgondolkodott azon, hogyan működik a műanyaggyártás-jól, akkor nem vagy teljesen eltévedt. A csavaros extrudálás alapvetően ez a koncepció, kivéve, hogy minden melegebb, nagyobb nyomás alatt áll, és biztosan nem lehet megenni, ami kijön.
Miért olvad a forgó ütemek (általában)
Itt van a műanyagról. Rohadtul nem vezeti a hőt. Fém? Persze, dobd be a kemencébe, és elég gyorsan átolvad. De műanyag? Az a cucc makacs. Ha hagyod a sütőben ülni, és megpróbálod megolvasztani, és két dolog történik: a külseje leég, amíg a belseje még szilárd, vagy addig vársz, amíg az egész adag szemétté bomlik.
Itt jön be a forgó csavar, és őszintén szólva, aki ezt kitalálta, több elismerést érdemel, mint amennyit valószínűleg kapott.
A zseniális rész nem csak a forgásban rejlik,{0}}hanem az, hogy a műanyag felmelegíti magát. Furcsán hangzik, igaz? De amikor a műanyag pelleteket egy forgó csavarral előrenyomja egy szoros hordó belsejében, a pellet, a műanyag és a hordó közötti, a műanyag és a csavar közötti összes súrlódás -minden hőt termel. Igazi hőség. Az a fajta, amely hatékonyan olvasztja a műanyagot anélkül, hogy ülve leromolna.
Láttam már, hogy a srácok a boltokból származó módosított fúrószárral vagy csigacsavarokkal próbálnak műanyagot extrudálni. Soha nem megy jól. A műanyag vagy nem olvad meg megfelelően, vagy ez az inkonzisztens pépes, ami mindent eltömít. Ezeknek a csavaroknak valódi tudománya van, még ha egyszerűnek is tűnnek.
Maga a csavar (nem az Ön átlagos fúrófeje)
A megfelelő extrudáló csavar hosszú. A szélességéhez képest nagyon hosszú. A legtöbb az átmérőjük 20-30-szorosa között mozog. Ez egy csomó csavar. De szüksége van erre a hosszúságra, mert a műanyag olvasztása időt és távolságot vesz igénybe,{6}}az anyagnak fokozatosan fel kell melegednie, megolvadnia, keverednie kell, és nyomást kell gyakorolnia, miközben lefelé halad a hordón.
A csavar sem egyenletes. Elkeskenyedik. A csatornák, ahol a műanyag ül, sekélyebbé válnak, ahogy az adagoló végétől a kimenet felé halad. Ez a tömörítés két kritikus feladatot végez: kinyomja a légzsákokat, és megnöveli a nyomást, amely ahhoz szükséges, hogy az olvadt műanyagot átnyomja a végén bármilyen szerszámon vagy fúvókán.
A legtöbb tisztességes csavar krómozott vagy más sima bevonattal is rendelkezik. A csavarhoz tapadt műanyag csak forog a helyén, ahelyett, hogy előrehaladna. Azt akarod, hogy az anyag csússzon, és ne ragaszkodjon a drága élethez.
Az engedély pedig többet számít, mint gondolnád. Túl sok a hely a csavar és a henger között? A műanyag hátrafelé folyik, nem pedig előre, és megöli a kimenetet. Az ipari extruderek a csavar átmérőjének körülbelül 0,001-szeres tűrését tartják fenn, ezért annyiba kerülnek, mint amennyibe kerülnek. A 25,025 mm-es hordóban forgó 25 mm-es csavar komoly megmunkálási pontosságot igényel.
Három zóna, három munka
Takarmányzóna: Anyag bejuttatása
A gravitáció a pelleteket a tartályból a csavar első szakaszába ejti, ahol a csatornák a legmélyebbek. A csavar megragadja őket, és elkezd előre nyomni. Elég egyértelmű, kivéve ha nem az.
Egyes műanyagok nem folynak jól. Az alacsony sűrűségű-anyagok szeretnek áthidalni a nyíláson, ahelyett, hogy leesnének. Az újrahasznosított pehely-különösen a zúzott üvegekből-túl könnyen összenyomódik, és elakadhat. A hőmérséklet itt is számít. Ha az etetőtorok túlságosan felforrósodik (mondjuk a hő visszakúszik a hordóból), a pellet idő előtt olvadni kezd. Ezután ragadós anyaga van, amely nem továbbítódik, és az egész folyamat visszaáll.
Az etetőtorok körüli hidegvizes köpenyek segítenek ennek megelőzésében. A garat hűtése nem paranoiás,-megelőzi a fejfájást.
Tömörítési zóna: Ahol a varázslat történik
Itt válik a szilárd pellet megolvadt műanyaggá. A csavarjáratok fokozatosan sekélyebbé válnak, és olvadás közben összenyomják az anyagot. Ez az olvadás az egymáshoz dörzsölődő pelletek közötti súrlódás-, a hengerhez húzódó műanyag és a nyíróerők által hőt generáló minden miatt következik be.
Képzeld el úgy, mint egy késsel hideg mogyoróvajat. Eleinte nem mozog könnyen, de a súrlódás és a nyomás felmelegíti, amíg simán szét nem terül. Ugyanez az elv, kivéve, hogy a "mogyoróvaj" 200-300 fokot üt az anyagtól függően.
A tömörítési aránynak -mennyivel sekélyebb az adagolórész az adagolórészhez képest-meg kell egyeznie a műanyaggal. A legtöbb árucikk műanyag 2:1 és 4:1 közötti tömörítési arányú. Túl agresszív, és túlnyomás keletkezik, ami károsíthatja a csavart vagy megégetheti az anyagot. Túl gyengéd, és nem lesz elég nyomás ahhoz, hogy következetesen átnyomja a matricát.
Egész nap néztem a rossz tömörítési arányú extruderek küzdelmeit. Vagy a kimenet véletlenszerűen megugrik és leesik, vagy a motor lefagy a túlzott ellennyomás miatt. A csavar geometriájának és az anyagnak való megfeleltetése nem kötelező.
Mérési zóna: utolsó nyomás
Mire a műanyag eléri az adagoló részt, teljesen meg kell olvadnia és össze kell keverni. A sekély, állandó{1}}mélységű csatornák pontosan azt teszik, amit a név is sugall,-az anyag egyenletes áramlását mérik ki. Ez a szakasz létrehozza azt a végső nyomást, amely ahhoz szükséges, hogy az olvadékot átnyomja a szerszámon.
Ha az upstream minden megfelelően működött, ez a zóna egyenletes, egyenletes kimenetet biztosít. Ha az adagolás inkonzisztens volt, vagy a kompressziós zóna nem olvasztotta meg teljesen az anyagot? Itt láthatja-a pulzáló kimenetet, a hőmérséklet-ingadozásokat vagy a végtermék minőségi problémáit.
Az anyagok másként viselkednek
Nem minden műanyag játszik jól ugyanazzal a csavarral. PLA és ABS? Meglehetősen elnéző, a legtöbb szabványos csavaron nagy felhajtás nélkül működnek. A PETG ragacsossá válik, és figyelmet kell fordítani a hőmérséklet-szabályozásra, különben elkezd lebomlani és megbarnul.
A nejlon úgy folyik, mint a víz, miután megolvadt, így képes ellenállni a meredekebb tömörítésnek. TPU és egyéb rugalmas anyagok? Rémálmok. Szállítás helyett összenyomódnak, ezért speciálisan kialakított, hornyolt előtolórészekkel rendelkező csavarokra van szükség a megfelelő megfogásukhoz.
Az üvegszálas vagy szénrészecskéket tartalmazó töltött anyagok-gyorsan elkopnak a csavarok. Itt jönnek be a nitridált vagy speciálisan edzett csavarok. Hagyja ezt ki, és évek helyett hónapok alatt elhasználja a krómozott csavart.
A hőegyensúly senki sem beszél eleget
Itt van valami, ami megbotránkoztatja az embereket: a hordón lévő fűtőtestek nem igazán arra valók, hogy megolvasztsák a műanyagot. Furcsa, igaz? Fő feladatuk, hogy megakadályozzák a műanyag kihűlését és idő előtti megszilárdulását. Maga az olvadás abból adódik, hogy a csavar dolgozik az anyagon, -nyírási melegítés a súrlódás és nyomás hatására.
Éppen ezért a csavaros extruder túl lassú működtetése problémákat okozhat. Az alacsony csavarfordulatszám kevesebb mechanikai munkát jelent, ami kisebb nyírómelegítést jelent. Ezután inkább a hordófűtőkre támaszkodik, és hirtelen visszatér a vezetőképes fűtés problémájához, amely a műanyagfeldolgozást megnehezíti.
A másik oldalon túl gyors, és túlzott hőt termel. A túl sokáig olvadáspontja felett ülő műanyag lebomlik. Elszíneződik, gőzöket bocsát ki, elveszti mechanikai tulajdonságait. Minden műanyagnak megvan a maximális tartózkodási ideje a feldolgozási hőmérsékleten. Ha túllépi, akkor selejtet készít.
Amikor a dolgok rosszul mennek
És rosszul fognak menni. Az extrudereket nem érdekli az időbeosztásod.
Áthidalás a garatban? Általában azt jelenti, hogy az anyag folyási jellemzői rosszak, vagy túlságosan összenyomható pelyheket próbál feldolgozni. A megoldások a garatvibrátor használatától a jobb-folyó anyag keveréséig terjednek.
Inkonzisztens kimenet? Lehet, hogy hullámzik az adagolástól, lehet, hogy egy részben eltömődött matrica, esetleg kopott csavarmenetek, amelyek miatt az anyag hátracsúszhat. A hibaelhárítás türelmet és megfigyelést igényel.
Elszíneződött vagy égett műanyag? Vagy túl meleg vagy túl lassú, vagy holt pontok vannak a hordóban, ahol az anyag leül és megsül. Az elhalt helyek általában szennyeződés felhalmozódását vagy sérült csavart jelentenek.
Túlzott ellennyomás leállítja a motort? Rossz tömörítési arány, túl nagy a szerszámkorlátozás, vagy a műanyag nem olvadt meg teljesen, és szilárd anyagokat próbál átnyomni rajta.
A biztonság nem kötelező
A működő extruderen minden árthat Önnek. A hordó felülete elég forró ahhoz, hogy azonnal súlyos égési sérüléseket okozzon. A csavar akkora nyomatékkal forog, hogy elkapja a csontokat. És nyomás-nagy nyomás- van a hordóban. Láttam, hogy kifújt tömítések olvadt műanyagot szórnak át egy szobán.
Mindig viseljen hőálló{0}}kesztyűt, ha bármit megérint a hordó közelében. Működés közben tartsa távol a kezét a csavartól és minden adagolónyílástól. Gondoskodjon megfelelő szellőzésről, mert egyes műanyagok kellemetlen gőzöket bocsátanak ki a feldolgozási hőmérsékleten, különösen akkor, ha kezdenek lebomlani.
A matricák megváltoztatása különösen veszélyes. Ön forró felületekkel dolgozik, miközben túlnyomásos olvadt műanyaggal dolgozik. Használjon eszközöket, ne a kezét. Várja meg, amíg a nyomás csökken. Ne siesd el.
Végső gondolatok
A csavaros extrudálás kezdetben nem intuitív. Az az elképzelés, hogy a műanyag súrlódással melegíti fel magát, nem pedig külső melegítésre hagyatkozik, elmaradottnak tűnik. De ha megértjük azt a mechanizmust,{2}}hogy a forgó csavar nyíróerőket hoz létre, amelyek megolvasztják és összekeverik az anyagot,-az egész folyamat értelmesebb lesz.
Igazítsa a csavar geometriáját az anyagához, szabályozza a hőmérsékletet az idő előtti olvadás vagy lebomlás megelőzése érdekében, tartsa fenn az egyenletes adagolást, és ami a legfontosabb, tartsa tiszteletben a gép sérülését. Végezze el ezeket a dolgokat, és sikeresen extrudálja a műanyagot, legyen szó filamentről, pellet{1}}adagolású 3D nyomtatásról vagy bármilyen más projektről.
Ne feledje: az egész arról szól, hogy a forgás elvégzi az igazi munkát.