Extrusieschroef- en vatontwerp: verbetering van de kwaliteit en consistentie van producten

Extrusie is een populair productieproces voor het maken van een breed scala aan producten, zoals plastic films, buizen en profielen. Het proces omvat het smelten en vormgeven van grondstoffen via een verwarmd vat en een roterende schroef. De schroef is verantwoordelijk voor het smelten en transporteren van het materiaal naar de matrijs, die er het eindproduct van maakt.

Het ontwerp- en productieproces van extrusieschroeven en vaten is een cruciale factor bij het garanderen van hoogwaardige en consistente producten. Hier zullen we bespreken hoe de geometrie en materiaaleigenschappen van extrusieschroeven en vaten het eindproduct kunnen beïnvloeden.

Schroefgeometrie

De geometrie van de schroef speelt een cruciale rol bij het bepalen van de prestaties van het extrusieproces. Het ontwerp van de schroef moet worden afgestemd op het specifieke materiaal dat wordt gebruikt en het gewenste eindproduct. Er zijn verschillende soorten schroefontwerpen, elk met zijn voor- en nadelen.

Het meest voorkomende schroefontwerp is de enkelvleugelige schroef met drie zones, die de voedingszone, de compressiezone en de meetzone omvat. De toevoerzone is verantwoordelijk voor het transporteren van de grondstof naar de extruder, terwijl de compressiezone het materiaal comprimeert en smelt. De doseerzone is verantwoordelijk voor het creëren van druk en het homogeniseren van het materiaal.

Een ander schroefontwerp is de barrièreschroef, die een barrièrevlucht omvat die de invoer- en doseersecties scheidt. Dit ontwerp kan gunstig zijn voor materialen die een hogere menging of druk vereisen, wat resulteert in producten van betere kwaliteit.

Uit een onderzoek van de afdeling Polymeertechniek van de Amirkabir Universiteit voor Technologie in Iran is gebleken dat het veranderen van het ontwerp van de schroef van een enkelvliegende naar een dubbelvliegende schroef resulteerde in een verbetering van 16,8% in de kwaliteit van het eindproduct, met een betere homogeniteit en verminderde porositeit.

Materiaaleigenschappen

De materiaaleigenschappen van de schroef en de cilinder zijn kritische factoren bij het bepalen van de kwaliteit van het eindproduct. Het materiaal moet een hoge slijtvastheid, stabiliteit bij hoge temperaturen en een lage wrijvingscoëfficiënt hebben. Materialen zoals nitridestaal of bimetaalcoatings worden vaak gebruikt om de slijtvastheid te verbeteren en wrijving te verminderen.

Uit een onderzoek van onderzoekers van het Indian Institute of Technology in Mumbai bleek dat het gebruik van een bimetaalcoating op het oppervlak van de schroef de slijtvastheid met 60% verbeterde en de wrijvingscoëfficiënt met 25% verlaagde, wat resulteerde in een betere productkwaliteit en een lager energieverbruik.

Vatgeometrie

De cilindergeometrie is ook een essentiële factor bij het bepalen van de kwaliteit en consistentie van het eindproduct. Het vatontwerp moet worden geoptimaliseerd om een ​​uniforme temperatuurverdeling en efficiënt smelten van het materiaal te garanderen. Het meest voorkomende vatontwerp is een vat met gladde loop en interne verwarmings- en koelelementen. De koelelementen zijn essentieel om oververhitting en degradatie van het materiaal te voorkomen, wat kan resulteren in producten van slechte kwaliteit.

Uit een onderzoek van onderzoekers van de Universiteit van Napels Federico II in Italië bleek dat het gebruik van een gegroefde loop met een spiraalvormig kanaal resulteerde in een vermindering van de drukval met 28% en een verbetering van 17% in de mechanische eigenschappen van het eindproduct.