Sobre el Tornillo de la Máquina de Moldeo por Inyección

Esta publicación presenta todos los aspectos relacionados con el tornillo de la máquina de moldeo por inyección, incluyendo sus materiales, segmentos, parámetros, estándar de evaluación de calidad, cómo elegirlo y cómo utilizarlo.

I. Clasificación de los materiales del tornillo de la máquina de moldeo por inyección

(1) Tornillo de aleación endurecida por completo HPT

Utiliza acero de herramienta de aleación en polvo de tungsteno y cobalto, que se somete a un tratamiento de endurecimiento integral mediante un proceso especial. La dureza total del interior y exterior del tornillo es la misma, alcanzando aproximadamente HRC65°. Es adecuado para procesar todo tipo de productos transparentes, productos de precisión y plásticos especiales de alta temperatura y alta corrosión como LCP, PPS, PES, PPA con fibras añadidas.

(2) Tornillo bimetálico

SACM645, 38CrMoAlA se utilizan como material base y luego se suelda iónicamente con aleación de carburo de tungsteno níquel en la parte superior de la rosca o en la ranura del tornillo. La dureza superficial del tornillo es de aproximadamente HRC60°. Es adecuado para procesar diversos productos transparentes y materiales de ingeniería como PA6 y PA66 con fibras añadidas.

(3) Tornillo de electrochapado

SACM645 y 38CrMoAlA se utilizan como material base y la superficie exterior se electroplatea con una capa de cromo duro, níquel, titanio y otros elementos después del moldeado. La dureza es de alrededor de HRC60°. Adecuado para procesar materiales transparentes PC, PMMA, PET y plásticos corrosivos como U-PVC.

(4) Tornillo de acero inoxidable

El material es acero de herramienta especial inoxidable 9Cr18MoV, que se somete a un tratamiento de temple integral + endurecimiento integral, y la dureza total es de aproximadamente HRC55°.

(5) Tornillo SKD61

Utiliza el material Hitachi SKD61, procesado mediante un proceso especial, el producto tiene buena tenacidad y resistencia torsional fuerte.

(6) Tornillo de nitruro ordinario

SACM645 y 38CrMoAlA se utilizan como material base y se forman mediante un procesamiento especial, la profundidad de la capa de nitruro es de 0.5-0.8 mm, y la dureza total es HV980~1080°. Adecuado para procesar plásticos comunes como PP, ABS, PS, AS, PVC y otros plásticos comunes.”

2. Descripción de los segmentos del tornillo de la máquina de moldeo por inyección

Diagrama de tres etapas del tornillo de la máquina de moldeo por inyección ▼

Tres etapas del tornillo de la máquina de moldeo por inyección

El tornillo de la máquina de moldeo por inyección se puede dividir generalmente en:

① Segmento de alimentación

② Segmento de compresión

③ Segmento de homogeneización (también llamado segmento de medición).

(Nota: la proporción de los tres segmentos de diferentes tornillos es diferente, la profundidad de la ranura del tornillo es diferente y la forma de transición del diámetro inferior del tornillo es diferente)

(1) Segmento de alimentación del tornillo

La profundidad de esta sección de la ranura del tornillo está fija y es responsable del precalentamiento, la transferencia y el empuje de los sólidos de plástico. Se debe garantizar que el plástico comience a fundirse al final de la sección de alimentación.

(2) Segmento de compresión del tornillo

Esta sección es la profundidad de la rosca del tornillo cónico. Sus funciones son la fusión del material plástico crudo, la mezcla, la compresión por cizallamiento y la evacuación a presión. El plástico se disolverá por completo en esta sección y el volumen disminuirá, por lo que el diseño de la relación de compresión es muy importante.

(3) Segmento de homogeneización del tornillo

Esta sección es la profundidad fija de la ranura del tornillo. Sus principales funciones son la mezcla, la transferencia del fundido y la medición. También debe proporcionar suficiente presión para mantener una temperatura uniforme del fundido y estabilizar el flujo de plástico fundido.

3. Descripción de los parámetros del tornillo de la máquina de moldeo por inyección

(1) D—diámetro del tornillo (generalmente representado por Φ)

El tamaño del diámetro del tornillo afecta directamente a la capacidad de plastificación y al volumen de inyección teórico.

(2) L/D—relación entre longitud y diámetro del tornillo

L es la longitud efectiva de la parte roscada del tornillo. Bajo la premisa de un diámetro de tornillo determinado, cuanto mayor sea el valor de L/D, más larga será la longitud de la rosca. Esto afecta directamente a la historia térmica del material en el tornillo y también influye en la capacidad para absorber energía. Si el valor de L/D es demasiado pequeño, afectará directamente al efecto de fusión del material y a la calidad de la fusión.

Si el valor de L/D es demasiado grande, aumentará el par de transmisión y el consumo de energía.

(3) L 1—longitud del segmento de alimentación

La longitud de L1 debe asegurar que el material tenga suficiente espacio de transporte.

Si L1 es demasiado corto, provocará la fusión prematura del material, lo que dificulta garantizar condiciones estables de transporte de presión. Por lo tanto, también es difícil garantizar la calidad de plastificación y la capacidad de plastificación de las etapas posteriores del tornillo.

(4) h1—profundidad de la ranura del tornillo en el segmento de alimentación

Si h1 es profundo, puede acomodar más material, lo que mejora la cantidad de alimentación y la capacidad de plastificación. Sin embargo, afectará al efecto de plastificación de los materiales y a la resistencia al corte de la raíz del tornillo. Generalmente, h1≈(0,12~0,16)D.

(5) L3—longitud de la sección de fusión

La longitud de L3 es propicia para la fluctuación del fundido en el canal del tornillo, lo que puede estabilizar la presión, haciendo que el material se descargue de la cabeza del tornillo con una cantidad uniforme de material. Generalmente, L3 = ( 4 ~ 5 ) D.

(6) h3—Profundidad de la ranura del tornillo en la sección de medición

Una profundidad pequeña (h3) y una ranura superficial del tornillo mejoran el efecto de plastificación del fundido de plástico y son beneficiosos para la homogeneización del fundido. Sin embargo, un h3 excesivamente pequeño conducirá a una tasa de corte excesivamente alta y a un calor de corte excesivamente grande, lo que provocará la degradación de las cadenas moleculares y afectará la calidad del fundido.

Si h3 es demasiado grande, debido al efecto de reflujo mejorado de la presión de retroceso del tornillo durante la preplastificación, la capacidad de plastificación se reducirá.

(7) S— paso

Su tamaño afecta el ángulo de hélice, lo que a su vez influye en la eficiencia de transporte de la ranura del tornillo. Generalmente, S≈D.

(8) ε—relación de compresión

ε=h1/h3, es decir, la relación entre la profundidad h1 de la ranura del tornillo en la sección de alimentación y la profundidad h3 de la ranura del tornillo en la sección de fusión. Cuando ε es grande, el efecto de corte se verá mejorado, pero la capacidad de plastificación se verá debilitada.

4. Estándar de evaluación de calidad para el tornillo de la máquina de inyección

Tornillo de inyección de PC ▼

Tornillo de inyección de PC

(1) Calidad de la plastificación

Un tornillo debe ser capaz de producir productos que cumplan con los requisitos de calidad, lo que implica lo siguiente:

① Poseer diversas propiedades que cumplan con los requisitos, incluyendo propiedades físicas, químicas, mecánicas y eléctricas especificadas.

 Tener una calidad aparente adecuada, cumpliendo con los requisitos del usuario en cuanto a burbujas de aire, puntos de cristal, uniformidad de dispersión de colorantes, etc.

③ Tener una calidad de plastificación adecuada del tornillo:

  • ¿La temperatura de la masa fundida inyectad por el tornillo es uniforme? ¿Cuánta fluctuación axial y diferencia de temperatura radial hay?
  • ¿Existe una temperatura mínima de fusión para poder moldear?
  • ¿La masa fundida inyectada presenta fluctuaciones de presión?
  • ¿La dispersión de colorantes y otros aditivos es uniforme, etc.?

(2) Rendimiento

Se refiere a la producción o al volumen de inyection. Como se mencionó anteriormente, el rendimiento generalmente se expresa en kg/hora o kg/ciclo. Un buen tornillo debe tener una alta capacidad de plastificación (capacidad de producción).

(3) Consumo unitario

El consumo unitario se refiere a la energía consumida por kilogramo de plástico (caucho) inyectado, generalmente expresado en N. Entre ellos, N es la potencia (kW) y Q es la producción (kg/hora).

 Cuanto mayor sea el valor, más energía se requiere para plastificar la misma cantidad de plástico. Es decir, cuanto más poder de calentamiento se consume, más trabajo mecánico realizado por el motor entra en el material en forma de corte y calor de fricción. Y viceversa.

 Como buen tornillo, el consumo unitario debe ser lo más bajo posible manteniendo la calidad de plastificación.

(4) Adaptabilidad

La adaptabilidad del tornillo se refiere a su capacidad para procesar diferentes plásticos y diferentes productos. Generalmente, cuanto mayor sea la adaptabilidad, menor será la eficiencia de plastificación.

Por lo tanto, deseamos un tornillo que combine adaptabilidad y alta eficiencia de plastificación.

(5) Facilidad de fabricación

Un buen tornillo también debe ser fácil de fabricar y tener un bajo costo.

5. Cómo elegir un tornillo de máquina de inyección

(1) Diámetro del tornillo (D)

Relacionado con el volumen de inyección requerido:

Volumen de inyección = 1/4 × π × D↑2 × S (recorrido de inyección) × 0.85.

Es inversamente proporcional a la presión de inyección máxima y directamente proporcional a la capacidad de plastificación.

(2) Sección de transporte

Responsable del transporte, empuje y precalentamiento del plástico, y debe garantizarse el precalentamiento hasta el punto de fusión.

Los plásticos cristalinos deben ser largos (como el POM, PA).

Los materiales amorfos deben ser secundarios (como el PS, PU, ABS).

Los materiales sensibles al calor deben ser los más cortos (como el PVC).

(3) Sección de compresión

Responsable de la mezcla, compresión y escape presurizado del plástico.

Los materiales pasan por esta sección casi completamente fundidos, pero no necesariamente mezclados uniformemente.

En esta área, el plástico se funde gradualmente y el volumen de la ranura del tornillo debe disminuir en consecuencia para corresponder a la disminución del volumen geométrico del plástico. De lo contrario, la presión del material no será sólida, la transferencia de calor será lenta y el escape será deficiente. La sección de compresión generalmente representa más del 25% de la longitud de trabajo del tornillo.

Pero esta sección representa alrededor del 15% del tornillo de nailon, alrededor del 40% del tornillo de plástico con alta viscosidad, resistencia al fuego, baja conductividad y aditivos altos y el 100% del tornillo de PVC. , para evitar generar un calor de corte intenso.

(4) Sección de medición

Generalmente representa el 20% – 25% de la longitud de trabajo del tornillo. Su función es asegurar que el plástico se derrita por completo, que la temperatura y la mezcla sean uniformes. Si la sección de medición es larga, el efecto de mezcla será mejor. Pero si es demasiado larga, la masa fundida permanecerá durante mucho tiempo y causará descomposición térmica. Si es demasiado corta, la temperatura será desigual. Los plásticos sensibles al calor.

Como el PVC, no deben permanecer durante mucho tiempo para evitar la descomposición térmica. Por lo tanto, se puede utilizar una sección de medición más corta o ninguna sección de medición.

(5) Profundidad de la ranura del tornillo

Cuanto más profunda sea la ranura de alimentación del tornillo, mayor será el volumen de entrega, pero se debe considerar la resistencia del tornillo de la máquina de inyección.

Cuanto menor sea la profundidad de la ranura de medición, mayor será el calor de plastificación y mayor será el índice de rendimiento de mezcla.

Sin embargo, si la profundidad de la ranura del tornillo de medición es demasiado superficial, aumentará el calor de corte y el calor autogenerado, y la temperatura se elevará demasiado, lo que causará decoloración o quemaduras del plástico, lo que es especialmente desfavorable para los plásticos sensibles al calor.

  • Tornillo de gradiente – la sección de compresión es más larga, representando el 50% de la longitud total del tornillo. La conversión de energía es moderada durante la plastificación. Se utiliza principalmente para plásticos con una baja estabilidad térmica como el PVC.

  • Tornillo mutante – la sección de compresión es más corta, representando aproximadamente el 5% al 15% de la longitud total del tornillo. La conversión de energía es más severa durante la plastificación, y se utiliza principalmente para plásticos cristalinos como los poliolefinas y el PA.

  • Tornillo universal – puede adaptarse al procesamiento de varios tipos de plásticos.

6. Cómo usar el tornillo de la máquina de moldeo por inyección

Diagrama del barril de la máquina de moldeo por inyección ▼

Diagrama del barril de la máquina de moldeo por inyección

1- Boquilla     2- Cabeza del tornillo     3- Anillo de retención      4- Cilindro     5- Tornillo     

6- Anillo calefactor     7- Anillo de agua de enfriamiento

(1) No inicie la máquina si el cilindro no ha alcanzado la temperatura preestablecida. La temperatura del calentador eléctrico recién abierto generalmente debe alcanzar el valor establecido durante 30 minutos antes de operar el tornillo.

(2) Si la máquina se detiene durante más de media hora cada vez, es mejor cerrar la compuerta de descarga y inyectar total el material en el cilindro, y configurar el aislamiento térmico.

(3) Evite que objetos extraños caigan en el cilindro y dañen el tornillo y el cilindro. Evite que fragmentos de metal y objetos extraños caigan en la tolva. Si procesa materiales reciclados, se requiere una tolva magnética para evitar que las limaduras de hierro entren en el cilindro.

(4) Al usar el sistema anti-retroceso, asegúrese de que el plástico en el cilindro esté completamente fundido, para no dañar las piezas del sistema de transmisión cuando el tornillo retrocede.

(5) Evite el funcionamiento en vacío del tornillo, deslizamiento y otros fenómenos.

(6) Al usar plásticos nuevos, limpie el material restante del cilindro. Al usar materiales como POM, PVC, PA+GF, minimice la degradación de las materias primas. Luego, enjuáguelos con materiales como ABS después del trabajo de la máquina.

(7) Evite mezclar POM y PVC en el cilindro al mismo tiempo, ya que reaccionarán a la temperatura de fusión y causarán graves accidentes industriales.

(8) Cuando la temperatura del plástico fundido sea normal pero se encuentren continuamente manchas negras o decoloración en el plástico fundido, verifique si el anillo de retención del tornillo (anillo de paso, mesón) está dañado.

7. Problemas comunes y soluciones

(1) Deslizamiento

En la etapa de pre-moldeo del tornillo, cuando el tornillo gira en el barril para transportar el material en la dirección del tornillo y retrocede para acumular el material para la próxima inyección, el tornillo también puede deslizarse. Si el tornillo comienza a deslizarse durante la fase de pre-moldeo, el movimiento axial del tornillo se detendrá mientras el tornillo continúa girando. La razón principal del deslizamiento del tornillo de la máquina de moldeo por inyección es que es difícil presionar el material en la entrada de alimentación y la longitud del barril no puede formar suficiente adherencia, por lo que el tornillo se desliza.

Hay dos soluciones para el deslizamiento del tornillo de la máquina de moldeo por inyección:

① Agregar una pequeña cantidad de material para limpiar el extremo del barril y verificar la temperatura de fusión al mismo tiempo. Un tiempo de residencia corto hará que la temperatura de fusión sea más baja que el valor establecido de la temperatura del barril.

 Observar los productos moldeados. Si hay manchas negras, rayas claras o patrones de mármol, significa que los materiales no se han mezclado bien en el barril.

(2) No descarga

Durante la producción de moldeo por inyección, el tornillo puede girar pero no descarga, y no se puede completar la producción normal.

Las razones comunes y las soluciones para que el tornillo de la máquina de moldeo por inyección no descargue son las siguientes:

① El puerto de descarga del barril está bloqueado: verificar si hay un bloqueo de material plástico derretido.

 El control de temperatura no es preciso y la temperatura del extremo trasero del barril es demasiado alta: ajustar la configuración de temperatura y verificar si el circuito de agua de enfriamiento está bloqueado.

El tornillo se agarra: el plástico envuelve el tornillo y gira junto con él.

Se agrega demasiado aceite al plástico, lo que provoca que el tornillo se deslice.

Se agregan demasiados materiales reciclados al plástico.

El desgaste del tornillo y el barril, así como el desgaste del anillo de retención, pueden causar que el tornillo de la máquina de moldeo por inyección no se alimente, lo que resulta en una fuga de plástico y que no se transporte hacia la parte delantera del barril.

Si las partículas de plástico son demasiado grandes, se producirá un puenteo: triturar el plástico nuevamente.

 Si el tornillo recién reemplazado no descarga, puede ser que el diseño del barril y el puerto de descarga del tornillo no sean adecuados: Para el tornillo, la ranura del tornillo en la sección de alimentación del tornillo es demasiado superficial. Por lo que el tornillo no puede impulsar el plástico hacia adelante cuando gira. Puede ser el problema de que la cantidad de material transportado es muy pequeña. Para el barril, la causa puede ser el diseño del puerto de descarga.

Página de parámetros del punto final de inyección de la máquina de moldeo por inyección▼

Página de parámetros del punto final de inyección de la máquina de moldeo por inyección

Durante el uso de los técnicos de moldeo por inyección:

 Los parámetros deben configurarse estrictamente según la temperatura de fusión del material.

 Después de apagar la máquina, el barril debe limpiarse según las regulaciones.

 Es necesario verificar si el punto final de inyección es estable todos los días.

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