На вузли пластифікації машин литва під тиском покладена найважливіша частина процесу лиття.
Механізм пластифікації сприяє тому, щоб підведений матеріал:
- Завантажувався,
- Ущільнювався,
- Подплавляет і
- Розплавляється.
Кількість
тепла, необхідне для розплавлення, вводиться, з одного боку, нагрітими
стінками циліндра і, з іншого боку, внутрішнім і зовнішнім тертям
(диссипацией) при подачі матеріалу. Виходять з того, що на стінці циліндра утворюється плівка розплаву. Вона
росте по своїй товщині, поки не буде зішкребти подає гребенем шнека,
його "активним" ребром. Ця плівка збирається перед ребром у витку шнека,
поки там не утворюється завихрення розплаву. Завихорення розплаву стає
ширше в напрямку витків шнека, зменшуючи ширину зони залишається твердим
матеріалу
до тих пір, поки в витках шнека в кінцевому підсумку не буде
знаходитися тільки рапсплав (повна гомогенізація розплаву полімерного
матеріалу).
При лиття під тиск термопластів переважно застосовуються стандартні, так звані трьохзонний шнеки (див. рис. 1). Довжина шнека при литті під тиском найчастіше лежить в діапазоні 18D - 22D. Відмітною ознакою цього універсального шнека для термопластів є поділ шнека на наступні три зони:
Зона завантаження (10D) втягує матеріал, що у стані сипучого твердого речовини, з воронки для матеріалу. Обертанням шнека він подається далі. Подача твердого матеріалу обумовлюється різними умовами тертя грануляту на шнеку і циліндрі. Вже після небагатьох витків шнека матеріал починає подплавляет. На
початку зони завантаження є чиста подача твердого матеріалу, так що
висота профілю шнека повинна бути обрана відповідно великого розміру,
так як питома обсяг гранульованого твердого матеріалу більше, ніж обсяг
його розплаву.
Зона компресії (6D) стискає матеріал, підведений із зони завантаження, і він продовжує розплавлятися. Умовою для цього є плавно зменшується висота профілю шнека.
Зона дозування (4D - 5D) гомогенізують розплав і нагріває матеріал до остаточної температури випуску розплаву. Висота профілю в цій зоні залишається постійною.
За
допомогою стандартного шнека (зона завантаження близько 50%, зона
компресії близько 30% і зона дозування близько 20% довжини шнека) може
перероблятися без проблем більшість матеріалів. Для
більшості матеріалів при технічно можливе ході шнека 4 - 5 D значення
близько 0,5 D, або 10% від максимального обсягу дозування слід
розглядати як мінімальне значення для обсягу дозування шнека. Максимальне
значення для обсягу дозування шнека знаходиться, в залежності від
матеріалу, в межах ЗD-4D, або 65-90% максимального обсягу дозування,
базуючись на максимальному ході шнека 4,5 D-5D при довжині шнека 20D. Робота на верхній межі ходу дозування діє негативно на якість литих виробів. Довгий
хід дозування знижує частку енергії конвекції, і тепловіддачі, і
енергії дисипації (внутрішнє та зовнішнє тертя матеріалу) в підведеної
енергії на розплавлення. У
цьому закладена небезпека того, що сформується нерівномірний профіль
температури по довжині шнека, і це порушить стабільність процесу. Крім
того, при великих ходах дозування і уприскування є небезпека, що
грудочки твердого матеріалу, що знаходяться в задній секції шнека, і
наповнені повітрям порожнечі при впорскуванні проникають занадто далеко
вперед. Незважаючи на можливе високе протитиск шнека повітря більше не може йти в напрямку отвори подачі сировини. Він ущільнюється в зоні компресії і призводить до сірих або чорних смуг у литому виробі.
Під
часом перебування матеріалу в циліндрі розуміють час, який потрібно
гранулам для проходу від отвору подачі сировини в циліндр до виходу в
порожнину форми вже у вигляді розплаву. При
великих ходах шнека і короткому часу циклу є небезпека дуже короткого
часу перебування розплаву в шнековому циліндрі і тим самим отримання
недостатньо однорідного розплаву. При
малих ходах шнека і щодо довжин ном часу циклів при визначених
обставинах виходить занадто тривалий час перебування розплаву в
циліндрі, що може призвести до термічного розкладання матеріалу,
ухудшающему якість литого вироби, а також стабільність процесу. Слід
також зазначити, чим більше діаметр шнека, тим більше ще й потрібний
час перебування розплаву в циліндрі, щоб досягти порівнянної
однорідності. Причиною
для цього є, серед іншого, висота профілів гребеня у великих шнеків, що
тягне інше співвідношення наповнювального обсягу в витках шнека до
теплопроводящей поверхні циліндра.
Час
дозування - це час, протягом якого е головка шнека проходить хід
дозування проти напрямку упорскування, і в освобождающемся просторі
скупчується пластіфіціруемий обертанням шнека матеріал.
Протитиск
шнека (тиск пластифікації) є тиском розплаву перед головкою шнека,
проти якого шнек працює під час фази пластикации, подаючи розплав в
передній сектор шнека. Регулюванням
протитиску шнека змінюється тиск маси в шнековому циліндрі, завдяки
чому втягнутий з гранулятом повітря, що знаходиться в ділянці зони
завантаження, витісняється в напрямку завантажувального отвору. Якість
перемішування розплаву можна поліпшити за допомогою більш високого
протитиску, Проте вибір занадто високого протитиску веде до більш
низької продуктивності по пластикации. Легкотекучіе матеріали потребують більш низькому протитиску, ніж труднотекучіе. Протитиск
не тільки допомагає гомогенізувати матеріал, але при пластикации воно
надає шнеку рівномірний опір, щоб дозувати постійна кількість матеріалу
(стабілізація і відтворюваність часу дозування і обсягу дозування). В
якості рекомендації для протитиску можна запропонувати наступне: на
початку настроювання повинні бути встановлені нижні межі значень. Якщо час пластикации трохи коливається, то тиск підвищують приблизно на 50%. Правильно
встановлене протитиск створює однорідну масу, що покращує і
відтворюваність роботи затвора зворотного потоку головки шнека.
В
принципі, швидкість обертання шнека незалежно від матеріалу повинна
встановлюватися настільки повільною, щоб процес пластикации закінчився
незадовго до кінця часу охолодження. Занадто
висока швидкість дозування може призвести до неоднорідності в
пластицирован масі і до занадто високій теплоті тертя в масі. Зниження
швидкості обертання шнека безпосередньо перед кінцем дозування помітно
знижує коливання в кінцевому положенні дозування і, тим самим, також
коливання у вазі литого виробу.