¿Cómo influye la geometría del tornillo en el tiempo de residencia y la velocidad de corte del material en el cilindro?

La geometría del tornillo juega un papel crítico en la determinación tanto del tiempo de residencia como de la velocidad de corte del material en el cilindro de una máquina de moldeo por inyección. Así es cómo:

Profundidad de vuelo: La profundidad de vuelo es un aspecto fundamental de la geometría del tornillo que influye profundamente en la dinámica del flujo de material dentro del cilindro. La distancia entre el diámetro exterior del tornillo y el diámetro interior del cilindro dicta el volumen de material que se puede acomodar a lo largo del canal del tornillo. Este volumen impacta directamente el tiempo de residencia, ya que una mayor profundidad de vuelo permite transportar una mayor cantidad de material por revolución del tornillo. En consecuencia, el material pasa más tiempo dentro del barril, sufriendo procesos como fusión, mezcla y homogeneización. Los tiempos de residencia más prolongados son particularmente ventajosos para lograr propiedades uniformes en las piezas moldeadas finales, ya que facilitan la mezcla completa de aditivos, colorantes o materiales reciclados con la resina base. Sin embargo, una profundidad de vuelo excesiva puede provocar tiempos de residencia prolongados, con riesgo de degradación o sobrecalentamiento del material, especialmente para los polímeros sensibles al calor.

Paso: El paso del tornillo, definido como la distancia entre tramos adyacentes a lo largo de su longitud, influye directamente en el desplazamiento del material y, en consecuencia, en el tiempo de residencia. Un paso más largo da como resultado un mayor transporte de material por revolución del tornillo, lo que aumenta efectivamente la tasa de rendimiento y extiende el tiempo de residencia. Este tiempo de residencia prolongado ofrece varias ventajas, incluida una mejor mezcla y homogeneización del material, que son fundamentales para lograr propiedades de fusión y calidad de las piezas consistentes. Tiempos de residencia más prolongados pueden mejorar la incorporación de aditivos o cargas, asegurando una distribución uniforme en toda la masa fundida. Sin embargo, es esencial considerar las ventajas y desventajas asociadas con los pasos más largos, como los posibles aumentos en el consumo de energía o la degradación inducida por el cizallamiento. Por el contrario, los pasos más cortos reducen el desplazamiento de material por revolución, lo que lleva a tiempos de residencia más cortos. Si bien esto puede ser deseable para minimizar la exposición del material a altas temperaturas o reducir los tiempos de ciclo, también puede comprometer la calidad de la masa fundida y la eficiencia de la mezcla.

Relación de compresión: La relación de compresión del tornillo, expresada como la relación entre la profundidad de la zona de alimentación y la profundidad de la zona de medición, afecta profundamente el procesamiento del material dentro del cilindro. Una relación de compresión más alta aumenta la presión y la temperatura del material a medida que avanza a lo largo del tornillo, lo que prolonga efectivamente el tiempo de residencia. Este tiempo de residencia extendido permite una fusión, mezcla y homogeneización más extensa del material, lo que resulta en una mejor calidad de la masa fundida y consistencia de las piezas. La presión elevada promueve una mejor compactación y densificación de la masa fundida, reduciendo los huecos o inconsistencias en las piezas moldeadas finales. Sin embargo, relaciones de compresión excesivas pueden provocar un trabajo excesivo del material, provocando degradación, decoloración o consumo excesivo de energía.

Profundidad del canal: La profundidad de los canales de los tornillos, que se refiere al espacio entre tramos adyacentes, influye significativamente en el transporte del material y el tiempo de residencia. Los canales más profundos acomodan un mayor volumen de material, lo que facilita un mayor transporte de material a lo largo del tornillo y, en consecuencia, extiende el tiempo de residencia. Este tiempo de residencia prolongado permite una mezcla, combinación y procesamiento térmico más completo del material, lo que mejora la calidad de la masa fundida y el rendimiento de la pieza. Los canales más profundos promueven un mejor acoplamiento entre el tornillo y el cilindro, minimizando las fugas o la derivación de material no fundido. Sin embargo, los canales excesivamente profundos pueden impedir el transporte del material o aumentar las fuerzas de corte, lo que podría generar desafíos de procesamiento o desgaste prematuro del tornillo.

tornillo de máquina de inyección
Injection machine screw