W poprzedniej części omówiona została podstawowa konstrukcja zespołu plastykującego i prawidłowy dobór ślimaka. Omówiono, w jaki sposób, w oparciu o objętość wtrysku należy dobrać średnicę ślimaka. W drugiej części artykułu zajmiemy się podstawowymi metodami oceny geometrii ślimaka. Analiza przeprowadzona zostanie w oparciu o konstrukcję uniwersalnego, trzy strefowego ślimaka - przedstawiona na przykładzie śruby 3-strefowej.
Rozwój geometrii ślimaka
Zastanawiając się nad geometrią ślimaka należy przede wszystkim odpowiedzieć na pytanie, jakie cele chcemy realizować przez opracowywanie określonej geometrii ślimaka? Czy zależy nam na zwiększeniu wydajności plastyfikacji, czy obniżeniu temperatury stopu tworzywa, a może potrzebujemy poprawy jakości mieszania? Proces staje się bardziej złożony, jeśli pożądane zmiany są tylko pośrednio powiązane z geometrią ślimaka lub można je przypisać kilku przyczynom jednocześnie. Sytuacja taka występuje np. w przypadku oczekiwania poprawy wytrzymałości na zużycie czy zwiększenia dokładności dozowania. Czasami wymagania w stosunku do ślimaka okazują się być sprzeczne ze sobą. W takich wypadkach należy wybrać cele priorytetowe.
Ugruntowaną praktyką jest optymalizacja geometrii ślimaka poprzez prowadzenie symulacji, przed wykonaniem pierwszych testów z pomocą ślimaków testowych. W WITTMANN BATTENFELD w tym celu wykorzystywane jest oprogramowanie PSI / REX opracowane i udoskonalane na bieżąco przez Uniwersytet w Padeborn. Oprogramowanie to pozwala na obliczanie geometrii ślimaków i symulację ich pracy.
Oprogramowanie komputerowe pozwala elastycznie zmieniać geometrię ślimaka i obrazować sam ślimak. Pracując na bazie uprzednio zdefiniowanych wyników można analizować pojawiające się trendy wywołane zmianami geometrii. Na koniec wyniki wszystkich obliczeń są zestawiane i porównywane. Odpowiednia geometria ślimaka jest tworzona od sumy informacji i dalej optymalizowana aż do najdrobniejszych szczegółów - aż do wyświetlenia pożądanego rezultatu.
W oparciu o uzyskane wyniki symulacji produkowane są ślimaki testowe, które poddawane są dalszemu badaniu w warunkach praktycznych. W zależności od złożoności samego projektu możliwym jest wykonanie kilku różnych ślimaków testowych. Wyniki testów są analizowane i prowadzą do wyboru optymalnej geometrii ślimakow. W przypadku, gdy wyniki nie spełniają oczekiwań należy powtórzyć proces symulacji.
Parametry opisujące geometrię ślimaka
Jako przykład do dalszych rozważań przyjmijmy ślimak o geometrii 3-strefowej. Geometrię ślimaka definiują następujące parametry:
DSC = średnica zewnętrzna ślimaka
L/D stosunek średnicy do długości ślimaka
lE = długość strefy zasilania
lK = długość strefy sprężania
lM = długość strefy dozowania
hE = wysokość zwoju w strefie zasilania
hM = wysokość zwoju w strefie dozowania
b = odstęp między zwojami
i = liczba zwojów
t = skok zwoju
e = szerokość zwoju
Kąt zarysu zwoju po stronie aktywnej
Kąt zarysu zwoju po stronie pasywnej
rtr = promień zarysu zwoju po stronie aktywnej
rntr = promień zarysu zwoju po stronie pasywnej
Liczba parametrów geometrycznych dla stosunkowo prostej konstrukcji ślimaka 3-strefowego pokazuje, jak duża ilość wariantów jest możliwa dla prostego typu ślimaka. W przypadku bardziej wyrafinowanych geometrii, takich jak te, które występują w ślimakach barierowych czy w ślimakach mieszających, liczba parametrów geometrycznych jest wielokrotnie większa.
