注塑机螺杆与料筒结构设计.pdf

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1、塑膠射出成型機的螺旋桿與料管螺旋桿與料管組的主要功能從料斗中加入的包含：1.原料–粒狀或粉狀2.色母或色粉–含量極少3.回收料–不規則形狀4.其他添加物–一般複合成份可能在押出機已經進行與少量原料複合完成以上各項必需在加入料斗前攪拌均勻螺旋桿與料管的功能1.料粒或料粉的輸送2.原料熔解3.混合均勻4.獲得均勻的溫度與密度，並且沒有劣解或變色的問題5.每次精確控制準備射出的體積–控制精確之儲料完位置6.射出開始時止料機構(止料環或鋼珠等)很準確的塞住回流7.把一定量的液態原料射入模具8.執行保壓的動作材料的密度與熱含量材料種類

2、密度BulkDensity熱含量S.H.C.Kcal/Kg/℃Kg/m3鋼鐵Steel78780.112鋁Aluminum26910.217銅Copper89060.0985不鏽鋼StainlessSteel106570.112水Water10001油Oil9870.5橡膠Rubber12180.42PS聚苯乙烯Polystyrene10520.32PE聚乙烯Polyethylene920~970HDPE0.6(LDPE0.4)聚氯乙烯P.V.C.1160~15800.24聚丙烯Polypropylene9100.37PA尼龍N

3、ylon611300.38PC聚碳酸酯Polycarbonate12000.28螺旋桿與料管組的材質金屬材料特性要求：•3500C(4500C)以下時必需要有足夠的強度與硬度•高溫時耐磨•耐酸鹼、耐腐蝕•表面能夠拋光，沒有毛細孔，與液體的塑膠原料黏著力低•材質穩定，高溫時不析出任何成份一般使用材質：•一般用途：SCM440；AISI4140；AISI4340(鎳、鉻、鉬合金鋼)→可以熱處理與鍍硬鉻•耐磨耗者：SACM645；NITRALLOY135-M；DIMI-8550；ACM2→含少量的鋁，可氮化處理表面形成硬化之氮化鋼

4、•使用溫度超過3500C時，或超耐磨耗的需求：SKD61；D-2,H-13,CPMToolSteels•耐腐蝕者：以上的鋼材鍍硬鉻；SUS-420J2；300,17-4Stainlesssteel•機械廠與金屬材料製造廠共同研發的配方，如日本三菱的MAC24，日本名機的ATM100等等螺旋桿與料管組的材質雙金屬材料：主要功能為耐腐蝕性+耐磨耗性•一般其基材為SCM440；AISI4140；AISI4340•料管使用離心鑄造，螺旋桿採用離子噴焊或牙頂燒焊•所使用之材料舉例：(高雄路竹鼎基公司之資料)材質編號成份硬度耐磨耐腐熱膨漲

5、系數HRC耗性蝕性RT2500C/0CTCB-12Fe-Ni-Cu-B56-62BC11.0x10-6鐵/鎳/銅/硼TCB-20Fe-Ni-Cu-B+Cr-Mo-V62-68AB11.4x10-6鐵/鎳/銅/硼+鉻/鉬/釩TCB-60Ni-Co-Cr-B-Si48-55BA11.9x10-6鎳/鈷/鉻/硼/矽TCB-90Ni-Co-Cr-B-Wc60-66AAA8.0x10-6鎳/鈷/鉻/硼/鎢(Wc含60~70%)電熱與剪切熱的控制塑膠射出成型機的螺旋桿與料管是以電熱來加熱料管，使其金屬料管與螺旋桿在起動前必需要達到設定的溫

6、度，以便讓內部的塑膠原料軟化後，螺旋桿才能夠轉得動，此熱量稱之為外熱。接著射出成型的生產循環動作開始之後，油壓馬達、電動馬達或伺服馬達旋轉螺旋桿，讓塑膠原料往前輸送、料粒外部接觸螺桿與料管的金屬，表面先軟化、熔解，然後接著進入壓縮、間隙減小、半固液的原料往前流→擠壓，黏稠的液體大量產生剪切熱(磨擦熱)，把熱量傳給仍然固態的較低溫原料小粒子，此時的剪切熱將佔塑膠原料熔解所需要的熱量的40~100多%，其中如果超過100%者會造成實際溫度讀值超過溫度的設定值；此剪切熱稱之為內熱。由於一般塑膠原料的熱傳導係數約為金屬的1/30，料

7、管與螺旋桿的高溫只對原料顆粒與其接觸時，才有傳熱的效果。原料熔解過程產生的擠壓剪切熱是內熱，它對原料中央部份均勻的加熱升溫，是原料熔解所需要的主要熱源。最佳的螺旋桿設計是當儲料時，內熱大約為塑膠原料加熱、熔解時所需要熱量的80%。電熱與剪切熱的控制此時外部的電熱一方面必須維持環境中冷空氣對流帶走的熱量，與高溫料管對低溫周遭空氣的熱輻射所損失掉的熱量，一方面也保持料管的恆溫。剪切熱的產生有多少，也同時影響了機器電熱控制器的加熱時間，而剪切熱的產生量取決於原料在液體狀態時的黏度、射出成形溫度設定的高低(液態原料的黏度)、螺旋桿

8、的轉速快慢、螺旋桿的壓縮斜坡度與壓縮比、背壓的高低等等，其中以背壓的提升產生剪切熱最為嚴重，其次是螺旋桿的壓縮設計斜率大小與RPM。熱量的流失也就是無形能源的損失，能夠減少此外部的散熱，就能夠讓電熱加熱的時間縮短，而獲得能源節約的效果。只要能減少熱量的散失，