Как очистить шнек и цилиндр термопластавтомата

В повседневном производстве литья под давлением чистота шнека и цилиндра напрямую определяет внешний вид отлитых деталей, их общую механическую прочность, а также практические вопросы, например, насколько быстро можно выполнить замену цвета или материала.

Во многих случаях основная причина не снижающегося уровня брака кроется в остатках внутри ствола — обуглившихся черных пятнышках, обесцвеченных волокнах и загрязнениях, оставленных материалами, подвергшимися длительному высокотемпературному разложению.

По-настоящему профессиональная очистка никогда не бывает такой простой, как просто пропустить материал через ствол. Это включает в себя очень многое: в игру вступают принципы реологии, термодинамики и механики; это комплексный процесс лечения.

Глава 1: Физико-химическая природа загрязнения винтов

Чтобы повысить эффективность очистки, сначала необходимо понять, как именно эти загрязнения прилипают к поверхности.

1.1 Образование карбонизированного слоя.
Материал имеет тенденцию накапливаться в мертвых зонах винта, таких как основание витка винта, щели внутри стопорного кольца (обратного клапана) и подобных местах. После длительного нагревания он постепенно окисляется и трескается, образуя в конечном итоге чрезвычайно твердый карбонизированный слой.

1.2 Нанесение цвета и полярная адсорбция
Многие пигменты, такие как углеродная сажа и органический красный, по своей природе являются высокополярными и легко прилипают к крошечным ямкам на металлической поверхности. Кроме того, полярные материалы, такие как PA и EVOH, также имеют сильное сродство к металлу. В результате при смене материалов мы часто сталкиваемся с постоянными следами цвета, которые трудно устранить, — это особенно неприятная проблема.

Глава 2: Классификация и технические механизмы основных методов очистки

Методы очистки, доступные в настоящее время в отрасли, можно разделить на четыре типа. Каждый из них имеет свои собственные сценарии применения, и физические принципы, лежащие в их основе, различны.

2.1 Метод физического вытеснения.
Принцип довольно прост: для достижения вытеснения он основан на разнице вязкостей между промывочным составом и остаточным материалом в цилиндре.

Вы можете запомнить этот принцип экструзии высокой вязкости: выбирайте материал с более низким индексом плавления (MI) и более высокой общей вязкостью, чем у производственного материала, например высокомолекулярный полиэтилен или специально разработанный промывочный состав.

Суть заключается в том, что по мере выдавливания высоковязкого расплава он создает большее напряжение сдвига на стенке цилиндра, эффективно соскребая остатки, прилипшие к внутренней стенке, слой за слоем.

В реальной эксплуатации рекомендуется использовать метод импульсной продувки — резко регулируя скорость шнека вверх и вниз — используя возникающие колебания давления для вытеснения загрязнений из мертвых зон.

2.2 Метод химического разложения.
Этот метод в первую очередь основан на использовании активных ингредиентов очищающего состава, которые оказывают химическое воздействие при высоких температурах.

Набухающие вещества и поверхностно-активные вещества, содержащиеся в промывочном составе, постепенно проникают в различные щели и мертвые зоны винта. По мере повышения температуры они расширяются и разрывают молекулярные цепи прочно связанных карбонизированных отложений, размягчая загрязнения, чтобы они могли смешаться с расплавом и вытесниться вместе.

Этот подход исключительно хорошо работает для удаления стойких карбонизированных черных пятен и остатков термочувствительных материалов. Однако следует отметить, что химическую очистку нельзя проводить торопливо. Лучше всего дать время выдержать несколько минут, чтобы химическая реакция полностью пошла своим чередом; в противном случае эффективность будет значительно снижена.

2.3 Физический абразивный метод.
Принцип заключается в смешивании мелких твердых частиц, таких как стекловолокно, карбонат кальция и мягкие керамические частицы, с несущей смолой.

Когда винт вращается, эти частицы действуют как струящаяся наждачная бумага, постепенно стирая стойкие пятна, прочно приставшие к металлической поверхности.

Но риском здесь нужно тщательно управлять: твердость выбранных частиц ни в коем случае не должна превышать твердость азотированного слоя поверхности винта. Общий стандарт – оставаться ниже HV1000. В противном случае вместо очистки вы соточите точность самого винта, что принесет больше вреда, чем пользы.

2.4. Метод экстремальной разборки.
Этот метод очень прост: остановите машину, вытащите весь винт и очистите его вручную.

Этот метод обычно используется только тогда, когда накопление загрязнений чрезвычайно сильное, вызывающее засоры, или во время планового капитального ремонта.

Еще один важный момент, который следует запомнить: никогда не используйте щетку из стальной проволоки для очистки поверхности во время чистки. Правильный подход — использовать медную щетку или медный скребок. Если позволяют условия, помещение винта непосредственно в ванну ультразвуковой очистки приведет к наименьшему повреждению оборудования.

Глава 3: Специализированные решения по очистке для различных сценариев использования материалов

Подходы к очистке разных материалов совершенно разные; один единственный метод не может быть применен полностью.

3.1. Принцип «охлаждения и герметизации» для термочувствительных материалов (ПВХ, ПОМ).
Если ПВХ слишком долго оставить при высоких температурах, он разложится и выделит газообразный хлористый водород, что приведет к серьезной коррозии винта.

Поэтому при продувке этого типа материала необходимо категорически избегать произвольного повышения температуры. Используйте специальный состав для очистки ПВХ, чтобы быстро смыть остатки материала при нормальной температуре обработки. После этого заполните бочку стабильным материалом, например полиэтиленом или полипропиленом, на низкой скорости, чтобы предотвратить дальнейшее разложение оставшегося материала и повреждение оборудования после остановки.

3.2 Смена цвета: переход от темных к светлым цветам
Это наиболее распространенный и сложный сценарий в цехе.

Обычно можно использовать поэтапный метод: сначала выполните чистку основания, используя натуральный (неокрашенный) материал той же цветовой группы, а затем используйте специальный химический чистящий состав для глубокой очистки.
Также можно применить метод температурного градиента: соответствующим образом повысить температуру в средней и задней зонах ствола на 20–30 градусов Цельсия, чтобы снизить сопротивление адгезии материала, а затем экструдировать с высоким противодавлением. Это значительно ускорит смену цвета.

3.3 Переход от жаропрочных материалов (PEEK, PPS) к стандартным материалам
Это ловушка, в которую попадают многие люди. Обычные промывочные составы при воздействии таких высоких температур моментально сгорают и образуют комки прямо внутри, делая ствол грязнее, чем больше вы пытаетесь его очистить.

Правильный подход – постепенное поэтапное снижение температуры. Во-первых, используйте высокотемпературный промывочный состав, рассчитанный на температуру выше 400°C. Затем постепенно снижайте температуру ствола и во время этого процесса охлаждения поэтапно переключайтесь на среднетемпературные и, наконец, низкотемпературные стандартные материалы в качестве переходов.

Глава 4: Пять ключевых технических параметров для повышения эффективности очистки

При настройке процесса очистки необходимо внимательно следить за этими пятью параметрами. Все различия скрыты в деталях.

4.1 Противодавление
Помните один основной принцип: во время продувки противодавление должно увеличиваться.

Когда противодавление увеличивается, расплав более полно упаковывается внутри шнека, эффект сжатия улучшается, и захваченный воздух может быть плавно удален. Тогда промывочный состав может более плотно прилегать к мертвым зонам в основании витка шнека, что приводит к более чистой продувке. Обычно рекомендуется устанавливать противодавление продувки примерно в 1,5–2 раза выше, чем при нормальном производстве.

4.2 Скорость шнека
Скорость шнека не должна оставаться постоянной; чередование высоких и низких скоростей дает наилучшие результаты.

Высокая скорость вращения генерирует достаточно тепла сдвига для более быстрого удаления загрязнений; низкая скорость позволяет увеличить время пребывания для постепенного вступления химических реакций в силу. Переключение между высокой и низкой скоростью создает турбулентность внутри ствола, помогая очистить многие мертвые зоны, которые обычно недоступны.

4.3 Давление на контакт сопла
Если позволяют условия и обеспечена безопасность, старайтесь держать сопло в плотном контакте во время продувки. Используйте высокое противодавление для создания и удержания давления внутри ствола, используя накопленную потенциальную энергию расплава под давлением для удаления даже глубоко сидящих остатков.