أخبار

في الهيكل الأساسي لماكينة التشكيل بالحقن الرأسية، يلعب نظام المسامير دورًا رئيسيًا في تحويل المواد الخام البلاستيكية من الحالة الصلبة إلى الحالة المذابة. يبدو هذا الجزء المعدني البسيط، بفضل تصميمه الدقيق وتحكمه الفعال في الحركة، يقوم بعدة دورة تذويب دقيقة في الدقيقة الواحدة. باعتباره "القلب" لعملية الحقن، فإن تصميم المسامير يؤثر مباشرة على جودة التشكيل وكفاءة الإنتاج.

I. تطور بنية نظام البراغي

تستخدم براغي ماكينات تشكيل البلاستيك الرأسية الحديثة عادة تصميمًا هيكليًا كلاسيكيًا من ثلاث مراحل، حيث يؤدي كل مرحلة وظيفة محددة. تكون وظيفة القسم التغذوي نقل المواد الخام بشكل مستقر، وتضمن البراغي ذات الخنادق العميقة في هذا القسم تدفق الحبيبات بسلاسة تحت تأثير الجاذبية. يولد القسم الضاغط تأثير ضغط ميكانيكي من خلال تضيق تدريجي للخنادق البرازية، مما يعزز كفاءة التحويل إلى بلاستيك ويمنع حدوث قص مفرط. أما القسم القياسي، الذي يتميز بخنادق براغيه أعمق، فيضمن ذوبانًا موحدًا في بيئة ضغط عالي، مما يثبّت جودة المنتج.

الجزء المقاس مهم للغاية، وتصميمه عادةً يتبع نسبة ذهبية بين الطول والقطر (L/D) تتراوح بين 5:1 و7:1. هذا ليس فقط يضمن التجانس في الذوبان، ولكنه أيضًا يبقي التذبذبات في درجة الحرارة ضمن ±2°C. لمنع عودة تدفق المادة المنصهرة، يستخدم المكون الدائري ثنائي الإغلاق بنية ذات ختم مزدوج، مع وقت استجابة أقل من 0.03 ثانية.

II. ربط الديناميكا الحرارية بالرئولوجيا

تأثير الحرارة الناتج عن دوران البرغي يتبع الصيغة الرئولوچية τ = η(du/dy)، مع اختلاف معدل القص عبر الأقسام المختلفة. على سبيل المثال، في قسم التغذية، يتراوح معدل القص عادةً بين 50 إلى 100 s⁻¹، بينما في القسم المقاس يمكن أن يصل إلى 500 إلى 1000 s⁻¹. بالنسبة للمواد الحساسة للحرارة مثل البولي كاربونات (PC)، يتم استخدام تصميم خاص للبرغي، حيث يتم اختصار طول القسم الضاغط لتحديد ارتفاع درجة الحرارة ضمن 30°C.

يعرض حقل درجة حرارة الصهر تدرجًا محوريًا. باستخدام التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، يتم ملاحظة منحنى درجة الحرارة من فتحة التغذية إلى مخرج الفوهة. عن طريق تحسين سرعة المسمار ومواصفات ضبط الضغط الخلفي، يمكن تقليل معامل تقلب درجة الحرارة إلى أقل من 0.05، مما يمنع تدهور المادة بسبب ارتفاع درجة الحرارة المفرطة.

ثالثًا. المواد الهندسية ومعالجة السطح

لتعزيز مقاومة الاحتكاك، يتم تصنيع جسم المسمار من الفولاذ النيتريد، والذي يخضع لمعالجة النيتروجين الأيوني، مما يؤدي إلى صلابة سطحية تتوافق مع المعايير العالية. بالنسبة للمواد المدعمة بألياف الزجاج، يتم استخدام طبقة معالجة ثنائية المعدن، مما يحسن مقاومة الاحتكاك بمقدار 3 إلى 5 مرات مقارنة بمعالجات النيتروجين التقليدية. يتم تغطية سطح قمة الخيط بالماس، مما يقلل من معامل الاحتكاك إلى أقل من 0.08.

تستخدم تقنية تشكيل السطح الأحدث التصاق الليزر لإنشاء مصفوفات خنادق على مستوى الميكرون على سطح البرغي. تشير البيانات التجريبية إلى أن هذه البنية تحسن كفاءة الخلط بنسبة 18% وتزيد من تناسق درجة حرارة الذوبان بنسبة 25%.

في مجال تشكيل الحقن بدقة، يتم الآن التحكم في تحملات قطر البرغي ضمن دقة المستوى IT5، مع خطأ المركزية لا يتجاوز 0.01 مم/م. بالإضافة إلى ذلك، البرغي الموجي الجديد المصمم باستخدام محاكاة CFD (ديناميكا الموائع الحسابية) يمكنه تقليل ثنائي الانكسار إلى أقل من 3 نانومتر/سم عند تشكيل مكونات البولي كربونات ذات الدرجة البصرية. وبفضل اندماج تقنية الاستشعار الذكي، أصبح نظام البرغي الآن يسمح بمراقبة الوقت الحقيقي للزوجة الذائبة، مقرونة بنظام تحكم تكيفي، مما يضمن استقرار عملية التحلل البلاستيكي بقيمة مؤشر قدرة العملية CPK تظل باستمرار فوق 1.67.

هذا الجيل الجديد من أنظمة المسمار، الذي يجمع بين التكامل الكهروميكانيكي والتصميم الدقيق، يعيد تعريف حدود دقة معالجة البلاستيك.