Un cliente envía un dibujo marcado30:1, compresión 3:1, y nos pide que lo copiemos. Nueve de cada diez veces hacemos exactamente eso. La décima vez preguntamos con qué alimentan la máquina y la respuesta explica el problema con el que viven desde hace dos años.
La relación L/D y la relación de compresión son dos números que todo el mundo cita y casi nadie cuestiona. Son realmente útiles. También son incompletos de tal manera que cuestan la producción todos los días. En lugar de definirlas y detenernos, aquí hay tres situaciones que se cruzan repetidamente en nuestros bancos, y lo que cada una revela sobre lo que los números controlan y no controlan.
Caso 1: El tornillo que era "correcto" y aún así sobresalió
Salida baja, aumento de presión, especificaciones sin cambios
La especificación del tornillo estaba bien. Estaba bien cuando fue diseñado. Lo que había cambiado estaba en el sentido anterior: la planta había comenzado a mezclar sus propios recortes de borde con el alimento. Sobre el papel, no había nada incorrecto en el tornillo; el dibujo todavía decía 30:1 y 3:1, exactamente como antes.
Pero la relación de compresión no es una calificación de calidad abstracta. Es una declaración sobre¿Cuánto aire tiene que salir de la alimentación?. Los pellets vírgenes densos transportan relativamente poco; Las escamas de película irregulares transportan mucha más cantidad y no se acumulan de la misma manera en el canal de alimentación. Al tornillo se le pedía que hiciera un trabajo para el que nunca fue dimensionado.
Lo que realmente te compra L/D
Tomemos primero la definición, brevemente, porque de ella dependen los casos. L/D es el del tornillolongitud efectiva del vuelo dividida por su diámetro exterior— un tornillo de 90 mm con 2700 mm de longitud de aleta es 30:1. Al ser una relación, se transfiere entre tamaños de máquinas: 30:1 a 60 mm y 30:1 a 150 mm dan proporcionalmente la misma longitud de trabajo.
Las relaciones L/D comunes para la extrusión de tornillo suelen oscilar entre 20:1 y 30:1., yEl impulso por el rendimiento y la mezcla ha impulsado los diseños modernos comúnmente a 30:1 o más.. Lo que se compra con longitud es el tiempo de residencia: más vueltas de tornillo para transportar, fundir, mezclar y generar presión.
Una peculiaridad de contar que vale la pena conocer antes de comparar cotizaciones
Los tornillos de paso cuadrado hacen que L/D sea fácil de leer contando vueltas, pero existe una convención que la gente aplica de manera inconsistente.La parte debajo de la abertura de alimentación no debe incluirse en L/D, aunque muchas personas sí la cuentan porque hace que el tornillo parezca más largo.. Si dos proveedores cotizan diferentes L/D para lo que debería ser la misma pieza, esto es lo primero que se debe verificar.
Ya no es una actualización gratuita.Más longitud es más tiempo de residenciaymás historia de corte. En el PVC rígido, el tiempo a temperatura es precisamente lo que produce la degradación. Un tornillo más largo también cuesta más y exige más torque. La longitud ayuda cuando la longitud era la limitación, pero no de otra manera.
Caso 2: cuando comenzó la línea de reciclaje
Problemas de alimentación que aparecieron de la nada
Este es el gemelo del Caso 1 y es lo suficientemente común como para merecer un nombre. Un tornillo diseñado alrededor de gránulos densos y de flujo libre, que luego se alimenta con una parte sustancial de película en escamas o triturado, tiene dos problemas a la vez: el canal de alimentación no se llena de manera consistente y hay mucho más aire arrastrado para expulsar del que el perfil de compresión fue diseñado para soportar.
Los síntomas (aumento repentino, salida errática, tiempos de purga más prolongados) parecen fallas de la máquina, razón por la cual el diagnóstico a menudo llega primero a un costoso callejón sin salida. No hay nada roto. El tornillo simplemente está haciendo un trabajo diferente al que fue diseñado.
| Formulario de alimentación | densidad aparente | Qué exige del tornillo |
|---|---|---|
| Pellets densos y que fluyen libremente | Alto | Menos compresión; la alimentación rara vez es la limitación |
| Mezcla en polvo/seca | Bajo | Más compresión; El área de alimentación grande importa |
| La película se descascarilla o se tritura | Muy bajo, irregular | Más compresión y la alimentación en sí misma se convierte en el límite. |
| Compuesto muy lleno | Varía | Establecido por el comportamiento de fusión y la tolerancia al calor. |
| Mezcla seca de PVC rígido | Bajo | Necesita compresión, pero se degrada si llega demasiado rápido |
Esa última fila es la razón por la que el PVC rígido termina enbarriles cónicos de doble tornilloen lugar de resolverse con un número de compresión: el cono se comprime progresivamente a lo largo de toda la longitud en lugar de en un solo paso. Nuevamente los diseñamos de manera diferente dependiendo de si el compuesto es bajo, medio o alto en CaCO₃, cubierto debarriles de tornillo para extrusión de PVC.
¿Qué relación de compresión mide?
Formalmente,la relación de compresión es la relación entre el volumen del primer tramo y el volumen del último, generalmente entre dos y cuatro, y en un tornillo de paso constante a menudo se toma como la relación entre la profundidad del primer y el último canal..
En términos de taller: a medida que el material se derrite, pierde aire entre los gránulos y ocupa menos espacio, por lo que el canal tiene que ser poco profundo para mantener la masa fundida compactada y empujar ese aire hacia la tolva. Una compresión demasiado pequeña deja aire sin fundir y arrastrado. Demasiado convierte la corriente del motor en calor cortante que luego debes eliminar.
Trabajando con un tornillo que tienes delante
- Profundidad del canal de alimentación = (diámetro exterior - diámetro de la raíz en la zona de alimentación) ÷ 2
- Profundidad del canal de dosificación = (diámetro exterior − diámetro de la raíz en la zona de dosificación) ÷ 2
- Relación de compresión ≈ profundidad de alimentación ÷ profundidad de dosificación
Esta cifra de profundidad se aproxima a la verdadera relación volumétrica. Cuando el tono varía a lo largo del tornillo, los dos divergen, lo cual es el primer indicio de que el número del titular está haciendo menos trabajo de lo que la gente supone.
Caso 3: Misma relación, tornillo diferente
Dos tornillos 3:1 que no se comportan en nada parecido
La relación de compresión te dicecuántoel canal es poco profundo. No dice nada sobreque rapido. Consiga una relación 3:1 gradualmente a lo largo de una transición larga y el material se comprime suavemente. Logre el mismo 3:1 en un puñado de tramos y concentrará la misma reducción de volumen en una distancia corta, con el calor cortante que eso implica.
Ambos tornillos se describen honestamente como "3:1". Sólo uno se adapta a un material sensible al calor. La variable que los separó (la división de la longitud total entre alimentación, transición y medición) no aparece en ninguno de los titulares, solo en el dibujo.
Los puntos ciegos en ambos números.
Preferiríamos decir esto claramente que dejar que un comprador confíe demasiado en una cifra. Como lo expresa una referencia de extrusión de larga data,La relación de compresión es útil, pero es un número indefinido.que por sí solo no puede describir cómo se comportará un tornillo.
Ni L/D ni la relación de compresión te dicen:
- La zona dividida— Caso 3 en una línea
- El perfil de tono— constante o variable, y dónde cambia
- Secciones de mezcla- aElemento Maddock, Piña o Saxtonmueve la calidad de la masa fundida más allá de un pequeño cambio de compresión
- Autorización— la brecha entre el tornillo y el barril gobierna la producción y se ensancha a medida que el conjunto se desgasta
- Tratamiento superficial— nada en la geometría dice si la pieza sobrevive al relleno
Ese último punto es donde el dinero se pierde silenciosamente. La geometría gobierna el rendimiento desde el primer día. Eltratamiento de materiales y superficiesrigen cuánto dura el día uno. Un tornillo bien diseñado con la aleación incorrecta aún se desgasta temprano en un compuesto relleno, y luego se abre el espacio libre y la geometría por la que pagó deja de importar.
Qué puedes cambiar en tu máquina y qué no
Vale la pena ser claro al respecto, porque determina qué es lo que incluso vale la pena discutir.
L/D es fijo.A su alrededor se construyen la longitud del cañón, el marco y el accionamiento. Ya no hay tornillos para su extrusora actual; Esa es una máquina diferente.
Casi todo lo demás está abierto.División de zonas, profundidades de canales y, por lo tanto, relación de compresión, paso, secciones de mezcla, tratamiento de superficies, todo especificado por trabajo, porque los barriles de tornillo están casi 100% personalizados de todos modos. En nuestra tienda de Zhoushan que va desde12 mm a 500 mm de diámetro, longitudes de trabajo a10.000 milímetros, con la carcasa de alimentación, el revestimiento de alimentación y la camisa de agua fabricados internamente junto al tornillo.
El único momento en el que cambiar el diseño es gratis.
- El reemplazo ocurre cuando una geometría que nunca se adaptó a la materia prima se puede corregir sin costo adicional de herramientas.
- Copiar exactamente un tornillo desgastado también copia cualquier problema que tenga.
- Si la producción, la falta de fusión, el aumento repentino o la degradación han sido una queja permanente, infórmela en la consulta en lugar de pedir un duplicado.
No es normal ningún dibujo para el trabajo de reemplazo; las fotos más los detalles del diámetro, la longitud y la brida son suficientes para comenzar, y nuestros ingenieros pueden medir un cilindro de tornillo existente en el sitio, cualquiera que sea la marca de la máquina. Cada pieza se envía con un certificado de material y un informe de inspección, construido con una rugosidad superficial Ra de 0,4 µm y una rectitud de 0,015 mm.
Preguntas que nos hacen
¿Cuál es la relación L/D de un tornillo extrusor?
L/D es la longitud efectiva del ala del tornillo dividida por su diámetro exterior. Un tornillo de 90 mm con 2700 mm de longitud de aleta es 30:1. Los valores de extrusión de un solo tornillo comunes van de 20:1 a 30:1, y los diseños modernos a menudo se extienden a 30:1 o más. Un detalle que vale la pena comprobar al comparar proveedores: la parte debajo de la abertura de alimentación no debe contarse, aunque mucha gente la incluye porque hace que el tornillo parezca más largo.
¿Cuál es la relación de compresión en un tornillo extrusor?
Es la relación entre el volumen del primer tramo en la zona de alimentación y el volumen del último tramo en la zona de dosificación, generalmente entre dos y cuatro. En un tornillo de paso constante, a menudo se toma de manera más simple como la relación entre la profundidad del canal de alimentación y la profundidad del canal de medición. Mide cuánto se compacta el material a medida que se derrite y el aire atrapado regresa a la tolva.
¿Por qué dos tornillos con la misma relación de compresión funcionan de manera diferente?
Porque la relación de compresión dice cuánto se reduce el canal, no qué tan rápido. La misma proporción lograda gradualmente a lo largo de una larga zona de transición es mucho más suave que la misma proporción exprimida en unos pocos tramos, que concentra el calor cortante. La zona dividida entre alimentación, compresión y medición es lo que separa a los dos, y no aparece en ninguno de los titulares.
¿Agregar triturado requiere un diseño de tornillo diferente?
Muchas veces sí. El requisito de compresión sigue la densidad aparente del alimento, no el nombre del polímero. A un tornillo diseñado alrededor de densos gránulos vírgenes y luego alimentado con un 20 a un 30 por ciento de escamas de película se le pide que elimine mucho más aire atrapado del que fue construido. Los problemas de alimentación, el aumento repentino y la pérdida de producción que comienzan después de que se inicia un programa de reciclaje son con frecuencia una falta de coincidencia en el diseño del tornillo y no una falla de la máquina.
¿Puedo cambiar la relación L/D en mi extrusora existente?
No. La longitud del cañón, el marco y la transmisión se construyen alrededor de él, por lo que la máquina fija L/D. Lo que puede cambiar en un tornillo de repuesto es la división de zonas, la profundidad del canal y, por tanto, la relación de compresión, el paso, la sección de mezcla y el tratamiento de la superficie. Ahí es donde normalmente se puede conseguir una mejora real.
¿Qué debería decirle a un fabricante de tornillos además de L/D y la relación de compresión?
La marca y modelo de la máquina, el diámetro del tornillo, el polímero con el tipo y porcentaje de relleno, la forma física de la alimentación como pellet, polvo, escamas o triturado y su proporción, el objetivo de salida y el problema específico que desea resolver. El formulario del feed y el contenido de relleno cambian el diseño más que las proporciones de los titulares.
¿Es siempre mejor una relación L/D más alta?
No. Una mayor longitud proporciona más tiempo de residencia, lo que ayuda cuando la fusión o la mezcla son el factor limitante y mejora la uniformidad de la fusión. Pero también significa más historia de corte y mayor tiempo a temperatura, lo que degrada los materiales sensibles al calor como el PVC rígido, cuesta más y exige más torsión. La longitud sólo ayuda cuando es lo que le faltaba al proceso.
Fuentes y referencias
- Plásticos hoy -Conceptos básicos de extrusión: la doma del tornillo(Convención de conteo L/D, definición y rango de relación de compresión)
- Dr. D. Flo—Conceptos básicos de extrusión de tornillos: fundamentos y aplicaciones de impresión 3D(rango L/D común, zonas de tornillos, espacio libre)
- Polímeros (MDPI) —Diseño, modelado y validación de un tornillo mezclador compacto y energéticamente eficiente(tendencia hacia un mayor L/D)
