Če ste kdaj opazovali enega od teh izdelovalcev testenin, kako vrti testo skozi cev, in ste se spraševali, kako deluje proizvodnja plastike-no, niste povsem zgrešeni. Iztiskanje vijakov je v bistvu ta koncept, le da je vse bolj vroče, pod večjim pritiskom in zagotovo ne morete jesti, kar pride ven.
Zakaj vrtenje premaga taljenje (običajno)
Tukaj je nekaj o plastiki. Ne prevaja nič vredne toplote. Kovina? Seveda, vrzite ga v peč in precej hitro se bo stopil. Ali plastika? Te stvari so trdovratne. Pustite ga v pečici, da ga stopite, in zgodi se dvoje: zunanjost zgori, medtem ko je notranjost še trdna, ali pa počakate tako dolgo, da se celotna serija razgradi v smeti.
Tu nastopi vrtljivi vijak in iskreno povedano, kdorkoli je to ugotovil, si zasluži več zaslug, kot jih je verjetno dobil.
Genialni del ni samo vrtenje-, ampak se plastika segreje. Sliši se čudno, kajne? Ko pa plastične kroglice potisnete naprej z vrtljivim vijakom znotraj tesnega soda, vse to trenje med kroglicami, med plastiko in sodom, med plastiko in samim vijakom-vse to ustvarja toploto. Prava vročina. Takšne, ki učinkovito talijo plastiko, ne da bi se pokvarila.
Videl sem fante, ki so poskušali ekstrudirati plastiko s spremenjenimi svedri ali svedri iz trgovin s strojno opremo. Nikoli ne gre dobro. Plastika se bodisi ne stopi pravilno ali pa dobite to nedosledno kašo, ki vse zamaši. Za te vijake je prava znanost, čeprav so videti preprosti.
Sam vijak (ni vaš povprečni sveder)
Pravi ekstruzijski vijak je dolg. Res dolgo v primerjavi s svojo širino. Večina teče nekje med 20- do 30-kratnim premerom. To je veliko zajebavanja. Vendar potrebujete to dolžino, ker taljenje plastike zahteva čas in razdaljo-material se mora postopoma segrevati, stopiti, mešati in ustvarjati pritisk, ko potuje po cevi.
Tudi vijak ni enoten. Zoži se. Kanali, kjer je plastika, postanejo plitvejši, ko se premikate od podajalnega konca proti izhodu. To stiskanje opravlja dve kritični nalogi: iztisne zračne žepe in ustvari pritisk, potreben za potiskanje staljene plastike skozi katero koli matrico ali šobo, ki jo imate na koncu.
Večina spodobnih vijakov ima tudi kromirano ali kakšno drugo gladko prevleko. Plastika, ki se prilepi na vijak, se le vrti na mestu, namesto da bi se premikala naprej. Želite, da ta material drsi naprej, ne pa da se oklepa za drago.
In dovoljenje je pomembnejše, kot bi si mislili. Preveč prostora med vijakom in cevjo? Plastika teče nazaj namesto naprej, kar uniči vaš rezultat. Industrijski ekstruderji imajo tolerance približno 0,001-kratnika premera vijaka, zato stanejo toliko, kot stanejo. 25-milimetrski vijak, ki se vrti v cevi s premerom 25,025 mm, zahteva resno natančnost obdelave.
Tri cone, tri službe
Območje dovajanja: vnos materiala
Gravitacija spusti pelete iz vašega lijaka v prvi del polža, kjer so kanali najgloblji. Vijak jih zgrabi in začne potiskati naprej. Precej preprosto, razen kadar ni.
Nekatere plastike ne tečejo dobro. Materiali z nizko-gostoto radi premostijo odprtino, namesto da bi padli navzdol. Reciklirani kosmiči-zlasti iz zdrobljenih steklenic-se prelahko stisnejo in lahko zataknejo stvari. Tudi tukaj je pomembna temperatura. Če se dovodno grlo preveč segreje (recimo toplota, ki polzi nazaj iz cevi), se peleti začnejo prezgodaj topiti. Potem imate lepljiv material, ki se ne prenaša naprej, in vaš celoten proces se podpre.
To preprečujejo plašči s hladno vodo okoli dovodnega grla. Ohranjanje zalogovnika hladnega ni paranoično-preprečevanje glavobolov.
Compression Zone: Where the Magic Happens
Tukaj trdni peleti postanejo staljena plastika. Vijačne letve postajajo postopoma plitvejše in stisnejo material, ko se tali. Do taljenja pride zaradi trenja-med peleti, ki se drgnejo skupaj, plastike, ki se vleče ob sod, vse skupaj ustvarja toploto zaradi strižnih sil.
Pomislite na to kot na mazanje hladnega arašidovega masla z nožem. Sprva se ne premika zlahka, vendar ga vse to trenje in pritisk segrejeta, dokler se ne razširi gladko. Isti princip, le da "arašidovo maslo" dosega 200-300 stopinj, odvisno od vašega materiala.
Kompresijsko razmerje-koliko plitvejši je odmerni del v primerjavi z dovodnim delom-se mora ujemati z vašo plastiko. Večina osnovnih plastičnih mas ima stiskanje med 2:1 in 4:1. Preveč agresivno in ustvarili boste čezmeren pritisk, ki lahko poškoduje vijak ali opeče material. Preveč nežen in ne boste ustvarili dovolj pritiska, da bi dosledno potisnili svojo kocko.
Gledal sem, kako se ekstruderji z napačnimi kompresijskimi razmerji borijo ves dan. Izhodna moč naključno narašča in pada ali pa motor zabrede zaradi čezmernega protitlaka. Ujemanje geometrije vijaka z materialom ni neobvezno.
Območje merjenja: Končni pritisk
Ko plastika doseže dozirni del, mora biti popolnoma stopljena in premešana. Plitki kanali s konstantno{1}}globino tukaj naredijo točno to, kar pove že ime-odmerijo dosleden pretok materiala. Ta del ustvari končni tlak, ki je potreben za potiskanje taline skozi vašo matrico.
Če je vse navzgor delovalo pravilno, to območje zagotavlja gladek in enakomeren izhod. Če dovajanje ni bilo dosledno ali če območje stiskanja materiala ni povsem stopilo? Tukaj ga boste opazili-v utripajočem izhodu, temperaturnih nihanjih ali težavah s kakovostjo vašega končnega izdelka.
Materiali se obnašajo drugače
Vse plastike se ne igrajo dobro z enako zasnovo vijakov. PLA in ABS? Precej prizanesljivi, bodo delovali na večini standardnih vijakov brez večjih težav. PETG postane lepljiv in potrebuje pozornost pri nadzoru temperature, sicer se bo začel razgrajevati in postajati rjav.
Najlon teče kot voda, ko se stopi, zato lahko prenese strmejše stiskanje. TPU in drugi fleksibilni materiali? Nočne more. Stiskajo se namesto transporta, zato potrebujete posebej zasnovane vijake z žlebičastimi podajalnimi deli, da jih pravilno oprimete.
Polnjeni materiali-s steklenimi vlakni ali ogljikovimi delci-se hitro obrabijo. Tu pridejo na vrsto nitrirani ali posebej kaljeni vijaki. Preskočite to in kromiran vijak boste obrabili v mesecih namesto v letih.
Toplotno ravnovesje, o katerem nihče ne govori dovolj
Tukaj je nekaj, kar ljudi zmoti: grelniki na vašem sodu pravzaprav niso tam, da bi stopili plastiko. Čudno, kajne? Njihova glavna naloga je preprečiti, da bi se plastika predčasno ohladila in strdila. Samo taljenje se zgodi zaradi dela vijaka na materialu-strižnega segrevanja zaradi vsega tega trenja in pritiska.
Zato lahko prepočasno delovanje vijačnega ekstruderja povzroči težave. Nizka hitrost vijaka pomeni manj mehanskega dela, kar pomeni manjše strižno segrevanje. Potem se bolj zanašate na grelnike sodov in nenadoma se vrnete k problemu prevodnega ogrevanja, ki otežuje predelavo plastike.
Po drugi strani pa prehitro in ustvarite prekomerno toploto. Plastika, ki predolgo sedi nad tališčem, se razgradi. Razbarva se, sprošča hlape, izgubi mehanske lastnosti. Vsaka plastika ima najdaljši čas zadrževanja pri temperaturi obdelave. Če ga presežete, delate ostanke.
Ko gredo stvari narobe
In šli bodo narobe. Ekstruderjem je vseeno za vaš urnik.
Premostitev v lijaku? Običajno pomeni, da ima vaš material slabe lastnosti tečenja ali da poskušate obdelati kosmiče, ki so preveč stisljivi. Rešitve segajo od uporabe vibratorja lijaka do mešanja bolje-tekočega materiala.
Neskladen rezultat? Lahko valovi zaradi dovoda, lahko je delno zamašena matrica, lahko so obrabljene vijačne letve, ki omogočajo zdrs materiala nazaj. Odpravljanje težav zahteva potrpljenje in opazovanje.
Razbarvana ali zažgana plastika? Ali tečete prevroče, prepočasi ali pa imate mrtve točke v sodu, kjer material sedi in kuha. Mrtve točke običajno pomenijo kopičenje umazanije ali poškodovan vijak.
Prevelik protitlak ugasne vaš motor? Napačno kompresijsko razmerje, omejitev matrice je previsoka ali pa se plastika ni popolnoma stopila in poskušate prerivati trdne delce.
Varnost ni izbirna
Vse na delujočem ekstruderju vam lahko škodi. Površine cevi so dovolj vroče, da takoj povzročijo resne opekline. Vijak se vrti z dovolj navora, da zlomi kosti, če vas ujamejo. In v tem sodu je pritisk-velik pritisk-. Videl sem razpihane tjulnje, ki razpršijo staljeno plastiko po sobi.
Ko se dotikate česar koli v bližini cevi, vedno nosite rokavice, odporne na vročino. Med delovanjem držite roke proč od vijaka in kakršne koli dovodne odprtine. Poskrbite za ustrezno prezračevanje, ker nekatere plastike pri temperaturi obdelave sproščajo neprijetne hlape, zlasti če se začnejo razkrajati.
Posebej nevarne so spremembe matrice. Delate z vročimi površinami, medtem ko imate opravka s staljeno plastiko pod pritiskom. Uporabljajte orodje, ne roke. Počakajte, da tlak pade. Ne hiti.
Končne misli
Iztiskanje vijakov sprva ni intuitivno. Ideja, da se plastika segreva s trenjem, namesto da bi se zanašala na zunanje segrevanje, se zdi nazadnjaška. Ko pa razumete ta mehanizem-, da vrteči se vijak ustvarja strižne sile, ki talijo in mešajo material-, postane celoten postopek bolj smiseln.
Poskrbite, da bo vaša geometrija vijaka usklajena z vašim materialom, nadzorujte svoje temperature, da preprečite prezgodnje taljenje ali razgradnjo, vzdržujte dosledno dovajanje in, kar je najpomembneje, upoštevajte sposobnost stroja, da vas poškoduje. Naredite te stvari in uspešno boste iztiskali plastiko, ne glede na to, ali gre za filamente, 3D-tiskanje-na pelete ali kateri koli projekt, ki se ga lotevate.
Samo zapomnite si: vse je v tem, da rotacija opravi pravo delo.