Como a geometria do parafuso influencia o tempo de residência e a taxa de cisalhamento do material no cilindro?

A geometria do parafuso desempenha um papel crítico na determinação do tempo de residência e da taxa de cisalhamento do material no cilindro de uma máquina de moldagem por injeção. Veja como:

Profundidade de voo: A profundidade de voo é um aspecto fundamental da geometria do parafuso que influencia profundamente a dinâmica do fluxo de material dentro do cilindro. A distância entre o diâmetro externo do parafuso e o diâmetro interno do cilindro determina o volume de material que pode ser acomodado ao longo do canal do parafuso. Este volume impacta diretamente no tempo de permanência, pois uma maior profundidade de voo permite que uma maior quantidade de material seja transportada por revolução da rosca. Conseqüentemente, o material fica mais tempo dentro do barril, passando por processos como fusão, mistura e homogeneização. Tempos de permanência mais longos são particularmente vantajosos para obter propriedades uniformes nas peças moldadas finais, pois facilitam a mistura completa de aditivos, corantes ou materiais reciclados com a resina base. No entanto, a profundidade excessiva do voo pode levar a tempos de permanência prolongados, arriscando a degradação ou superaquecimento do material, especialmente para polímeros sensíveis ao calor.

Passo: O passo do parafuso, definido como a distância entre lances adjacentes ao longo de seu comprimento, influencia diretamente no deslocamento do material e, consequentemente, no tempo de residência. Um passo mais longo resulta em maior transporte de material por rotação da rosca, aumentando efetivamente a taxa de rendimento e prolongando o tempo de residência. Este tempo de residência prolongado oferece diversas vantagens, incluindo melhor mistura e homogeneização do material, que são críticas para alcançar propriedades de fusão consistentes e qualidade da peça. Tempos de residência mais longos podem melhorar a incorporação de aditivos ou cargas, garantindo distribuição uniforme em todo o fundido. No entanto, é essencial considerar as vantagens e desvantagens associadas a passos mais longos, tais como potenciais aumentos no consumo de energia ou degradação induzida por cisalhamento. Por outro lado, passos mais curtos reduzem o deslocamento do material por revolução, levando a tempos de residência mais curtos. Embora isto possa ser desejável para minimizar a exposição do material a altas temperaturas ou reduzir os tempos de ciclo, também pode comprometer a qualidade do fundido e a eficiência da mistura.

Taxa de compressão: A taxa de compressão da rosca, expressa como a relação entre a profundidade da zona de alimentação e a profundidade da zona de medição, impacta profundamente o processamento do material dentro do cilindro. Uma taxa de compressão mais elevada aumenta a pressão e a temperatura do material à medida que avança ao longo do parafuso, prolongando efetivamente o tempo de residência. Este tempo de residência prolongado permite fusão, mistura e homogeneização mais extensas do material, resultando em melhor qualidade de fusão e consistência da peça. A pressão elevada promove melhor compactação e densificação do fundido, reduzindo vazios ou inconsistências nas peças moldadas finais. No entanto, taxas de compressão excessivas podem levar ao excesso de trabalho do material, causando degradação, descoloração ou consumo excessivo de energia.

Profundidade do canal: A profundidade dos canais do parafuso, que se refere ao espaço entre lances adjacentes, influencia significativamente o transporte do material e o tempo de permanência. Canais mais profundos acomodam maior volume de material, facilitando maior transporte de material ao longo do comprimento do parafuso e, conseqüentemente, prolongando o tempo de residência. Este tempo de residência prolongado permite uma mistura, combinação e processamento térmico mais completos do material, levando a uma melhor qualidade de fusão e desempenho da peça. Canais mais profundos promovem melhor engate entre a rosca e o cilindro, minimizando vazamentos ou desvios de material não derretido. No entanto, canais excessivamente profundos podem impedir o transporte de material ou aumentar as forças de cisalhamento, levando potencialmente a desafios de processamento ou desgaste prematuro do parafuso.

Parafuso da máquina de injeção
Injection machine screw