Projeto de parafuso e cilindro de extrusão: melhorando a qualidade e a consistência dos produtos

A extrusão é um processo de fabricação popular para a criação de uma ampla gama de produtos, como filmes plásticos, tubos e perfis. O processo envolve derreter e moldar matérias-primas através de um barril aquecido e uma rosca rotativa. A rosca é responsável por fundir e transportar o material até a matriz, que o molda no produto final.

O processo de projeto e fabricação de parafusos e cilindros de extrusão é um fator crítico para garantir produtos consistentes e de alta qualidade. Aqui discutiremos como a geometria e as propriedades do material dos parafusos e cilindros de extrusão podem impactar o produto final.

Geometria do Parafuso

A geometria do parafuso desempenha um papel crucial na determinação do desempenho do processo de extrusão. O design do parafuso deve ser adaptado ao material específico utilizado e ao produto final desejado. Existem vários tipos de designs de parafusos, cada um com suas vantagens e desvantagens.

O projeto de parafuso mais comum é o parafuso de três zonas, de passo único, que inclui a zona de alimentação, a zona de compressão e a zona de medição. A zona de alimentação é responsável por transportar a matéria-prima para dentro da extrusora, enquanto a zona de compressão comprime e funde o material. A zona de dosagem é responsável por criar pressão e homogeneizar o material.

Outro projeto de parafuso é o parafuso de barreira, que inclui uma barreira que separa as seções de alimentação e medição. Este design pode ser benéfico para materiais que requerem maior mistura ou pressão, resultando em produtos de melhor qualidade.

Um estudo realizado pelo Departamento de Engenharia de Polímeros da Universidade de Tecnologia de Amirkabir, no Irã, descobriu que a mudança do design do parafuso de rosca simples para rosca dupla resultou em uma melhoria de 16,8% na qualidade do produto final, com melhor homogeneidade e porosidade reduzida.

Propriedades dos materiais

As propriedades do material da rosca e do cilindro são fatores críticos na determinação da qualidade do produto final. O material deve ter alta resistência ao desgaste, estabilidade em altas temperaturas e baixo coeficiente de atrito. Materiais como aço nitreto ou revestimentos bimetálicos são comumente usados ​​para melhorar a resistência ao desgaste e reduzir o atrito.

Um estudo realizado por pesquisadores do Instituto Indiano de Tecnologia em Mumbai descobriu que o uso de um revestimento bimetálico na superfície do parafuso melhorou a resistência ao desgaste em 60% e reduziu o coeficiente de atrito em 25%, resultando em melhor qualidade do produto e redução no consumo de energia.

Geometria do barril

A geometria do barril também é um fator essencial na determinação da qualidade e consistência do produto final. O design do barril deve ser otimizado para garantir distribuição uniforme de temperatura e fusão eficiente do material. O design de cano mais comum é um cano de furo liso com elementos internos de aquecimento e resfriamento. Os elementos de resfriamento são essenciais para evitar o superaquecimento e a degradação do material, o que pode resultar em produtos de baixa qualidade.

Um estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Nápoles Federico II, na Itália, descobriu que o uso de um cano ranhurado com canal helicoidal resultou em uma redução de 28% na queda de pressão e uma melhoria de 17% nas propriedades mecânicas do produto final.