豐鐵注塑機(jī)的注射行程與螺桿長(zhǎng)度介紹

前言

　　注塑機(jī)的螺桿長(zhǎng)度與注射行程，驟眼看起來是兩回事，其實(shí)兩者存在微妙的成品“質(zhì)與量”的關(guān)系。文中推論出它們的比率是個(gè)質(zhì)的尺度。

問題1

　　在比較注塑機(jī)規(guī)格時(shí)，會(huì)發(fā)覺兩臺(tái)相同螺桿直徑的注塑機(jī)，注射容量不相同。原因是它們的注射行程不相同。

注射行程大是優(yōu)點(diǎn)嗎？為何另一臺(tái)注塑機(jī)的注射行程不設(shè)計(jì)大一點(diǎn)？

問題2

　　有客戶注塑成品時(shí)覺得不滿意，但轉(zhuǎn)用大一級(jí)注塑機(jī)后便滿意，原因何在？

問題3

　　課本推薦只用注射容量/重量的80%，何解？

長(zhǎng)徑比

　　螺桿的長(zhǎng)度，一般不用長(zhǎng)度，而用相對(duì)于直徑的長(zhǎng)度來衡量。這樣，不同直徑的螺桿亦可比較長(zhǎng)度。這個(gè)長(zhǎng)度叫長(zhǎng)徑比，以L/D代表（L=Length, D=Diameter）。

　　螺桿長(zhǎng)度當(dāng)然只算有螺紋的部分。更準(zhǔn)確的算法是算到料斗的中線，稱之為有效長(zhǎng)度或有效長(zhǎng)徑比。

　　一臺(tái)注塑機(jī)通常有三條螺桿可選，稱為A、B、C螺桿，直徑分別為小、中（標(biāo)準(zhǔn)）、大。它們的長(zhǎng)徑比為22，20，18左右。

溫度不均

　　已塑化的塑料叫熔融，儲(chǔ)在螺桿的頂端，準(zhǔn)備下次注射使用。理想的熔融是溫度均勻的。但事實(shí)并非如此。

　　由于加熱瓦不是360°包圍著料筒，而是有個(gè)缺口，環(huán)向溫度不均勻。加熱瓦的熱量由外傳內(nèi)，加上熔融傳熱不良，徑向溫度不均勻。

　　塑化時(shí)，螺桿隨著后退。有效長(zhǎng)度因此逐漸降低。加料行程（=注射行程）越大，有效長(zhǎng)度變化越大，軸向的溫度亦越不均勻。
　　熟悉擠出機(jī)的讀者都知道擠出螺桿是不后退的。因此擠出的熔融是沒有軸向溫差的。若熔融溫度相差15℃，成品的外觀，機(jī)械性能等都不會(huì)均勻。多腔的模具更會(huì)產(chǎn)生腔與腔之間的成品差異，甚至一腔不滿，一腔飛邊，況且此情況沒有規(guī)律。

注射行程

　　較保守的設(shè)計(jì)，注射行程設(shè)計(jì)為B螺桿直徑的4倍。有效長(zhǎng)徑比的變化亦因此為4。這樣的話，注射行程便是A螺桿直徑的4.4倍，亦是C螺桿直徑的3.7倍。徑向溫差以A螺桿大，C螺桿小。

增加長(zhǎng)徑比

　　增加長(zhǎng)徑比會(huì)降低軸向溫差。原因有二。

螺桿長(zhǎng)了，塑料要多轉(zhuǎn)幾圈才跑到螺桿的末端。攪拌多了，溫度便更均勻。在注射行程不變的情況下，螺桿越長(zhǎng)，“注射行程÷螺桿長(zhǎng)度”下降，故軸向溫差亦下降。B螺桿若能有22的長(zhǎng)徑比，當(dāng)然比20的長(zhǎng)徑比佳。

行程直徑比

　　與長(zhǎng)徑比同出一轍，行程直徑比能使不同直徑的螺桿比較注射行程。行程直徑比以S/D代表，（S=Stroke, D=Diameter）。

行程長(zhǎng)度比

　　從降低軸向溫差的觀點(diǎn)，行程要短，螺桿要長(zhǎng)。故提議了行程長(zhǎng)度比，以S/L代表。S/L越低，軸向溫差亦越低，故質(zhì)越高。

　　注意，S/L=S/D÷L/D =行程直徑比÷長(zhǎng)（度）（直）徑比

例子

　　以ME125及TME110注塑機(jī)為例，那一臺(tái)的B螺桿設(shè)計(jì)得更好？

　　ME125的注射行程是螺桿直徑的4.62倍，而TME110的則是4.07倍。在ME125，這個(gè)比率是長(zhǎng)徑比的23.1%，但在TME110，則只是18.5%，就是有效長(zhǎng)徑比分別會(huì)有23.1%及18.5%的變化。

　　若ME125的螺桿加長(zhǎng)，使長(zhǎng)徑比升為22，雖然S/D不變，但S/L下降到21%。

　　TME110的注射行程短，長(zhǎng)徑比高，故S/L低，是三者中較好的設(shè)計(jì)。

答案1

　　大的注射行程便有大的注射容量/重量，但軸向溫差亦大。設(shè)計(jì)短的注射行程便限制了軸向溫差。

答案2

　　用大一級(jí)注塑機(jī)時(shí)，所需的注射行程降低，軸向溫差亦降低。

答案3

　　只用注射行程的80%，軸向溫差便降低。

重量不重質(zhì)

　　注射行程大及或螺桿長(zhǎng)徑比短的設(shè)計(jì)，注射重量會(huì)大，但熔融軸向溫度不均勻，只適合要求不高的單腔制品用。

重質(zhì)不重量

　　限制了注射行程及或螺桿長(zhǎng)徑比大的設(shè)計(jì)，保障了多腔制品的質(zhì)量。TME系列注塑機(jī)的設(shè)計(jì)，B螺桿設(shè)計(jì)為L/D=22，S/D=4，故S/L=18.2%，是個(gè)重質(zhì)設(shè)計(jì)。

S/L守恒

一臺(tái)注塑機(jī)的A、B、C螺桿，通常設(shè)計(jì)為不同的L/D，如分別為22、20、18。這種設(shè)計(jì)的S/L，三條螺桿是相同的。

　　以S/L量質(zhì)的話，三條螺桿的質(zhì)量是相同的。

重溫問題3

　　課本推薦只用注射行程的80%，對(duì)S/L守恒的螺桿設(shè)計(jì)，三條螺桿都適用。取以上例子，三條螺桿的S/L×80%都是14.8%。

S/L不守恒

　　亦有注塑機(jī)的A、B、C螺桿設(shè)計(jì)為相同的L/D，如都是20。這種設(shè)計(jì)的S/L，以C螺桿低，質(zhì)亦是好

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)

　　注射裝置的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，有一個(gè)算法是注射力×注射行程。在同樣的注射力下，注射行程大，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)便高。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)只是個(gè)量的指標(biāo)，沒有顯示質(zhì)出來。

重視直徑

　　在足夠注射壓力的情況下，比較兩臺(tái)注塑機(jī)的螺桿直徑勝于比較它們的注射容量/重量。簡(jiǎn)單地說，只用一個(gè)參數(shù)來衡量注塑機(jī)的(注塑裝置)大小時(shí)，直徑比注射容量可靠。有個(gè)別注塑機(jī)廠商更用螺桿直徑作為注塑機(jī)的型號(hào)。

PET瓶坯專用機(jī)，重質(zhì)又重量

　　由于PET瓶坯模具要多腔才能符合經(jīng)濟(jì)效益，加上PET瓶坯是厚壁（約3mm）產(chǎn)品，故此注射壓力不需大，但注射容量/重量則要大。因此，PET瓶坯專用機(jī)的螺桿都是大直徑的。

　　為了提高質(zhì)量，螺桿的長(zhǎng)徑比有設(shè)計(jì)為26的。注射行程用直徑的3倍。故長(zhǎng)徑比只有3/26=11.5%變動(dòng)。

選機(jī)標(biāo)準(zhǔn)

　　S/L作為一個(gè)質(zhì)的尺度，可以用來作選擇注塑機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。以下比較一臺(tái)PET瓶坯專用機(jī)及一臺(tái)使用C螺桿的通用注塑機(jī)的S/L。

　由于C螺桿的長(zhǎng)徑比短而注射行程長(zhǎng)，專用機(jī)的S/L相對(duì)較低，故質(zhì)較高。相反，由于直徑相同，但通用機(jī)的行程長(zhǎng)，通用機(jī)的量較高。

相同“質(zhì)”的“量”

　　如通用機(jī)的“質(zhì)”要與專用機(jī)的“質(zhì)”相同，便要限制注射行程，來提高S/L。這時(shí)候的“量”還剩下多少呢？

　　要S/L=13.9%，通用機(jī)的注射行程便要是13.9%×L=13.9%×60×18=150 mm。

　　相同“質(zhì)”的通用機(jī)，“量”比專用機(jī)的小。

　　反過來看，與通用機(jī)的注射行程限在80%時(shí)的“質(zhì)”相同，專用機(jī)的注射行程應(yīng)限制在多少%呢？

　　通用機(jī)的S/L×80%=230/（60×18）×80%=17.0%。由于專用機(jī)的S/L已是低至13.9%，故不用限制！

　　從上表得出，專用機(jī)的“質(zhì)”與“量”都有比通用機(jī)高。

總結(jié)

　　在相同的螺桿直徑下，注射行程越長(zhǎng)，“量”便越大，但“質(zhì)”便越小。

在相同的情況下，螺桿越長(zhǎng)，“質(zhì)”越高。

　　注射長(zhǎng)度比S/L是個(gè)“質(zhì)”的指標(biāo)。其值越小，成品的“質(zhì)”越高。