Nếu bạn đã từng xem một trong những nhà sản xuất mì ống quay bột qua ống và thắc mắc cách thức hoạt động của quá trình sản xuất nhựa-thì bạn không hoàn toàn sai lầm. Đùn trục vít về cơ bản là khái niệm đó, ngoại trừ mọi thứ nóng hơn, chịu nhiều áp lực hơn và bạn chắc chắn không thể ăn những gì thoát ra.
Tại sao quay lại tan chảy (Thông thường)
Đây là điều về nhựa. Nó không dẫn nhiệt đáng kể. Kim loại? Chắc chắn rồi, hãy ném nó vào lò nung và nó sẽ tan chảy khá nhanh. Tuy nhiên, nhựa? Thứ đó thật bướng bỉnh. Bạn để nó trong lò cố gắng làm tan chảy nó và có hai điều xảy ra: bên ngoài cháy trong khi bên trong vẫn rắn chắc, hoặc bạn đợi quá lâu cả mẻ sẽ biến thành rác.
Đó là lúc mà vít quay xuất hiện, và thành thật mà nói, bất cứ ai phát hiện ra điều này đều xứng đáng nhận được nhiều tín nhiệm hơn những gì họ có thể nhận được.
Phần tuyệt vời không chỉ là khả năng xoay-mà là nhựa tự nóng lên. Nghe có vẻ kỳ lạ phải không? Nhưng khi bạn đẩy các viên nhựa về phía trước bằng vít quay bên trong thùng kín, tất cả ma sát giữa các viên, giữa nhựa và thùng, giữa nhựa và vít-tất cả đều tạo ra nhiệt. Nhiệt độ thực sự. Loại làm tan chảy nhựa hiệu quả mà không bị phân hủy.
Tôi đã từng thấy nhiều người cố gắng đùn nhựa bằng mũi khoan hoặc vít khoan đã được cải tiến từ các cửa hàng đồ kim khí. Không bao giờ suôn sẻ. Nhựa không tan chảy đúng cách hoặc bạn tạo ra thứ hỗn hợp không đồng nhất này làm tắc nghẽn mọi thứ. Có tính khoa học thực tế đối với những chiếc ốc vít này, ngay cả khi chúng trông đơn giản.
Bản thân vít (Không phải mũi khoan thông thường của bạn)
Một vít đùn thích hợp phải dài. Giống như, thực sự dài so với chiều rộng của nó. Hầu hết chạy ở đâu đó từ 20 đến 30 lần đường kính của chúng. Đó là rất nhiều vít. Nhưng bạn cần độ dài đó vì nhựa nóng chảy cần có thời gian và khoảng cách-vật liệu cần nóng lên, tan chảy, trộn và tạo áp suất dần dần khi nó di chuyển xuống thùng.
Vít cũng không đồng đều. Nó thon dần. Các rãnh chứa nhựa sẽ nông hơn khi bạn di chuyển từ đầu cấp liệu về phía đầu ra. Quá trình nén này thực hiện hai công việc quan trọng: nó ép ra các túi khí và tạo ra áp suất cần thiết để buộc nhựa nóng chảy đi qua bất kỳ khuôn hoặc vòi phun nào bạn có ở cuối.
Hầu hết các ốc vít tốt cũng có lớp mạ crôm hoặc một số lớp phủ bóng khác. Nhựa dính vào vít chỉ quay tại chỗ thay vì di chuyển về phía trước. Bạn muốn vật chất đó trượt theo, không bám víu vào cuộc sống thân yêu.
Và giải phóng mặt bằng quan trọng hơn bạn nghĩ. Quá nhiều khoảng trống giữa vít và thùng? Nhựa chảy ngược thay vì tiến, làm hỏng đầu ra của bạn. Máy đùn công nghiệp có dung sai khoảng 0,001 lần đường kính vít, đó là lý do tại sao chúng có giá tương đương với giá thành. Vít 25mm quay bên trong nòng 25,025mm đòi hỏi độ chính xác gia công cao.
Ba khu vực, ba công việc
Vùng nạp liệu: Đưa nguyên liệu vào
Trọng lực thả các viên từ phễu của bạn vào phần đầu tiên của vít, nơi có các kênh sâu nhất. Con vít nắm lấy chúng và bắt đầu đẩy về phía trước. Khá đơn giản, ngoại trừ khi không.
Một số loại nhựa không chảy tốt. Các vật liệu có mật độ-thấp muốn bắc qua khe hở thay vì rơi xuống. Mảnh vụn tái chế-đặc biệt là từ chai nghiền-nén quá dễ dàng và có thể làm kẹt mọi thứ. Nhiệt độ cũng quan trọng ở đây. Nếu cổ họng thức ăn quá nóng (chẳng hạn như nhiệt truyền ngược lại từ thùng), các viên sẽ bắt đầu tan chảy sớm. Sau đó, bạn có vật liệu dính không thể chuyển tiếp được và toàn bộ quá trình của bạn sẽ được sao lưu.
Áo nước lạnh xung quanh cổ họng thức ăn giúp ngăn chặn điều này. Giữ cho phễu luôn mát mẻ không phải là điều hoang tưởng-mà nó giúp ngăn ngừa đau đầu.
Vùng nén: Nơi điều kỳ diệu xảy ra
Đây là nơi các viên rắn trở thành nhựa nóng chảy. Các chuyến bay trục vít ngày càng nông hơn, ép vật liệu khi nó tan chảy. Sự nóng chảy đó xảy ra do ma sát-giữa các viên ma sát với nhau, nhựa kéo vào thùng, mọi thứ đều tạo ra nhiệt thông qua lực cắt.
Hãy nghĩ về nó giống như phết bơ đậu phộng lạnh bằng một con dao. Lúc đầu, nó không di chuyển dễ dàng, nhưng tất cả sự ma sát và áp lực đó sẽ làm nóng nó cho đến khi nó lan ra trơn tru. Nguyên tắc tương tự, ngoại trừ "bơ đậu phộng" đạt 200-300 độ tùy thuộc vào nguyên liệu của bạn.
Tỷ lệ nén-phần đo sáng nông hơn bao nhiêu so với phần nguồn cấp dữ liệu-cần phải khớp với nhựa của bạn. Hầu hết các loại nhựa thông dụng đều có tỷ lệ nén từ 2:1 đến 4:1. Quá mạnh, bạn sẽ tạo ra áp lực quá mức có thể làm hỏng vít hoặc đốt cháy vật liệu. Quá nhẹ nhàng và bạn sẽ không tạo đủ áp lực để đẩy xúc xắc của mình một cách nhất quán.
Tôi đã chứng kiến những máy đùn có tỷ lệ nén sai gặp khó khăn cả ngày. Đầu ra tăng và giảm ngẫu nhiên hoặc động cơ bị sa lầy do áp suất ngược quá cao. Việc kết hợp hình dạng vít với vật liệu không phải là tùy chọn.
Vùng đo sáng: Lần đẩy cuối cùng
Khi nhựa đến phần định lượng, nó sẽ được nấu chảy hoàn toàn và trộn đều. Các kênh độ sâu nông, không đổi{1}}ở đây thực hiện chính xác những gì mà tên gọi gợi ý-chúng đo lường luồng vật liệu nhất quán. Phần này xây dựng áp suất cuối cùng cần thiết để ép tan chảy qua khuôn của bạn.
Nếu mọi thứ ở thượng nguồn hoạt động bình thường thì vùng này sẽ mang lại đầu ra mượt mà, ổn định. Nếu nguồn cấp dữ liệu không nhất quán hoặc vùng nén không làm tan chảy hoàn toàn vật liệu? Đây là nơi bạn sẽ thấy điều đó-ở đầu ra xung, sự thay đổi nhiệt độ hoặc các vấn đề về chất lượng trong sản phẩm cuối cùng của bạn.
Vật liệu hành xử khác nhau
Không phải tất cả các loại nhựa đều hoạt động tốt với cùng một thiết kế vít. PLA và ABS? Khá dễ tha thứ, chúng sẽ chạy trên hầu hết các ốc vít tiêu chuẩn mà không gặp nhiều phiền toái. PETG bị dính và cần chú ý kiểm soát nhiệt độ nếu không nó sẽ bắt đầu xuống cấp và chuyển sang màu nâu.
Nylon chảy như nước khi tan chảy nên có thể chịu được lực nén dốc hơn. TPU và các vật liệu linh hoạt khác? Ác mộng. Chúng nén thay vì truyền tải, vì vậy bạn cần các ốc vít được thiết kế đặc biệt với các phần cấp liệu có rãnh để kẹp chúng đúng cách.
Vật liệu được lấp đầy-có sợi thủy tinh hoặc hạt cacbon-làm ốc vít bị mòn nhanh. Đó là lúc cần đến các vít được nitrid hóa hoặc được làm cứng đặc biệt. Hãy bỏ qua điều đó và bạn sẽ mài mòn vít mạ crom trong nhiều tháng thay vì nhiều năm.
Cân bằng nhiệt Không ai nói đủ
Đây là điều khiến mọi người cảm thấy khó chịu: máy sưởi trên thùng của bạn không thực sự ở đó để làm nóng chảy nhựa. Kỳ lạ phải không? Công việc chính của họ là ngăn chặn nhựa nguội đi và đông cứng sớm. Bản thân sự nóng chảy xảy ra do vít tác động lên vật liệu-làm nóng lực cắt do ma sát và áp suất.
Đó là lý do tại sao việc chạy máy đùn trục vít quá chậm có thể gây ra sự cố. Tốc độ trục vít thấp có nghĩa là công cơ học ít hơn, đồng nghĩa với việc gia nhiệt cắt ít hơn. Sau đó, bạn đang phụ thuộc nhiều hơn vào máy sưởi thùng và đột nhiên bạn quay trở lại vấn đề sưởi ấm dẫn điện khiến việc xử lý nhựa trở nên khó khăn ngay từ đầu.
Mặt khác, quá nhanh sẽ tạo ra nhiệt quá mức. Nhựa ngồi trên điểm nóng chảy của nó quá lâu sẽ bị phân hủy. Nó đổi màu, thải khói, mất tính chất cơ học. Mỗi loại nhựa đều có thời gian lưu tối đa ở nhiệt độ xử lý. Vượt quá nó và bạn đang tạo ra phế liệu.
Khi mọi việc diễn ra không như ý muốn
Và họ sẽ đi sai hướng. Máy đùn không quan tâm đến lịch trình của bạn.
Cầu nối trong phễu? Thông thường có nghĩa là vật liệu của bạn có đặc tính dòng chảy kém hoặc bạn đang cố xử lý lớp vảy có khả năng nén quá cao. Các giải pháp bao gồm từ việc sử dụng máy rung phễu đến trộn nguyên liệu-chảy tốt hơn.
Đầu ra không nhất quán? Có thể bị dâng lên từ nguồn cấp dữ liệu, có thể là khuôn bị tắc một phần, có thể các trục vít bị mòn khiến vật liệu trượt về phía sau. Khắc phục sự cố cần có sự kiên nhẫn và quan sát.
Nhựa bị đổi màu hoặc bị cháy? Bạn đang chạy quá nóng, quá chậm hoặc có những điểm chết trong thùng, nơi nguyên liệu nằm và chín. Điểm chết thường có nghĩa là sự tích tụ chất bẩn hoặc vít bị hỏng.
Áp suất ngược quá mức làm tắt động cơ của bạn? Tỷ lệ nén sai, giới hạn khuôn quá cao hoặc nhựa chưa nóng chảy hoàn toàn và bạn đang cố ép chất rắn xuyên qua.
An toàn không phải là tùy chọn
Mọi thứ trên máy đùn đang hoạt động đều có thể gây tổn thương cho bạn. Bề mặt thùng đủ nóng để gây bỏng nghiêm trọng ngay lập tức. Con vít quay với mô-men xoắn đủ để làm gãy xương nếu bạn bị vướng. Và có áp suất-rất nhiều áp suất-bên trong thùng đó. Tôi đã từng thấy những con dấu bị nổ tung nhựa nóng chảy khắp phòng.
Luôn đeo găng tay chịu nhiệt-khi chạm vào bất cứ thứ gì gần thùng. Giữ tay bạn tránh xa vít và bất kỳ lỗ nạp nào trong khi vận hành. Đảm bảo bạn có hệ thống thông gió thích hợp vì một số loại nhựa thải ra khói khó chịu ở nhiệt độ xử lý, đặc biệt nếu chúng bắt đầu phân hủy.
Thay đổi khuôn đặc biệt nguy hiểm. Bạn đang làm việc với các bề mặt nóng trong khi xử lý nhựa nóng chảy có áp suất. Sử dụng các công cụ, không phải bàn tay của bạn. Chờ cho áp suất giảm xuống. Đừng vội vàng.
suy nghĩ cuối cùng
Việc đùn trục vít lúc đầu không trực quan. Ý tưởng cho rằng nhựa tự nóng lên nhờ ma sát thay vì dựa vào nguồn nhiệt bên ngoài có vẻ lạc hậu. Nhưng khi bạn hiểu cơ chế đó-vít quay tạo ra lực cắt làm tan chảy và trộn lẫn vật liệu-thì toàn bộ quá trình sẽ có ý nghĩa hơn.
Hãy điều chỉnh hình dạng trục vít phù hợp với vật liệu của bạn, kiểm soát nhiệt độ để ngăn chặn sự tan chảy hoặc xuống cấp sớm, duy trì cấp liệu ổn định và quan trọng nhất là tôn trọng khả năng máy có thể làm bạn bị thương. Hãy làm những việc đó và bạn sẽ ép đùn nhựa thành công, cho dù đó là in 3D dạng sợi, dạng viên- hay bất kỳ dự án nào mà bạn đang thực hiện.
Chỉ cần nhớ: tất cả là do vòng quay đó thực hiện công việc thực sự.