Đây là một loại máy đúc sử dụng trục vít với trục vít chuyển động quay vòng và chuyển động tịnh tiến, ở đó nguyên liệu nóng chảy bởi nhiệt sinh ra do ma sát của những phân tử nhựa co sát với nhau trong quá trình vận hành. Máy đúc trục vít có ưu điểm là trộn tốt và nhanh hơn máy đúc pittong:
- Nguyên liệu được đốt nhanh và đều vì trong xylanh nguyên liệu, nguyên liệu vừa tạo thành các lớp mỏng, vừa được trộn liên tục.
- Thời gian lưu của nguyên liệu trong xylanh nguyên liệu ngắn hơn. - Cấu tạo máy gọn nhẹ là bộ phận nạp liệu.
- Tuy không đòi hỏi đong lường nhưng vật liệu đi vào máy khá đồng đều giúp cho việc bảo đảm áp suất đúc ổn định, chất lượng sản phẩm đồng đều.
- Lượng chất bốc hơi và không khí theo khuôn ít, do trong quá trình nhựa hóa các chất này thoát qua lớp vật liệu chưa nhựa hóa đến lỗ thoát khí thường được bố trí ở phiễu nạp liệu.
- Tổn thất áp suất trong vùng nguyên liệu trước trục vít ít, do chúng đã được đốt nóng đến trạng thái chảy nhớt.
- Máy đúc trục vít không tạo được áp suất lớn do có khe hở giữa răng vít và xylanh.
- Sự thay đổi lớn trong thiết kế máy điều khiển trực tiếp bằng máy tính, dễ dàng điều khiển tốc độ của hệ thống, áp lực và các thông tin khác. Đó là quá trình cải tiến xa, hiệu suất và sản phẩm đạt chất lượng.
Máy ép phun thực hiện chu trình ( không liên tục ) gia công vật thể chất dẻo từ nguyên liệu dưới dạng bột hay hạt. Nhiệt được cung cấp từ các vòng băng điện trở bọc vòng ngoài thành xy-lanh sẽ nấu chảy hạt nhựa, hệ thống thủy lực đẩy trục vít tịnh tiến về phía trước, nhựa nóng chảy được nạp theo lượng nhất định vào hốc khuôn, kếđến trục vít khởi động quay chung quanh trục của nó tạo nên áp xuất thật cao ép nhựa nóng chảy áp chặt vào bề mặt hốc khuôn.
Hệ thống thủy lực dẩy đơn vị ép-phun lùi về phía sau, hệ thống thủy lực đơn vị dóng-mở kéo phần nửa khuôn di chuyển rời xa khỏi phần nửa kia và thành phẩm được tách rời khỏi khuôn.
Hình 2.14. Các thành phần chính của máy ép phun
Cấu tạo máy ép phun gồm hai cụm lớn:
Cụm 1: Cụm nhựa hóa và đúc: Cụm nhựa hóa và đúc của máy ép phun gồm những bộ phận chính sau đây:
- Phiễu nạp liệu. - Xylanh nguyên liệu.
- Trục vít vừa làm nhiệm vụ nhựa hóa vừa giữ nhiệm vụ tạo áp suất đẩy nguyên liệu vào vùng tạo hình của khuôn đúc. Để thực hiện nhiệm vụ này, bộ phận truyền động của trục vít phải tạo được chuyển động xoay tròn và chuyển động tới lui.
- Đầu trục vít. - Đầu phun.
- Bộ phận truyền động.
Trong các bộ phận này, bộ phận quan trọng hơn cả là xylanh nguyên liệu (nhiệm vụ quan trọng của xylanh nguyên liệu là tạo bề mặt truyền nhiệt) và trục vít.
Cụm 2: Cụm đóng mở khuôn gồm có cơ cấu kẹp khuôn và đẩy sản phẩm injector. Cụm đóng mở khuôn phải đáp ứng hai yêu cầu cơ bản là:
- Kết cấu gọn nhẹ.
- Đảm bảo độ kín của khuôn, phải là ở giai đoạn áp suất cực đại. Bộ phận phụ trợ: gồm có hopper, máy nghiền, rô bốt lấy sản phẩm….
a. Cụm nhựa hóa và đúc
* Phiễu nạp liệu (hopper):Là một xylo đặt trên xylanh để chứa nguyên liệu, cấp liệu liên tục cho trục vít và xylanh. Nguyên liệu trong xylo được theo dõi và giữ cho nguyên liệu không được hạ đến mức thấp nhất gây ảnh hưởng đến hoạt động của máy. Ngoài ra, phiễu nạp liệu còn gắn thêm hệ thống sấy nguyên liệu.
Hiện nay có 2 loại hopper chính: hopper tròn, hopper vuông.
* Xylanh và băng gia nhiệt: Là một ống trụ thẳng vừa với trục vít. Xylanh được gắn các hệ thống điện trở gia nhiệt dọc theo chiều dài của nó và điều khiển nhiệt bằng các đầu dò nhiệt.
Hình 2.16. Băng gia nhiệt xy-lanh
1- Lớp vỏ trong cùng. 2- lớp cách ly. 3, 5- lớp sợi điện trở. 4, 6- lớp cách ly. 7- lớp vỏ kim loại. 8- lớp vỏ bọc ngoà. 9- ốc giữ. 10- chấu cấm điện
Xylanh nguyên liệu cấu tạo gồm hai lớp: Lớp bên ngoài chịu lực thường đúc bằng gang hoặc thép.Lớp trong thường đúc thép không gỉ chịu tác dụng ăn mòn hóa học và chống ăn mòn.
* Trục vít: Đây là một bộ phận rất quan trọng, vừa giữ nhiệm vụ nhựa hóa vừa tạo áp suất đẩy nguyên liệu vào khuôn tạo hình. Trục vít có hai chuyển động vừa quay tròn vừa tịnh tiến. Nhiệm vụ tải vật liệu và nhựa hóa được thực hiện bởi tác động quay tròn của trục vít. Nhiệm vụ tạo áp suất đẩy vật liệu ra khỏi xylanh nguyên liệu và lấy vật liệu được thực hiện bởi chuyển động tới lui của trục vít.
* Đầu phun: Được xem như bộ phận tiếp nối giữa phần đầu của xy-lanh và khuôn. Đầu phun được nối vào xy-lanh thông qua đĩa nối có ren vít hay thông qua
nắp đậy. Kênh dẫn nhựa nóng chảy bên trong đầu phun phải được thiết kế thích hợp với dòng chảy và mặt tiếp giáp giữa đầu phun với ống lót kênh nối của khuôn phải thật kín để tránh trường hợp nhựa lỏng chảy thoát ra ngoài.
Các dạng đầu phun thường thay đổi tùy theo khối lượng nhựa lỏng nạp vào khuôn. Người ta phân biệt ra hai dạng chính: Đầu phun mở và đầu phun đóng.
Hình 2.17. Dạng đầu phun đóng với van đóng mở bên trong
1- Đầu phun. 2 - Băng gia nhiệt. 3 - Đĩa chặn. 4- Lò-xo nén. 5 -thân van, 6- đầu nối vào xy-lanh
b. Cụm đóng mở khuôn
* Khuôn đúc: Khuôn là dụng cụ để định hình sản phẩm nhựa, nó được thiết kế chế tạo sao cho có thể được sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu sản xuất. Kích thước và kết cấu khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng sản phẩm. Tùy theo số lượng sản phẩm, yêu cầu chất lượng sản phẩm cần sản xuất mà người ta thiết kế khuôn, độ chính xác khuôn cao, khuôn làm việc thủ công, bán tự động hoặc tựđộng.
Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ởđó nhựa được phun vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm.Sản phẩm được tạo hình giữa hai phần của khuôn ( khuôn di động, khuôn cố định), khoảng trống giữa hai phần đó được điền đầy bởi hơi nhựa và nó sẽ mang hình dáng và kích thước của sản phẩm.
Hình 2.18. Các phần cơ bản của khuôn đúc-phun
1- Ống lót dẫn hướng. 2- Chốt dẫn hướng. 3- Tấm lõi (phần nửa cốđịnh ). 4- Nắp chặn hướng tâm. 5- Ống lót cuốn nối. 6- Kênh dẫn nước. 7- Tấm lõi (phần di chuyển ). 8- Tấm lót khuôn. 9- Tấm giữa. 10- Tấm đế. 11- Đinh đẩy. 12- Trục đẩy chính. 13- Tấm giữđinh đẩy. 14- Đinh đẩy hổ trợ. 15- Ống dẫn hướng tâm. 16-
Tấm lót khuôn
Kết cấu khuôn thông thường làm hai phần. Một phần ở phía phun nguyên liệu vào lòng khuôn, nó được gắn cố định vào máy ép phun. Một phần là phía chuyển động và tháo sản phẩm ra khỏi khuôn, nó được gắn lên phần chuyển động của máy ép phun.
Tùy theo mức độ phức tạp của hình dáng sản phẩm mà khuôn có kết cấu là 2 tấm, 3 tấm, nhiều tầng,… và có cơ cấu phụ trợ như cơ cấu tách khuôn ở mặt bên, cơ cấu tháo ren, cơ cấu kênh dẫn nhựa nóng …v.v.
* Rãnh dẫn: Là một khâu rất quan trọng trong hệ thống khuôn. Trong ép phun có thể sử dụng cả hai loại hệ thống rãnh dẫn là rãnh dẫn nguội và rãnh dẫn nóng.
Khi gia công nhựa nhiệt dẻo thì hệ thống rãnh dẫn liệu được khống chế nhiệt gọi là kênh nóng. Nó có nhiệm vụ giữ cho vật liệu ở trạng thái nóng chảy từ vòi
phun của máy ép phun đến miệng phun của khuôn và tránh sự đông cứng của vật liệu trong hệ thống khuôn phun. Mức nhiệt độ của hệ thống phải cao hơn mức nhiệt độ của phần còn lại của khuôn.
Hình 2.19. Một vài dạng cấu trúc của các kênh phân nhánh
Hình 2.20. Ví dụ mô tả các dạng phân nhánh và phần phế thải của chúng * Cuống phun nhựa: Là đoạn nối giữa vòi phun và kênh dẫn nhựa. Là nơi vật liệu được bơm vào khuôn. Đường kính của cuống phun ở vị trí giao với hệ thống rãnh dẫn chính tối thiểu phải bằng hoặc lớn hơn đường kính hoặc độ sâu của rãnh.
Kích thước của cuống phun phụ thuộc chủ yếu kích thước của sản phẩm và đặc biệt là bề dày của sản phẩm, và vật liệu sẽ sử dụng. Sự tạo thành các bạc cuống phun cũng luôn thay đổi với các điều kiện trên. Cuống phun sẽ nguội cùng sản phẩm.
Hình 2.21. Cuống phun hình nón
1-Rãnh chận. 2- Tấm lót khuôn. 3- Phần khuôn di chuyển. 4- Vật thểđúc-phun. 5- Phần khuôn cốđịnh. 6- Mặt phẳng phân khuôn
Việc sử dụng cuống phun có dạng lõi hình chóp có ưu điểm là có thểđạt được áp lực cuối, như vậy nó có thể tránh được hiện tượng lõm sản phẩm. Nhược điểm của nó là khi tách nó ra khỏi sản phẩm cần phải có nguyên công riêng.