Hình 4.2.3.1: Máy đùn trục chân không XT-500 XT-800 vacuum plodder
Hình 4.2.3.2: Máy đùn trục cơ cổ điển
4.2.3.1. Cấu tạo máy
- Kích thuớc : 2m x 1.4m x 1.6m - Động cơ máy: 3 pha 3
- 80(v), 50Hf, N= 1400v/p, 746 (W) - Bộ giảm tốc: 1/10 v/p
- Độ chân không 4at Cấu tạo xylanh
Xylanh kết hợp với vít xoắn tạo thành cụm xylanh vít xoắn làm dẻo hóa nguyên liệu trong quá trình gia công . Đây là bộ phận quan trọng của máy đùn.
- Để đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật, xylanh bao giờ cũng có 2 phần: - Phần nòng xylanh làm bằng thép có độ cứng cao, vật liệu làm nòng
xylanh phải cứng hơn vật liệu làm trục xylanh, phần này thƣờng dày từ 10 đến 15mm.
- Phần thân xylanh dày hơn phần nòng xylanh, đƣợc làm bằng thép chịu nhiệt và chịu ăn mòn hóa học phát sinh trong quá trình gia công. - Khi chế tạo xylanh ngƣời ta đặc biệt quan tâm đến độ ổn định nhiệt. Máng (phễu) nhập liệu:
Có kích thƣớc 1Dx 2D có kèm theo tấm đóng mở cửa để điều chỉnh lƣợng nguyên liệu vào xylanh (D: đƣờng kính trục vít )
Ở phần này cung cấp nguyên liệu nhằm tăng năng suất cho máy đùn ngƣời ta chỉ tạo một số răng trong xylanh, các răng này có nhiệm vụ ngăn cản sự quay quẩn của nguyên liệu, để các cánh vít có tác dụng đẩy tốt hơn, trục vít phải đƣợc làm nguội tốt trong quá trình đùn để tránh sự sinh nhiệt gây chảy nhão sản phẩm.
Cấu tạo trục vít:
Trục vít: đây là bộ phận riêng của máy quay trong xylanh, nhiệm vụ của trục vít là tiếp nhận nguyên liệu, tải nguyên liệu tạo ma sát trƣợt để trộn và nén
qua đầu tạo hình, từ khi nhập liệu di chuyển dần đến đầu tạo hình vít xoắn cần một hệ số nén lớn để vật liệu di chuyển trong các rảnh vít.
Thông thƣờng trục vít đƣợc chế tạo bằng thép không rỉ, hệ số ma sát nguyên liệu lên bề mặt trục vít nhỏ, để đảm bảo năng suất cao thì hệ số ma sát nguyên liệu vật liệu trên trục vít bé hơn hệ số ma sát của vật liệu trên thành xylanh.
Khoang chân không:
Khoang chân không là một buồng trống, nối giữa trục sơ cấp và trục đùn thứ cấp của máy, bên trong đƣợc hút chân không.
Khoang chân không có tác dụng tạo ra áp suất chân không giúp loại bỏ ẩm và bọt khí liên tục ra khỏi sợi nguyên liệu đùn, giúp đảm bảo sản phẩm có độ rắn chắc, độ ẩm luôn ở mức thấp nhất (3%).
Bộ phận cấp nhiệt và giải nhiệt Cung cấp nhiệt :
- Để cung cấp nhiệt cho xylanh trong quá trình gia công có thể sử dụng đầu gia nhiệt, hơi quá nhiệt, nhiệt điện (điện trở).
- Nhiệt trên xylanh đƣợc phân bố theo vùng nén ép định lƣợng và cụm tạo thành, còn phần cấp liệu không cần cấp nhiệt.
- Hệ thống gia nhiệt phải có khả năng đạt nhanh mọi mong muốn và phải đƣợc kiểm soát một cách chặt chẽ và và điều chỉnh nhiệt độ thích hợp.
Làm mát xylanh
- Sự làm mát xy lanh rất cần thiết để giảm nhiệt độ tránh sự sự quá nhiệt nhất là do ma sát.
- Ngƣời ta có thể làm mát xylanh bằng nƣớc và không khí.
- Làm nguội bằng nƣớc thƣờng đƣợc bố trí ở vùng cấp liệu để tránh hiện tƣợng nguyên liệu bám vào thành phểu hoặc bám trục vít. Dùng
nƣớc làm mát thƣờng có van để khống chế lƣợng nƣớc và đƣờng ống nƣớc đƣợc chế tạo là một đƣờng ống xoắn ốc quanh xylanh.
Đầu phân phối và lƣới lọc
Đầu phân phối đƣợc đặc ở giữa đầu vít xoắn và đầu định hình, đĩa phân phối thƣờng làm bằng thép có khoan lổ tròn có D= 6mm trên bề mặt, lƣới lọc tựa vào nó là loại thép không rỉ, lƣới lọc sẽ làm tăng trở lực áp suất máy nên nó giúp cho quá trình ép nén tốt hơn. Trong sản xuất khi áp lực phần đầu vít xoắn tăng lên, trƣờng hợp này lƣới lọc bị nghẽn do bẩn, phải tháo lƣới lọc ra và thay lƣới lọc khác, có trƣờng hợp sản xuất ngƣời ta thiết kế 2 cụm phân phối dòng và lƣới lọc, để có thể thay đổi dễ dàng mà không cần phải dừng máy khi đang sản xuất.
Đầu phân phối và lƣới lọc sẽ làm tăng sức cản của dòng chảy nên tăng tỉ lệ nén ép của vật liệu, từ đó ta muốn điều chỉnh tỷ lệ nén ép thì còn có giải pháp là thay đổi tiết diện tạo ra dòng cản, đảm bảo tỷ lệ nén ép phù hợp nhất cho sản phẩm cần gia công.
Đầu định hình
Đầu định hình giúp cho nguyên vật liệu có hình côn khi qua máy đùn, là một bộ phận quan trọng nhất trong sản xuất vì nó liên quan rất lớn đến chất lƣợng sản phẩm.
4.2.3.2. Nguyên tắc hoạt động của máy đùn trục
Do có nguồn nhiệt cung cấp làm nóng vật liệu, nhờ chuyển động của trục vít tăng khả năng trộn đồng đều giữa phụ gia và nguyên liệu, đƣa vật liệu vào tới giới hạn gia công.
Mức độ hình thành áp lực trong xylanh tùy thuộc vào cấu trúc của trục vít, bƣớc vít và việc tính toán chiều sâu rãnh vít. Ngoài ra áp lực tạo ra trong xylanh còn phụ thuộc vào độ lớn của moment quay, mức độ dòng chảy, khe hở giữa trục vít và xylanh sức cản của dòng chảy.
4.2.3.3. Một số thông số quan trọng của máy đùn trục Trục vít: Tỷ lệ L/D
- L/D= chiều dài trục vít/ đuờng kính trục vít - L/D thƣờng từ 16- 36 tùy theo vật liệu
Trục vít ngắn chất lƣợng trộn kém, năng suất kém, xà phòng hóa không ổn. Trong khi đó trục vít dài có chất lƣợng tốt hơn dễ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Nhƣng trục vít dài có độ bền của trục vít yếu hơn và giá thành cao hơn.
Tỷ lệ nén ép:
Tỷ lệ nén ép: Là tỷ số giữa thể tích 1 bƣớc vít phần cấp liệu với thể tích 1 bƣớc vít phần định lƣợng
Tỷ lệ nén ép = vcl/ vdl = H1/H2
- H1: chiều sâu răng phần cấp liệu - H2: chiều sâu răng phần định lƣợng
Tỷ lệ nén ép quá nhỏ thì sản phẩm không có kết cấu chặt chẽ, bề mặt sản phẩm kém bóng, có thể tồn tại bóng khí. Tỷ lệ nén ép càng lớn thì sản phẩm kết cấu chặt chẽ và sản phẩm có độ bóng cao xong tỷ lệ nén ép quá lớn sẽ gây tồn tại ứng suất dƣ nhiều gây hiện tƣợng sản phẩm có thể sẽ bị rạn nứt, các răng của trục vít chịu áp suất lớn có thể bị hƣ hỏng . Bảng 4.2.3.Bảng thiết kế một số trục vít phổ biến: D 32 45 60 90 120 150 H 4 6 8-10 16-18 22-25 30-35 - Bƣớc răng cánh vít: A = 0.8: 1.2D - Bề dày cánh vít : B = 0.1D - Đƣờng kính lõi vít : Do = D - 2H
Mặt bên cánh vít: thƣờng vuông góc với trục vít là thích hợp nhất nhƣng phần tiếp giáp với chân của mặt bên vít với đƣờng kính của lõi trục phải có góc lƣợn để tăng độ bền vững cho vít .
Góc nghiêng cánh vít: hƣớng nghiêng có thể từ trái sang phải
Khe hở giữa xylanh và vít xoắn: nhằm làm giảm dòng nguyên liệu chảy ngƣợc và cà sát giữa vít xoắn với xylanh. Thông thƣờng khe hở L = 0.003D
Số gân cánh trục vít: là khoảng cách các ô trống trên trục vít tính cho một bƣớc vít. Trục vít có thể có nhiều gân nhƣng giá thành cao.
Vận tốc trục vít
Vận tốc trục vít liên quan đến áp suất nguyên liệu trong xy lanh, sản lƣợng mức độ trộn, mức độ nén (vận tốc trục vít càng cao thì nhiệt độ càng cao do nhiệt ma sát ). Vì vậy việc cài đặt tốc độ trục vít là rất quan trọng phải đảm bảo đƣợc quá trình xà phòng hóa, năng suất cao, vật liệu không bị phân hủy do qua nhiệt
Nhiệt độ:
Do chuyển động của dòng sản phẩm đi lên phía trƣớc nên ma sát của vật liệu đối với trục vít phải cao hơn vật liệu đối với xylanh, do đó phải tạo sự khác biệt nhiệt độ giữa trục vít và xylanh, nên thông thƣờng phải làm nguội cho trục vít trong quá trình gia công để gây sai biệt độ. Nên thông thƣờng phải làm nguội trục vít ở phần nhập liệu, nhƣ vậy nó ảnh hƣởng đến năng suất, hiệu quả gia công và hao phí nhiệt lƣợng.
Vật liệu làm trục vít
Thông thƣờng dùng là thép chịu nhiệt, chịu mài mòn và có độ cứng cao. Nhƣng thép có độ cứng cao thì khó khăn trong việc chế tạo trục vít và trục vít dễ bị gãy trong quá trình gia công (thép làm trục vít có độ cứng nhỏ hơn thép làm xylanh). Để tăng cao hiệu quả gia công và khắc phục những nhƣợc điểm của
trục vít. Ngày nay các nhà chế tạo đã nghiên cứu và đƣa ra rất nhiều kiểu răng vít nhằm hoàn thiện hơn cho công nghệ đùn.