Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Produkcji
Ekologiczne wytwarzanie części maszyn
Opłacalność energetyczna wtryskarek
Jarosław Nowak
Julia Leszek
Patrycja Kowalska
Maciej Dudek
1. Zasada działania i budowy wtryskarek.
Schemat konstrukcyjny wtryskarki ślimakowej z podstawowymi zespołami:
1- siłownik napędu stołu, 2- kolumny prowadzące stół, 3- nakrętki do nastawiania wysokości
formy, 4- stół tylny nieruchomy przestawny, 5- zespół kolumnowo- dz
wigniowy, 6- stół
ruchomy, 7- zderzak wtryskarki, 8- stół przedni nieruchomy, 9- cylinder wtryskowy, 10-
dysza wtryskarki, 11- ślimak, 12- grzejnik, 13- chłodzenie strefy zasypowej cylindra, 14- lej
zasypowy, 15- silnik napędu ruchu obrotowego ślimaka, 16- siłownik przesuwu ślimaka, 17-
prowadnice agregatu wtryskowego, 18- zbiornik oleju układu hydraulicznego, 19- siłownik
przesuwu cylindra, 20- dławik, 21- regulator ciśnienia oleju układu hydraulicznego.
2. Typy wtryskarek
Typy wtryskarek ze względu na układ uplastycznienia:
2.1 Wtryskarki tłokowe Tworzywo w wtryskarkach tłokowych jest przeciskane między grubym
cylindrem a wewnętrznym rozdzielaczem, zwanym torpedą, było ogrzewane i uplastyczniane.
Powodowało to duże straty ciśnienia, brak wymieszania, a tym samym i homogenizacji
tworzywa, bardzo niedokładne dozowanie, brak możliwości przetwarzania tworzyw czułych
termicznie, trudności z ogrzewaniem masy tworzywa większej niż 500 g/cykl, dlatego
maszyny te zostały wycofane z produkcji przemysłowej. Rozwiązanie to jest nadal stosowane
tylko w małych wtryskarkach laboratoryjnych.
2.2 Wtryskarki ze wstępnym uplastycznieniem W przypadku tych wtryskarek stosuje
się wstępne uplastycznienie przez ślimak umieszczony w dodatkowym cylindrze
połączonym z cylindrem wtryskowym. Przed czołem tłoka znajduje się tworzywo już
uplastycznione. Wtryskarki tego typu stosuje się gdy konieczne jest bardzo wysokie
ciśnienie i szybkość wtryskiwania. Są one jednak znacznie droższe od standardowych
wtryskarek obecnie produkowanych.
2.3 Wtryskarki ślimakowe Obecnie przy pojemności wtryskiwania powyżej 20 cm3
stosowane są wyłącznie zespoły ślimakowe, w których obracający się ślimak
uplastycznia tworzywo, a wtryskiwanie odbywa się pod wpływem jego przesuwu
powodowanego przez siłownik hydrauliczny. Przebieg uplastyczniania tworzywa jest
podobny do występującego przy wytłaczaniu, z tą różnicą, że ślimak obracając się
gromadzi tworzywo przed swoim czołem, a równocześnie pod wpływem ciśnienia
tego tworzywa przesuwa się do tyłu. Osiągnięcie określonego miejsca drogi wycofania
oznacza, że została uplastyczniona odpowiednia porcja tworzywa i następuje
wyłączenie obrotów ślimaka. Dopuszczalna droga wycofania ślimaka wynosi 4D (D-
średnica ślimaka). W zależności od potrzeb stosuje się ślimaki uplastyczniające o
różnej geometrii wykonana z różnych materiałów. Większość ślimaków zakończona
jest końcówką tworzącą zawór zwrotny zabezpieczający przed cofaniem tworzywa
wzdłuż zwojów w czasie fazy wtryskiwania i docisku. Tworzywa o niskiej odporności
termicznej jak np. PVC, nie powinny zalegać w przedniej części cylindra - w tych
przypadkach stosuje się końcówki stożkowe pasujące do stożka, którym zakończony
jest otwór cylindra wtryskowego.
3. Badanie energochłonności wtryskarek
y
ródło: Przetwórstwo Tworzyw
[Energochłonność i powtarzalność produkcji wyprasek z wykorzystaniem wtryskarek
elektrycznych i hydraulicznych Szostak, M. , Grzesiak, M. ;]
W pracy przedstawiono porównanie efektywności działania wtryskarki elektrycznej
ZHAFIR VE 1200 z hydrauliczną HAITIAN MA 1200 z punktu widzenia
powtarzalności masy wytwarzanych detali oraz zużycia energii elektrycznej. Obie
wtryskarki miały jednakową siłę zamknięcia 120 ton oraz wytwarzano na nich
podczas badań detale o zbliżonej masie. Stwierdzono, że wtryskarka elektryczna
umożliwia wytwarzanie wyprasek z ponad 5-krotnie mniejszym rozrzutem masy w
porównaniu z wtryskarką hydrauliczną. Sporządzono charakterystyki rozrzutu masy
wyprasek wokół wartości oczekiwanej oraz obliczono wartości odchylenia
standardowego. Wartość odchylenia standardowego w przypadku wtryskarki
elektrycznej jest zdecydowanie mniejsza aniżeli dla wtryskarki hydraulicznej, co
świadczy o większej powtarzalności i mniejszym rozrzucie wyników wokół wartości
oczekiwanej. W badaniach zużycia energii elektrycznej przez obie omawiane
wtryskarki wykazano, że zużycie energii elektrycznej przez wtryskarkę elektryczną
jest około 2,8 razy mniejsze aniżeli przez wtryskarkę hydrauliczną. Daje to
oszczędność energii dla wtryskarki elektrycznej na poziomie 64% w stosunku do
wtryskarki hydraulicznej o tej samej sile zamknięcia.