Un client envoie un dessin marqué30:1, compression 3:1, et nous demande de le copier. Neuf fois sur dix, c’est exactement ce que nous faisons. La dixième fois, nous leur demandons ce qu'ils alimentent dans la machine — et la réponse explique le problème avec lequel ils vivent depuis deux ans.
Le rapport L/D et le taux de compression sont les deux chiffres que tout le monde cite et que presque personne ne interroge. Ils sont vraiment utiles. Ils sont également incomplets au point de coûter cher en production chaque jour. Plutôt que de les définir et de s’arrêter, voici trois situations qui reviennent à plusieurs reprises sur nos bancs, et ce que chacune révèle sur ce que les chiffres contrôlent et ne contrôlent pas.
Cas 1 — La vis qui était « correcte » et qui a quand même bondi
Sortie en baisse, montée en pression, spécifications inchangées
La spécification de la vis était bonne. Tout allait bien quand il a été conçu. Ce qui avait changé se situait en amont : l'usine avait commencé à réincorporer ses propres chutes de bordure dans l'alimentation. Sur le papier, rien n'allait avec la vis : le dessin indiquait toujours 30 : 1 et 3 : 1, exactement comme auparavant.
Mais le taux de compression n’est pas une évaluation abstraite de la qualité. Il s'agit d'une déclaration surcombien d'air doit sortir de l'alimentation. Les granulés vierges denses en transportent relativement peu ; les flocons de film irréguliers en transportent beaucoup plus et ne se tassent pas de la même manière dans le canal d'alimentation. On demandait à la vis d'effectuer un travail pour lequel elle n'avait jamais été dimensionnée.
Ce que L/D vous achète réellement
Prenons d’abord la définition, brièvement, car les cas en dépendent. L/D est celui de la vislongueur effective du vol divisée par son diamètre extérieur— une vis de 90 mm avec une longueur de 2 700 mm correspond à un rapport de 30 : 1. Il s'agit d'un rapport qui se transfère sur toutes les tailles de machine : 30 : 1 à 60 mm et 30 : 1 à 150 mm donnent proportionnellement la même longueur de travail.
Les rapports L/D courants pour l'extrusion de vis vont généralement de 20 : 1 à 30 : 1, etla recherche du débit et du mixage a poussé les conceptions modernes généralement à 30:1 ou plus. Ce que la longueur permet d'acheter, c'est le temps de séjour - plus de tours de vis pour transporter, fondre, mélanger et créer de la pression.
Une bizarrerie de comptage à connaître avant de comparer les devis
Les vis à pas carré facilitent la lecture de L/D en comptant les tours, mais il existe une convention que les gens appliquent de manière incohérente.La partie située sous l'ouverture d'alimentation ne doit pas être incluse dans L/D – bien que de nombreuses personnes la comptent, car elle donne l'impression que la vis est plus longue.. Si deux fournisseurs proposent des L/D différents pour ce qui devrait être la même pièce, c'est la première chose à vérifier.
Plus n’est pas une mise à niveau gratuite.Plus la longueur est plus le temps de séjouretplus d'histoire de cisaillement. Sur le PVC rigide, c’est précisément le temps passé en température qui produit la dégradation. Une vis plus longue coûte également plus cher et demande plus de couple. La longueur est utile lorsque la longueur était la contrainte – pas autrement.
Cas 2 — Lorsque la chaîne de recyclage a démarré
Des problèmes d’alimentation apparus de nulle part
Il s'agit du jumeau du cas 1, et il est suffisamment courant pour mériter d'être nommé. Une vis conçue autour de granulés denses à écoulement libre, alimentés ensuite avec une part substantielle de flocons de film ou de rebroyés, présente deux problèmes à la fois : le canal d'alimentation ne se remplit pas de manière cohérente et il y a beaucoup plus d'air entraîné à chasser que ce que le profil de compression a été conçu pour gérer.
Les symptômes (surtension, débit irrégulier, temps de purge plus longs) ressemblent à des défauts de machine, c'est pourquoi le diagnostic aboutit souvent à une impasse coûteuse. Rien n'est cassé. La vis fait simplement un travail différent de celui pour lequel elle a été dessinée.
| Formulaire de flux | Densité apparente | Ce qu'il exige de la vis |
|---|---|---|
| Granulés denses et fluides | Haut | Moins de compression ; l'alimentation est rarement la contrainte |
| Mélange poudre/sec | Faible | Plus de compression ; une grande zone d'alimentation est importante |
| Film en flocons ou rebroyé | Très faible, irrégulier | Plus de compression, et l'alimentation elle-même devient la limite |
| Composé fortement chargé | Varie | Défini par le comportement de fusion et la tolérance à la chaleur |
| Mélange sec de PVC rigide | Faible | Nécessite une compression, mais se dégrade si elle arrive trop vite |
C'est cette dernière rangée qui explique pourquoi le PVC rigide se retrouve surcanons coniques à double visplutôt que d'être résolu avec un nombre de compression : le cône se comprime progressivement sur toute la longueur au lieu d'en une seule étape. Nous les concevons différemment selon que le composé est à faible, moyen ou élevé CaCO₃ – recouvert debarils à vis pour l'extrusion de PVC.
Que mesure le taux de compression
Officiellement,le taux de compression est le rapport entre le volume du premier vol et le volume du dernier, généralement entre deux et quatre, et sur une vis à pas constant, il est souvent considéré comme le rapport entre la première et la dernière profondeur de canal.
En termes d'atelier : à mesure que le matériau fond, il perd l'air entre les granulés et prend moins de place, le canal doit donc être peu profond pour maintenir la matière fondue compactée et repousser cet air vers la trémie. Trop peu de compression laisse de l’air non fondu et entraîné. Trop de courant convertit le courant de votre moteur en chaleur de cisaillement que vous devez ensuite éliminer.
Je le répare à partir d'une vis que vous avez devant vous
- Profondeur du canal d'alimentation = (diamètre extérieur − diamètre de la racine au niveau de la zone d'alimentation) ÷ 2
- Profondeur du canal de dosage = (diamètre extérieur − diamètre de la racine au niveau de la zone de dosage) ÷ 2
- Taux de compression ≈ profondeur d'alimentation ÷ profondeur de dosage
Ce chiffre de profondeur se rapproche du véritable rapport volumétrique. Là où le pas varie le long de la vis, les deux divergent – ce qui est le premier indice que le numéro principal fait moins de travail que ce que les gens pensent.
Cas 3 — Même rapport, vis différente
Deux vis 3:1 qui ne se comportaient pas de la même manière
Le taux de compression vous indiquecombienle chenal est peu profond. Cela ne dit rien surà quelle vitesse. Atteignez progressivement un rapport de 3:1 sur une longue transition et le matériau est compressé doucement. Obtenez le même rapport 3:1 sur une poignée de vols et concentrez la même réduction de volume sur une courte distance – avec la chaleur de cisaillement que cela implique.
Les deux vis sont honnêtement décrites comme « 3 : 1 ». Un seul convient à un matériau sensible à la chaleur. La variable qui les sépare — la répartition de la longueur totale entre l'alimentation, la transition et le dosage — n'apparaît dans aucun des numéros de titre, uniquement sur le dessin.
Les angles morts des deux chiffres
Nous préférons le dire clairement plutôt que de laisser un acheteur faire trop confiance à un chiffre. Comme le dit une référence de longue date en matière d’extrusion,le taux de compression est utile, mais c'est un nombre indéfinicela ne peut pas à lui seul décrire le comportement d’une vis.
Ni L/D ni le taux de compression ne vous indiquent :
- La division de zone— Cas 3 en une seule ligne
- Le profil du terrain— constant ou variable, et où il change
- Sections de mixage- unÉlément Maddock, Ananas ou Saxtondéplace la qualité de la fusion plus loin qu'un petit changement de compression
- Autorisation- l'écart entre la vis et le baril régit la sortie et il s'élargit à mesure que l'ensemble s'use
- Traitement de surface— rien dans la géométrie ne dit si la pièce survivra à votre remplissage
Ce dernier point est celui où l’argent est perdu discrètement. La géométrie régit les performances dès le premier jour. Letraitement des matériaux et des surfacesdéterminer la durée du premier jour. Une vis bien conçue dans le mauvais alliage s'use toujours tôt dans un composé chargé - puis le jeu s'ouvre et la géométrie pour laquelle vous avez payé cesse d'avoir de l'importance.
Ce que vous pouvez modifier sur votre machine — et ce que vous ne pouvez pas modifier
Cela vaut la peine d’être clair, car cela détermine ce qui mérite d’être discuté.
L/D est fixe.La longueur du canon, le cadre et l'entraînement sont construits autour d'elle. Il n'y a plus de vis pour votre extrudeuse existante ; c'est une machine différente.
Presque tout le reste est ouvert.Répartition des zones, profondeurs des canaux et donc taux de compression, pas, sections de mélange, traitement de surface — tout cela est spécifié par tâche, car les barillets de vis sont de toute façon proches de 100 % personnalisés. Dans notre boutique de Zhoushan qui s'étend de12 mm à 500 mm de diamètre, longueurs de travail jusqu'à10 000 millimètres, avec le boîtier d'alimentation, le revêtement d'alimentation et la chemise d'eau fabriqués en interne aux côtés de la vis.
Le seul moment où changer de design est gratuit
- Le remplacement se produit lorsqu'une géométrie qui n'a jamais été adaptée à la matière première peut être corrigée sans frais d'outillage supplémentaires.
- Copier exactement une vis usée copie également ce qui n'allait pas avec elle
- Si le débit, la non-fusion, la montée en flèche ou la dégradation font l'objet d'une plainte permanente, inscrivez-la dans la demande au lieu de commander un duplicata.
Aucun dessin n'est normal pour les travaux de remplacement : des photos ainsi que des détails sur le diamètre, la longueur et la bride suffisent pour commencer, et nos ingénieurs peuvent mesurer sur place un fût de vis existant, quelle que soit la marque de la machine. Chaque pièce est livrée avec un certificat de matériau et un rapport d'inspection, construits avec une rugosité de surface Ra de 0,4 µm et une rectitude de 0,015 mm.
Les questions qu'on nous pose
Quel est le rapport L/D d’une vis d’extrudeuse ?
L/D est la longueur effective de la vis divisée par son diamètre extérieur. Une vis de 90 mm avec une longueur de 2 700 mm correspond à un rapport de 30 : 1. Les valeurs courantes d'extrusion à vis unique vont d'environ 20:1 à 30:1, les conceptions modernes s'étendant souvent jusqu'à 30:1 ou plus. Un détail à vérifier lors de la comparaison des fournisseurs : la partie située sous l'ouverture d'alimentation ne doit pas être prise en compte, même si de nombreuses personnes l'incluent car elle fait paraître la vis plus longue.
Quel est le taux de compression sur une vis d’extrudeuse ?
C'est le rapport entre le volume du premier vol dans la zone d'alimentation et le volume du dernier vol dans la zone de dosage, généralement compris entre deux et quatre. Sur une vis à pas constant, il est souvent considéré plus simplement comme le rapport entre la profondeur du canal d'alimentation et la profondeur du canal de dosage. Il mesure le degré de compactage du matériau à mesure qu'il fond et à mesure que l'air emprisonné est renvoyé vers la trémie.
Pourquoi deux vis ayant le même taux de compression fonctionnent-elles différemment ?
Parce que le taux de compression indique à quel point le canal est peu profond, pas à quelle vitesse. Le même rapport obtenu progressivement sur une longue zone de transition est bien plus doux que le même rapport serré sur quelques vols, qui concentre la chaleur de cisaillement. La zone divisée entre l’alimentation, la compression et le comptage est ce qui sépare les deux, et elle n’apparaît dans aucun des deux titres.
L’ajout de rebroyé nécessite-t-il une conception de vis différente ?
Souvent oui. Les exigences de compression suivent la densité apparente de la charge, et non le nom du polymère. Il est demandé à une vis conçue autour de granulés vierges denses et ensuite alimentée avec 20 à 30 pour cent de flocons de film d'éliminer beaucoup plus d'air entraîné que ce pour quoi elle a été conçue. Les problèmes d'alimentation, les surtensions et les pertes de production qui commencent après le démarrage d'un programme de recyclage sont souvent dus à une inadéquation de la conception des vis plutôt qu'à un défaut de la machine.
Puis-je modifier le rapport L/D sur mon extrudeuse existante ?
Non. La longueur du canon, le cadre et l'entraînement sont construits autour de celui-ci, donc L/D est fixé par la machine. Ce qui peut changer sur une vis de remplacement, c'est la répartition des zones, les profondeurs des canaux et donc le taux de compression, le pas, la section de mélange et le traitement de surface. C’est là qu’une réelle amélioration est généralement disponible.
Que dois-je dire à un fabricant de vis en plus du rapport L/D et du taux de compression ?
La marque et le modèle de la machine, le diamètre de la vis, le polymère avec le type de charge et le pourcentage, la forme physique de l'aliment tel que granulés, poudre, flocons ou rebroyés et sa proportion, l'objectif de sortie et le problème spécifique que vous souhaitez résoudre. La forme du flux et le contenu de remplissage modifient la conception plus que les ratios de titres.
Un rapport L/D plus élevé est-il toujours préférable ?
Non. Plus de longueur donne plus de temps de séjour, ce qui aide lorsque la fusion ou le mélange est le facteur limitant et améliore l'uniformité de la fusion. Mais cela signifie également un historique de cisaillement plus long et une durée de température plus longue, ce qui dégrade les matériaux sensibles à la chaleur tels que le PVC rigide, coûte plus cher et demande plus de couple. La longueur n’est utile que lorsque le processus manquait de longueur.
Sources et références
- Les plastiquesaujourd'hui —Les bases de l'extrusion : l'apprivoisement de la vis(Convention de comptage L/D, définition et plage du taux de compression)
- Dr D Flo —Bases de l'extrusion de vis : principes fondamentaux et applications d'impression 3D(gamme L/D commune, zones de vis, jeu)
- Polymères (MDPI) —Conception, modélisation et validation d'une vis de mélange compacte et économe en énergie(tendance vers un L/D plus élevé)
