Trục vít trong máy ép nhựa là chi tiết giữ vai trò chính trong việc gia nhiệt, nén và đẩy nhựa nóng chảy vào khuôn. Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trục vít giúp người vận hành tối ưu quá trình ép phun, đảm bảo chất lượng sản phẩm và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Bài viết dưới đây, Thái Dương Plastics chia sẻ đến bạn thông tin chi tiết về cấu tạo, vật liệu chế tạo và cơ chế làm việc của trục vít máy ép nhựa trong sản xuất công nghiệp.
Trục vít máy ép nhựa là gì?
Trục vít là bộ phận trung tâm của cụm phun trong máy ép nhựa và có nhiệm vụ chính là tiếp nhận, làm nóng chảy và đẩy nhựa vào khuôn ép nhựa với áp suất cao. Hiệu suất của toàn bộ máy phụ thuộc lớn vào thiết kế và trạng thái của trục vít. Khi trục vít máy ép nhựa hoạt động ổn định, sản phẩm sẽ đạt độ đồng nhất, giảm lỗi và tiết kiệm năng lượng trong quá trình ép phun.
Mỗi loại nhựa yêu cầu thiết kế trục vít khác nhau để tối ưu hiệu suất nấu chảy và trộn vật liệu:
- Trục vít tiêu chuẩn: Dùng cho PP, PE, PS, ABS.
- Trục vít chống mài mòn: Phủ hợp kim đặc biệt để gia công nhựa chứa sợi thủy tinh.
- Trục vít chống ăn mòn: Phù hợp cho PVC, PA, PPS, LCP và nhựa có chứa phụ gia halogen.
- Trục vít có bộ phận trộn: Giúp đồng nhất màu và phụ gia, cải thiện bề mặt sản phẩm.
Cấu tạo cơ bản của trục vít máy ép nhựa
Cấu tạo của trục vít hoàn chỉnh thường gồm thân trục, rãnh xoắn, đầu vít, cổ trục và xi lanh bao quanh. Cụ thể:
Thân trục vít
Là phần chính, có dạng trụ dài, làm từ thép hợp kim chịu mài mòn cao. Trên thân trục được tiện các rãnh xoắn theo biên dạng nhất định để dẫn vật liệu và tạo lực nén trong quá trình quay.
Rãnh xoắn và các vùng làm việc
Rãnh xoắn được chia thành ba vùng chức năng:
- Vùng cấp liệu: Tiếp nhận hạt nhựa từ phễu cấp.
- Vùng nén: Là nơi nhựa được gia nhiệt, giảm thể tích và bắt đầu nóng chảy.
- Vùng định lượng: Giúp ổn định dòng chảy và trộn đều nhựa trước khi phun.
Tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính trục (L/D) của trục vít máy ép nhựa thường trong khoảng 20:1 đến 30:1 tùy loại máy và vật liệu sử dụng. Tỷ lệ L/D càng lớn thì thời gian nhựa lưu lại trong xi lanh càng dài, giúp vật liệu nóng chảy đồng đều hơn, nhưng cũng có nguy cơ làm giảm tuổi thọ nhựa do quá nhiệt hoặc quá trình cắt quá lâu. Ngược lại, L/D nhỏ thì quá trình nấu chảy nhanh hơn nhưng độ đồng nhất có thể thấp hơn.
Đầu vít và cổ trục
- Đầu vít: Nằm ở cuối trục, chịu áp lực cao khi đẩy nhựa vào khuôn. Một số loại được thiết kế tháo rời để vệ sinh hoặc thay thế dễ dàng.
- Cổ trục: Nối với cụm truyền động của máy, truyền mô-men xoắn và giữ cho trục quay ổn định.
Xi lanh bao quanh trục
Xi lanh là vỏ bọc kim loại có nhiệm vụ chứa và dẫn nhựa trong suốt quá trình ép. Bên ngoài xi lanh được gắn các vòng gia nhiệt và cảm biến nhiệt độ để duy trì môi trường làm việc ổn định cho trục vít.
Nguyên lý hoạt động của trục vít máy ép nhựa
Khi máy vận hành, trục vít máy ép nhựa vừa quay vừa tịnh tiến trong xi lanh. Nhựa dạng hạt được cấp vào vùng nạp, di chuyển dọc theo rãnh xoắn và dần nóng chảy nhờ ma sát và nhiệt từ xi lanh.
Tại vùng nén, nhựa được ép chặt, nhiệt độ và áp suất tăng cao giúp vật liệu chuyển hoàn toàn sang trạng thái lỏng. Đến vùng định lượng, nhựa được trộn đều trước khi được đẩy vào khuôn dưới áp suất cao trong giai đoạn phun.
Quá trình này diễn ra theo chu kỳ:
- Nạp và gia nhiệt nhựa.
- Tích tụ và định lượng dòng nhựa nóng chảy.
- Phun vào khuôn và hồi trục để bắt đầu chu kỳ mới.
Vật liệu chế tạo và xử lý bề mặt trục vít
Trục vít phải chịu nhiệt, ma sát và áp lực liên tục nên vật liệu chế tạo cần có độ cứng và độ bền cao. Các loại thép được sử dụng phổ biến gồm 38CrMoAlA, SKD61 và thép không gỉ chịu ăn mòn.
Các phương pháp xử lý bề mặt phổ biến:
- Nhiệt luyện chân không: Tăng độ cứng và giảm biến dạng.
- Mạ crom, phủ nitride: Chống mài mòn, tăng tuổi thọ bề mặt.
- Phủ hợp kim PTA, HVOF: Dành cho trục vít làm việc với nhựa có phụ gia sợi thủy tinh hoặc chất ăn mòn mạnh.
Nhờ các công nghệ xử lý này, trục vít có thể hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ cao, hạn chế mài mòn và duy trì độ chính xác lâu dài.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả trục vít
Hiệu quả hoạt động của trục vít máy ép nhựa phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật:
- Hình dạng rãnh xoắn: Ảnh hưởng đến tốc độ nấu chảy và khả năng trộn.
- Tốc độ quay: Nếu quá cao dễ làm cháy nhựa, quá thấp khiến vật liệu chưa tan hết.
- Nhiệt độ vùng nén: Phải được kiểm soát chặt để đảm bảo độ nhớt ổn định.
- Độ nhẵn xi lanh: Giúp giảm ma sát và đảm bảo áp lực đều trên toàn bộ trục.
Bảo dưỡng và tuổi thọ trục vít
Bảo dưỡng đúng cách giúp kéo dài tuổi thọ trục vít và đảm bảo hiệu suất ổn định:
- Làm sạch trục vít khi đổi loại nhựa hoặc màu.
- Kiểm tra độ mòn rãnh xoắn định kỳ.
- Tránh chạy khô khi chưa có vật liệu trong xi lanh.
- Theo dõi nhiệt độ và áp suất phun để tránh quá tải cơ học.
Hiểu rõ nguyên lý hoạt động và tuân thủ bảo dưỡng trục vít máy ép nhựa định kỳ sẽ giúp doanh nghiệp tăng hiệu suất sản xuất, giảm chi phí bảo trì và duy trì độ ổn định lâu dài cho thiết bị. Nếu bạn cần tư vấn chi tiết về gia công ép nhựa, mời liên hệ Thái Dương Plastics để được hỗ trợ chi tiết nhất.