Un guide complet des « 10 composants principaux » d'une extrudeuse à double vis !

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.est unfabricant d'équipements mécaniquesa plus de 30 ans d’expérience dansfabricant d'équipements mécaniques, nouvelle protection de l'environnement et nouveaux équipements de matériaux. Depuis sa création, Fangli a été développé en fonction des demandes des utilisateurs. Grâce à l'amélioration continue, à la R&D indépendante sur la technologie de base et à la digestion et à l'absorption de technologies de pointe et d'autres moyens, nous avons développéLigne d'extrusion de tuyaux en PVC, Ligne d'extrusion de tuyaux PP-R, Ligne d'extrusion d'alimentation en eau/tuyau de gaz PE, qui a été recommandé par le ministère chinois de la Construction pour remplacer les produits importés. Nous avons gagné le titre de « Marque de première classe dans la province du Zhejiang ».

Leextrudeuse à double visest un équipement essentiel dans la production, la modification et le traitement des matériaux polymères. Qu'il s'agisse de modifier des matériaux biodégradables comme le PLA et le PBAT, de remplir et renforcer du PVC ou du PP, ou de préparer des masterbatches et des masterbatches fonctionnels, il est indispensable. Cependant, de nombreux praticiens ne savent que « démarrer et ajuster les paramètres » sans comprendre les rôles spécifiques des composants clés à l'intérieur de la machine. Cela conduit à une impuissance lors du dépannage et les rend sujets à des pièges lors de la sélection des équipements. En réalité, la structure centrale d’une extrudeuse à double vis n’est pas compliquée ; il se compose principalement de 10 composants principaux. Aujourd’hui, nous allons détailler un par un les fonctions essentielles et les points clés pratiques de ces 10 composants. Que vous soyez un nouveau venu dans l'industrie ou un vétéran cherchant à optimiser le choix des équipements, vous comprendrez rapidement la « logique interne » duextrudeuse à double vis.

01 Vis + Canon

Si leextrudeuse à double visest « l'outil de traitement », alors la vis et le barillet sont son « cœur » – le transport, la fusion, le mélange et la plastification des matériaux reposent tous sur ce « duo ». Ce sont également les composants les plus critiques lors de la sélection des équipements, déterminant directement l’efficacité du traitement et la qualité du produit. En termes de fonction, les deux ont des rôles distincts mais travaillent en coordination : le canon est le « conteneur fermé », avec une paroi intérieure lisse qui résiste aux températures élevées et à l'usure (généralement recouverte de nitruration ou d'une couche d'alliage), offrant un espace stable pour le traitement des matériaux. La vis est le « composant de puissance principal ». Les deux vis tournent en co-rotation ou en contre-rotation à l'intérieur du canon. Grâce à l'action de compression et de cisaillement entre les pas de vis et la paroi interne du canon, les granulés de résine solide sont « malaxés » jusqu'à l'état fondu, tandis que des additifs tels que des plastifiants et des antioxydants sont mélangés. Enfin, la masse fondue uniformément plastifiée est poussée vers la tête de filière pour former une forme spécifique. Lors de la sélection, deux paramètres clés doivent être étroitement surveillés : Premièrement, le diamètre de la vis (généralement compris entre 30 mm et 150 mm). Un diamètre plus grand permet de transporter plus de matériau par unité de temps, ce qui convient aux scénarios de production de masse. Deuxièmement, le rapport longueur/diamètre (L/D), c'est-à-dire le rapport entre la longueur de la vis et son diamètre. Un rapport plus élevé signifie un temps de mélange et de plastification plus long pour le matériau à l'intérieur du fût, adapté aux scénarios nécessitant une modification en profondeur.

02 Bandes Chauffantes

La transformation des matériaux polymères de l’état solide à l’état fondu repose sur un chauffage continu et uniforme. Les bandes chauffantes sont les « réchauffeurs de noyau » de l'extrudeuse à double vis, principalement responsables du chauffage de la vis et du cylindre afin d'élever la température interne du cylindre jusqu'au point de fusion du matériau. La pose de bandes chauffantes est assez particulière ; ils sont généralement disposés en « segments » sur toute la longueur du canon (généralement 3 à 5 segments), chaque segment étant capable d'un contrôle indépendant de la température. Par exemple, la température de la zone d'alimentation est plus basse (seulement 80°C-100°C) pour éviter une fusion prématurée et une agglomération du matériau, qui pourraient bloquer l'orifice d'alimentation. La température de la zone de fusion augmente (atteignant le point de fusion du matériau) pour plastifier progressivement le matériau. La température de la zone de dosage se stabilise dans la plage de température de fusion pour garantir l'uniformité de la fusion. Outre le chauffage, le préchauffage constitue également une fonction importante des bandes chauffantes. Avant de démarrer l'équipement, le canon et la vis doivent être préchauffés via les bandes chauffantes (généralement pendant 30 à 60 minutes). Un démarrage direct avec des vis et un canon froids peut entraîner une plastification inégale du matériau et endommager les composants en raison de différences de température excessives. Cette étape est particulièrement cruciale lors du traitement de matériaux biodégradables, car elle peut réduire la dégradation des matériaux provoquée par un échauffement soudain.

03 Moteur

Si la vis et le barillet constituent le « cœur », alors le moteur est la « source d'énergie » qui alimente le cœur en sang : la rotation des vis et le transport du matériau dans une extrudeuse à double vis dépendent entièrement de la puissance fournie par le moteur. La puissance et la stabilité du moteur affectent directement l'efficacité de traitement et la sécurité opérationnelle de l'équipement. Les moteurs utilisés dans les extrudeuses à double vis sur le marché sont pour la plupart des « moteurs asynchrones à fréquence variable », dont les avantages incluent une vitesse réglable et une puissance de sortie stable, permettant un ajustement de la puissance de sortie en fonction des besoins de traitement des différents matériaux. Lors de la sélection, faites attention à la « correspondance de puissance » : les vis de petit diamètre (30 mm-50 mm) conviennent aux essais en laboratoire en petits lots, et un moteur de 15 kW à 37 kW est suffisant. Les vis moyennes à grandes (65 mm-100 mm) pour la production industrielle nécessitent des moteurs allant de 55 kW à 160 kW. Lors du traitement de matériaux à haut remplissage (par exemple, PP avec une teneur en carbonate de calcium supérieure à 50 %), la puissance du moteur doit être augmentée de manière appropriée pour éviter un arrêt de surcharge du moteur dû à une charge excessive.

04 Boîte de vitesses

La puissance de sortie du moteur ne peut pas être directement transmise aux vis. D'une part, la vitesse du moteur est trop élevée (généralement des milliers de tr/min), dépassant largement la vitesse de vis requise (les vitesses des vis des extrudeuses à double vis se situent généralement entre 100 et 600 tr/min). D'autre part, le moteur n'a qu'une seule extrémité de sortie de puissance, qui doit être répartie sur deux vis. La boîte de vitesses assume le rôle central de « réduction de la vitesse + répartition de la puissance ». Plus précisément, la boîte de vitesses a deux fonctions clés : premièrement, la « réduction de vitesse » : grâce à un ensemble d'engrenages interne, elle convertit la rotation à grande vitesse du moteur en une rotation à faible vitesse et à couple élevé requise par les vis, garantissant ainsi que les vis ont une force suffisante pour extruder et cisailler le matériau. Deuxièmement, le « Power Splitting » : il répartit uniformément la puissance du moteur entre les deux vis, garantissant qu'elles tournent à la même vitesse (pour les modèles co-rotatifs) ou selon un rapport fixe (pour les modèles contrarotatifs), évitant ainsi un mélange inégal des matériaux dû aux différences de vitesse. Lors d'une utilisation quotidienne, l'entretien de la boîte de vitesses est crucial : de l'huile pour engrenages spécialisée doit être ajoutée régulièrement pour éviter l'usure des engrenages. Si un bruit anormal ou une fuite d'huile se produit dans la boîte de vitesses, cela doit être vérifié rapidement après l'arrêt. Sinon, cela pourrait entraîner une défaillance du contrôle de vitesse, affectant la qualité du produit ou même endommageant les vis.

05 Embrayage de sécurité / Goupille de cisaillement

Lors du fonctionnement d'unextrudeuse à double vis, des défauts inattendus sont inévitables – par exemple, des contaminants métalliques pénétrant dans l’orifice d’alimentation ou une agglomération de matériaux provoquant un blocage des vis. À ce stade, le moteur produit toujours de la puissance. Sans dispositif de protection, l'immense couple serait directement transmis à la boîte de vitesses, aux vis et au barillet, provoquant potentiellement des vis pliées, des barillets rayés ou des engrenages de boîte de vitesses cassés, entraînant des coûts de réparation extrêmement élevés. L'embrayage de sécurité (ou ensemble de goupilles de cisaillement) est la « soupape de sécurité » qui résout ce problème. Il est installé entre le moteur et la boîte de vitesses, et sa fonction principale est la « protection contre les surcharges » : lorsqu'un défaut se produit et que la charge dépasse la valeur définie, l'embrayage de sécurité déconnecte automatiquement le moteur de la boîte de vitesses, permettant au moteur de tourner au ralenti, tout en déclenchant simultanément une alarme d'arrêt, évitant ainsi d'autres dommages à la boîte de vitesses, aux vis et au barillet. Il est important de noter que le « seuil de surcharge » de l'embrayage de sécurité doit être réglé en fonction de la puissance du moteur et du matériau traité – le seuil peut être légèrement plus élevé pour les matériaux ordinaires, mais doit être abaissé de manière appropriée pour le traitement de matériaux à haute dureté et à remplissage élevé afin de garantir un déclenchement rapide de la protection.

06 Système d'alimentation

L'"uniformité de l'alimentation" dans unextrudeuse à double visaffecte directement la qualité de plastification de la masse fondue. Si l'alimentation est incohérente, cela provoque des fluctuations de pression à l'intérieur du fût, conduisant à des produits finaux d'épaisseur inégale ou de performances instables. Le système d'alimentation est le « gestionnaire » qui contrôle précisément le « débit d'alimentation », principalement divisé en deux types : les doseurs volumétriques et les doseurs gravimétriques (à perte de poids).

· Doseur volumétrique :Les 10 composants principaux d'une extrudeuse à double vis, bien qu'apparemment indépendants, fonctionnent en réalité en coordination – du système d'alimentation « alimentation en matériau », au chauffage des bandes chauffantes, à la plastification de la vis et du baril, au système de vide éliminant les substances volatiles et au système de refroidissement définissant la forme, chaque étape repose sur la fonction des composants correspondants.

· Alimentateur gravimétrique :Le principe de base est le « dosage au poids ». Il utilise des cellules de pesée pour surveiller le taux d'alimentation en temps réel, ajustant automatiquement la vitesse de la vis pour garantir que l'erreur de taux d'alimentation horaire est contrôlée à ± 0,5 %. Son avantage réside dans un dosage précis, adapté aux scénarios de mélange de matériaux multi-composants et de modifications fonctionnelles.

07 Système de vide

Les matériaux polymères sont principalement polymérisés à partir de monomères à petites molécules, et les monomères à petites molécules restent inévitablement pendant le traitement. En particulier pour les matériaux biodégradables (comme le PLA, le PBAT), une légère dégradation peut se produire lors du traitement à haute température, produisant des substances à petites molécules. Sans système de vide, ces petites molécules se volatiliseraient en fumée, polluant non seulement l’environnement de l’atelier mais formant également des bulles à l’intérieur du produit. La fonction principale du système de vide est d'évacuer le fût via une pompe à vide pendant la plastification du matériau, éliminant rapidement les monomères résiduels de petites molécules et les produits de dégradation. Cela réduit la fumée d'atelier et empêche les petites molécules de rester dans le produit, améliorant ainsi les propriétés mécaniques du produit (par exemple, réduisant la perte de résistance causée par les bulles) et réduisant la probabilité de migration du plastifiant, rendant le produit plus stable.

08 Système de refroidissement

Lors du fonctionnement d'unextrudeuse à double vis, non seulement des bandes chauffantes sont nécessaires pour le chauffage, mais un système de refroidissement est également nécessaire pour réduire la température. D'une part, les vis et le canon génèrent de la chaleur supplémentaire en raison du frottement lors d'un fonctionnement continu. Si elle n'est pas refroidie rapidement, une température excessive à l'intérieur du fût peut entraîner une dégradation du matériau. D’un autre côté, une fois la matière fondue extrudée de la tête de filière, elle a également besoin d’être refroidie pour prendre sa forme. Le système de refroidissement utilise principalement deux méthodes : le refroidissement par air et le refroidissement par eau.

· Refroidissement par air :Utilise de l'air froid soufflé par des ventilateurs pour refroidir le canon, les vis ou le produit extrudé. Ses avantages sont une structure simple et aucun besoin d’eau. Il convient aux petits équipements, aux scénarios de traitement à basse température ou aux produits ne nécessitant pas de vitesses de refroidissement élevées. Cependant, son efficacité de refroidissement est relativement faible, ce qui le rend inadapté aux scénarios de production à haute température et à haut rendement.

· Refroidissement par eau :Utilise de l'eau en circulation pour refroidir le fût ou le produit extrudé. Ses avantages sont une efficacité de refroidissement élevée et un contrôle précis de la température. Il convient aux équipements industriels de taille moyenne à grande, aux scénarios de traitement à haute température ou aux produits nécessitant des vitesses de refroidissement élevées. Cependant, cela nécessite un nettoyage régulier des conduites d’eau de refroidissement pour éviter le blocage du tartre, qui affecte les performances de refroidissement.

09 Système de contrôle électrique

Si les composants précédents sont les « organes d’exécution », alors le système de commande électrique est le « cerveau » du système.extrudeuse à double vis– le démarrage/arrêt de l'équipement, la régulation de la température, le contrôle de la vitesse, le réglage du niveau de vide et même les alarmes de panne sont tous réalisés par celui-ci. C'est également l'interface principale pour l'interaction de l'opérateur avec l'équipement. De nos jours, les systèmes de contrôle électrique traditionnels adoptent principalement un « système de contrôle à écran tactile + PLC », offrant un fonctionnement intuitif et pratique : les opérateurs définissent simplement des paramètres tels que la température de la zone du canon, la vitesse de la vis, la vitesse d'alimentation et le niveau de vide sur l'écran tactile, et le système contrôle automatiquement le fonctionnement de chaque composant. Si un défaut se produit (par exemple, surcharge du moteur, dépassement de la limite de température), le système déclenche immédiatement une alarme et affiche la cause du défaut, facilitant ainsi un dépannage rapide. Lors d'une utilisation quotidienne, empêchez le système de commande électrique de la contamination par l'humidité et l'huile. Vérifiez régulièrement si les connexions filaires sont sécurisées pour éviter toute défaillance du contrôle des paramètres due à des connexions desserrées. En particulier lors du traitement de matériaux inflammables et explosifs (comme certains plastiques modifiés), des systèmes de commande électrique antidéflagrants doivent être sélectionnés pour garantir la sécurité de la production.

10 Cadre de base

Le dernier composant est le cadre de base. Cela peut paraître simple, mais c'est la base d'un fonctionnement stable de l'équipement : le moteur, la boîte de vitesses, le cylindre, les vis et les autres composants de l'extrudeuse à double vis sont tous montés sur le châssis de base. La fonction principale de la base est de « soutenir l'ensemble de l'équipement » et de réduire les vibrations pendant le fonctionnement. Les bases de haute qualité sont généralement constituées de plaques d'acier épaisses soudées ensemble, et des coussinets amortisseurs de vibrations sont souvent installés au fond pour absorber efficacement les vibrations générées par la rotation du moteur et des vis. Si la base est instable, de fortes vibrations se produiront pendant le fonctionnement de l'équipement, entraînant non seulement des connexions de composants desserrées et un bruit excessif, mais affectant également la précision d'ajustement entre les vis et le canon, provoquant une plastification inégale du matériau et potentiellement endommageant les vis et le canon. Lors de l'installation de l'équipement, assurez-vous que la base est placée de niveau (calibrée avec un niveau à bulle) pour éviter toute contrainte inégale sur l'équipement due à l'inclinaison. Après une utilisation prolongée, vérifiez si les coussinets amortisseurs de vibrations de la base ont vieilli. S'ils sont âgés, remplacez-les rapidement pour garantir un fonctionnement stable de l'équipement.

En conclusion : Comprendre les composants pour maîtriser leExtrudeuse à double vis

Les 10 composants principaux d'une extrudeuse à double vis, bien qu'apparemment indépendants, fonctionnent en réalité en coordination – du système d'alimentation « alimentation en matériau », au chauffage des bandes chauffantes, à la plastification de la vis et du baril, au système de vide éliminant les substances volatiles et au système de refroidissement définissant la forme, chaque étape repose sur la fonction des composants correspondants.

Pour les praticiens, comprendre le rôle et les points clés de chaque composant permet non seulement d'éviter l'écueil de « suivre aveuglément les tendances » lors de la sélection, permettant ainsi de choisir l'équipement adapté à leurs besoins de production, mais permet également un dépannage rapide en cas de panne, réduisant ainsi les temps d'arrêt. Pour les nouveaux arrivants, c’est également la base pour démarrer avec les extrudeuses bivis. Ce n'est qu'en comprenant la « logique interne de l'équipement » que l'on peut mieux faire fonctionner l'équipement et optimiser les processus.

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