در سیستم فناوری قالب گیری تزریقی، بشکه و پیچ واحد اصلی پلاستیک سازی و انتقال را تشکیل می دهند. اصول طراحی آنها حول فرآیند تبدیل مواد خام پلاستیکی از حالت جامد به حالت مذاب، ادغام دانش از چندین رشته مانند ترمودینامیک، مکانیک سیالات، و انتقال مکانیکی است. هدف دستیابی به اثرات پلاستیکی کارآمد، یکنواخت و قابل کنترل برای برآوردن نیازهای قالب گیری مواد و محصولات مختلف است.
طراحی بشکه ابتدا بر ساخت دقیق محیط حرارتی تاکید دارد. این یک ساختار استوانه ای با نسبت طول-به-بزرگ (طول به قطر داخلی) است که یک حفره پلاستیکی مهر و موم شده بین دیواره داخلی و پیچ را تشکیل می دهد. در امتداد جهت محوری، از نظر عملکردی به مناطق کنترل دما مربوط به بخش تغذیه، بخش فشرده سازی و بخش همگن تقسیم می شود. هر بخش مجهز به یک دستگاه گرمایش مستقل است و می تواند با یک سیستم خنک کننده تکمیل شود و یک توزیع گرادیان از دمای پایین به دمای بالا و سپس به دمای همگن سازی را تشکیل دهد. این اصل کنترل درجه حرارت تقسیم شده می تواند از نرم شدن زودرس مواد خام جلوگیری کند که منجر به انتقال ضعیف می شود و می تواند گرمای کافی را در بخش های فشرده سازی و همگن سازی فراهم کند و باعث ذوب کامل مواد تحت برش و هدایت گرما شود. به طور همزمان، خنک کردن از گرمای بیش از حد موضعی جلوگیری می کند که می تواند منجر به تخریب مواد شود. طراحی سفتی ساختاری بدنه بشکه نیز بسیار مهم است، که باید آن را در برابر فشار زیاد داخلی و تنش حرارتی مقاومت کند. معمولاً از آهنگری{9}}فولاد آلیاژی بالا یا ریختهگری گریز از مرکز استفاده میشود و دیواره داخلی را میتوان با پوششهای کامپوزیت دو فلزی یا مقاوم در برابر سایش تقویت کرد تا دوام را بهبود بخشد.
هسته طراحی پیچ در پارامترهای هندسی و تطابق عملکردی رزوه و شیار نهفته است. بر اساس حرکت مواد روی پیچ، به بخش تغذیه، بخش فشرده سازی و بخش همگن تقسیم می شود. بخش تغذیه دارای شیارهای عمیق تر و زاویه مارپیچ متوسط است که مواد خام سست را با نیروی برشی کمتر به آرامی دریافت و فشرده می کند. بخش تراکم حجم شیار را به تدریج کاهش می دهد، با استفاده از تغییرات گام یا عمق شیار برای فشرده کردن مواد، خروج هوا و افزایش چگالی، در حالی که به طور همزمان گرمای برشی را برای ترویج ذوب افزایش می دهد. بخش همگن سازی دارای شیارهای کم عمق تر و یکنواخت تر است که فشار مذاب و سرعت جریان را برای اطمینان از خروجی اندازه گیری یکنواخت تثبیت می کند. زاویه مارپیچ بر راندمان انتقال و استحکام برشی تأثیر می گذارد و نیاز به بهینه سازی بر اساس ویسکوزیته مواد و الزامات فرآیند دارد. شکل سطح پیچ و درمان سطح نیز در محدوده طراحی است. اشکال یا برجستگی های خاص دندان می تواند اثرات اختلاط را افزایش دهد، در حالی که درمان سخت شدن سطحی مقاومت به سایش را بهبود می بخشد.
طراحی مناسب بین بشکه و پیچ از اصل کنترل فاصله پیروی می کند. فاصله مناسب آب بندی مذاب را تضمین می کند، از جریان برگشتی جلوگیری می کند و مقاومت عملیاتی و حرارت اصطکاک را کاهش می دهد. فاصله بسیار کم مصرف انرژی و خطر سایش را افزایش می دهد، در حالی که فاصله بسیار زیاد کارایی پلاستیک سازی را کاهش می دهد و باعث نشتی می شود. طراحی ساختار تکیه گاه و رانش در انتهای محرک باید هم محوری و پایداری محوری پیچ را تحت گشتاور بالا تضمین کند تا از سایش غیرعادی ناشی از بارگذاری ناهموار جلوگیری شود.
به طور کلی، اصل طراحی بشکه و پیچ بر اساس مدیریت حرارتی، با استفاده از انتقال مکانیکی و پلاستیک سازی برشی به عنوان وسیله است. از طریق بهینهسازی سیستماتیک ساختار، پارامترها و مواد، تبدیل کارآمد مواد خام پلاستیکی به مذاب یکنواخت را در شرایط قابل کنترل انجام میدهد و تضمینی اساسی برای دقت و کیفیت قالبگیری تزریقی فراهم میکند.
