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Scherdeformationsgradient und Schergeschwindigkeit
Unter dem Menüpunkt Grafik > Scherdeformationsgradient / Schergeschwindigkeit wird eine detaillierte grafische Darstellung der mechanischen Scherbeanspruchung entlang der Schneckenlänge aufgerufen. Diese Darstellung zeigt, wie stark das Material während des Extrusionsprozesses durch die mechanische Bewegung der Schnecke verformt und geschert wird. Schergeschwindigkeit und Scherdeformationsgradient sind entscheidende Größen, die direkten Einfluss auf die Qualität der Schmelze, die Homogenität und die thermische Beanspruchung des Materials haben.
Schergeschwindigkeit
Die Schergeschwindigkeit beschreibt die relative Bewegung des Materials im Schneckengang. Sie ist eine der wichtigsten Größen im Plastifizierprozess, da sie maßgeblich die Scherenergie bestimmt, die auf das Material wirkt.
- Schergeschwindigkeit über die Schneckenlänge: Die durchgezogenen Linien in der Grafik repräsentieren die Schergeschwindigkeit entlang der gesamten Schneckenlänge. Diese zeigen, wie sich die Schergeschwindigkeit in verschiedenen Bereichen der Schnecke entwickelt und wo die stärksten mechanischen Beanspruchungen auftreten.
- Typischerweise steigt die Schergeschwindigkeit in Zonen mit erhöhter Kompression oder engen Schneckengängen, wo das Material stärker beansprucht wird. In Zonen mit einer größeren Gangbreite oder geringerer Kompression kann die Schergeschwindigkeit abnehmen.
Scherdeformationsgradient
Der Scherdeformationsgradient ist eine physikalische Größe, die die Rate der Materialdeformation beschreibt, also wie stark das Material durch die mechanischen Kräfte verformt wird. Diese Größe gibt Aufschluss darüber, wie sich das Material durch die Schneckenrotation streckt oder komprimiert und ist entscheidend für die mechanische Durchmischung und Homogenisierung der Schmelze.
Maddock-Scherteil
Ein besonderes Augenmerk liegt auf den gestrichelten Linien, die den Scherdeformationsgradienten und die Schergeschwindigkeit über den Steg eines Maddock-Scherteils darstellen. Das Maddock-Scherteil ist eine spezielle Komponente innerhalb der Schneckengeometrie, die für besonders intensive Scherung und Homogenisierung des Materials sorgt. In diesen Bereichen werden das Material und die Schmelze gezielt verformt, um eine optimale Durchmischung und Aufschmelzung zu erreichen.
Bedeutung der Darstellung
Die Darstellung der Schergeschwindigkeit und des Scherdeformationsgradienten entlang der Schneckenlänge bietet wichtige Informationen über die mechanische Belastung des Materials während des Plastifizierprozesses. Insbesondere die Analyse über das Maddock-Scherteil zeigt, wie stark das Material verformt wird, um eine homogene Schmelze zu erhalten. Diese Informationen sind besonders wertvoll für:
- Optimierung der Schmelzequalität: Hohe Schergeschwindigkeiten und Deformationsgradienten in bestimmten Zonen können zu einer besseren Homogenisierung des Materials führen, was die Qualität des Endprodukts verbessert.
- Vermeidung von thermischen Überlastungen: Zu hohe Schergeschwindigkeiten oder übermäßige mechanische Beanspruchung können zu einer Überhitzung des Materials führen. Eine sorgfältige Überwachung der Schergeschwindigkeit und des Scherdeformationsgradienten hilft, thermische Schäden am Material zu vermeiden.
- Anpassung der Schneckengeometrie: Die grafische Darstellung bietet wertvolle Einblicke in die Schneckenleistung. Durch die Analyse der Scherkräfte können gezielte Anpassungen an der Schneckengeometrie vorgenommen werden, um den Materialfluss zu verbessern und die Prozessstabilität zu erhöhen.