Como componentes centrales en el moldeo continuo de materiales poliméricos, la calidad de fabricación del cilindro y el tornillo del extrusor afecta directamente el rendimiento de plastificación, la estabilidad operativa y la vida útil del equipo. El proceso de fabricación abarca múltiples etapas, desde la selección de la materia prima, la preparación de la pieza en bruto, el mecanizado de precisión, el fortalecimiento del tratamiento térmico, la modificación de la superficie, hasta la inspección de calidad y la preparación del ensamblaje. Cada etapa está estrechamente vinculada para garantizar que el producto terminado posea alta precisión, alta resistencia y alta durabilidad.
El proceso de fabricación del barril suele comenzar con la selección del material. El acero estructural de aleación de alta-calidad se utiliza comúnmente como material base, lo que requiere buena templabilidad, resistencia a altas-temperaturas y maquinabilidad. La pieza en bruto se puede producir mediante procesos de fundición centrífuga o forjado para garantizar un espesor de pared uniforme y una estructura interna densa, lo que reduce el riesgo de deformación durante el procesamiento posterior. Después de la formación de la pieza en bruto, comienza la etapa de mecanizado de desbaste, donde el torneado produce un diámetro exterior y un orificio interior cercanos al tamaño del producto terminado. Durante esta etapa, se completa la segmentación inicial del cilindro segmentado y la pre-instalación de bridas o interfaces. Luego se realiza el semiacabado, enfocándose en el torneado de precisión del orificio interior y la corrección de coaxialidad para garantizar que la rectitud y la cilindricidad cumplan con los requisitos de diseño bajo la condición de relación de longitud-a-diámetro. El proceso de tratamiento térmico generalmente incluye templado para mejorar la resistencia y tenacidad de la matriz, seguido de procesos de endurecimiento de la superficie como nitruración de la pared interior, borotización o pulverización por plasma para mejorar significativamente la resistencia al desgaste y la corrosión. En la etapa de acabado, el orificio interior se somete a un rectificado o bruñido de ultra-precisión para lograr un acabado superficial con un valor Ra extremadamente bajo. En la estructura segmentada se completa el mecanizado de precisión de las superficies de unión de cada segmento y la fabricación de ranuras de sellado. Finalmente, se realizan inspecciones dimensionales, pruebas de dureza de la superficie y pruebas no-destructivas para garantizar que el cilindro cumpla con los requisitos de coaxialidad, uniformidad del espesor de la pared e integridad de la superficie.
El proceso de fabricación del tornillo es similar al del cilindro en términos de selección de materiales, pero debido a la necesidad de soportar un par elevado y condiciones de corte complejas, los requisitos de resistencia del material y rendimiento ante la fatiga son mayores. La pieza en bruto se fabrica principalmente a partir de barras forjadas o laminadas para garantizar la continuidad de la estructura de fibra. En la etapa de mecanizado de desbaste, se mecaniza la forma básica del mandril, con margen reservado para mecanizar la ranura helicoidal. El proceso principal es la formación de la ranura helicoidal, que se puede lograr mediante procesos especializados de fresado por torbellino, fresado CNC o perfilado. Dependiendo del tipo de tornillo (convencional, tipo barrera, tipo pasador, corrugado, etc.), se mecanizan las crestas helicoidales y las estructuras funcionales correspondientes, lo que garantiza la precisión del paso, la profundidad de la ranura y la calidad de la superficie. Para tornillos con pasadores o crestas de barrera, se requiere taladrar o fresar después del fresado, seguido de soldadura de refuerzo de posicionamiento o mecanizado integral para garantizar que la estructura adicional sea robusta y esté coordinada con la superficie helicoidal principal. El tratamiento térmico generalmente incluye templado y templado local o general, combinado con templado a baja-temperatura para aliviar la tensión y mejorar la resistencia al desgaste. Los métodos comunes de tratamiento de superficies incluyen nitruración, cromado duro o revestimiento cerámico para mejorar la resistencia a la corrosión y al desgaste. En la etapa de acabado, la superficie helicoidal se pule o muele para controlar la rugosidad de la superficie y corregir el equilibrio dinámico para evitar la vibración durante la rotación a alta-velocidad. Finalmente, se realizan inspecciones dimensionales, pruebas de dureza, pruebas de equilibrio dinámico y detección de fallas para garantizar que la precisión geométrica y las propiedades mecánicas del tornillo cumplan con los estándares.
Una vez que el cilindro y el tornillo hayan completado todos sus procesos respectivos, también deben someterse a pruebas de montaje y autorización. Según las tolerancias de diseño, se miden las holguras radiales y axiales para garantizar que se evite el reflujo del material fundido durante la operación y al mismo tiempo se evite la fricción excesiva. Para barriles modulares y tornillos de bloques de construcción, también se debe inspeccionar la coaxialidad y el rendimiento de sellado de las conexiones segmentadas para brindar una garantía confiable para el montaje y uso posteriores.
En general, el proceso de fabricación de barriles y tornillos integra selección de materiales, conformado de precisión, tratamiento de refuerzo y pruebas rigurosas. La negligencia en cualquier paso puede afectar el desempeño del producto terminado. Sólo si se cumplen altos estándares y requisitos estrictos en cada proceso se pueden fabricar componentes centrales que funcionen de manera estable y eficiente en condiciones de extrusión complejas, proporcionando una base de equipo sólida para la industria de procesamiento de plásticos y materiales poliméricos.
