No processo de moldagem por extrusão de plástico, o cilindro e o parafuso constituem a unidade central de trabalho, e seu projeto estrutural determina diretamente os efeitos do transporte, fusão, mistura e homogeneização do material. Ambos desempenham funções específicas de forma independente, mas através de uma cooperação precisa, formam um canal de plastificação contínuo e eficiente. Suas características estruturais exigem planejamento sistemático que integre propriedades de materiais, requisitos de processo e desempenho de equipamentos.
Como o invólucro estático da extrusora, o cilindro geralmente tem um formato cilíndrico longo com uma relação comprimento-por{1}}diâmetro (L/D) significativa. O contorno da parede interna e o tratamento da superfície são fundamentais para alcançar uma transferência de calor estável e um transporte de baixa{3}}resistência. As estruturas comuns incluem tipos compostos integrais e segmentados: os barris integrais oferecem alta resistência e boa vedação, adequados para condições operacionais convencionais; tipos compósitos segmentados consistem em múltiplas seções de cilindro conectadas por flanges ou roscas, facilitando a configuração de sistemas independentes de aquecimento e resfriamento para requisitos de temperatura e pressão de diferentes seções, ao mesmo tempo que permite a substituição localizada após desgaste, reduzindo custos de manutenção. Além da superfície cilíndrica lisa padrão, alguns modelos especiais apresentam ranhuras longitudinais na seção de alimentação para aumentar o atrito, evitar o deslizamento do material e melhorar a eficiência do transporte. Em termos de seleção de material, a base do cilindro é feita principalmente de liga de aço de alta-qualidade, com tratamentos de superfície como nitretação, boronização ou pulverização de liga dura para resistir à corrosão do material e ao desgaste mecânico sob alta temperatura e pressão, garantindo estabilidade-de serviço a longo prazo.
O parafuso, como componente rotativo de potência, possui uma estrutura mais complexa, composta por uma crista helicoidal, canais de parafuso e um mandril. Os principais parâmetros incluem inclinação, profundidade do canal do parafuso, taxa de compressão e relação comprimento-por{2}}diâmetro. Funcionalmente, a rosca é normalmente dividida em uma seção de alimentação, uma seção de compressão e uma seção de medição: a seção de alimentação possui canais de rosca mais profundos e um passo maior para reduzir a resistência à propulsão do material; a seção de compressão atinge uma taxa de compressão através de canais de parafuso gradualmente mais rasos ou um passo de parafuso menor, forçando o material a compactar e acelerando a troca de calor para completar a transição de sólido-para{5}}fundido; a seção de dosagem tem uma profundidade de canal de rosca constante, servindo principalmente para homogeneizar o fundido e estabilizar a extrusão. Para se adaptar às diferentes propriedades dos materiais, várias estruturas especializadas foram desenvolvidas. Os parafusos do tipo barreira-adicionam cristas de barreira entre as bordas do parafuso para separar a fase sólida não derretida da fase líquida fundida, melhorando a eficiência da mistura. Os parafusos do tipo-pino organizam pinos ajustáveis nos canais do parafuso para melhorar o cisalhamento e a dispersão. Os parafusos em forma de onda utilizam as ondulações periódicas das bordas e canais do parafuso para promover a queda do material e melhorar a homogeneidade. O mandril do parafuso deve possuir resistência e rigidez suficientes para suportar o torque e a força axial e geralmente é feito de liga de aço de alta-resistência, usinado integralmente com as bordas do parafuso ou conectado por estrias para garantir uma transmissão de energia confiável.
A estrutura correspondente do cilindro e do parafuso deve atender a requisitos rigorosos de coaxialidade e controle de folga. A folga radial típica é de apenas 0,1-0,3 mm; folga excessiva pode levar ao refluxo do material e plastificação irregular, enquanto folga insuficiente agrava o atrito e o desgaste. Em projetos modernos, os sistemas de controle de temperatura para ambos empregam frequentemente controle de zona independente, combinado com tecnologia de detecção inteligente para corrigir a distribuição do campo de temperatura em tempo real, melhorando ainda mais a adaptabilidade da estrutura a processos complexos. Desde o cumprimento de funções básicas até o atendimento às demandas de processamento refinado, a inovação estrutural no cilindro e na rosca sempre foi um fator-chave do progresso na tecnologia de extrusão.
