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1、第 四 章 螺 桿 擠 出 機(jī)4.1 概 述4.2 單 螺 桿 擠 出 機(jī)4.3 雙 螺 桿 擠 出 機(jī)4.4 擠 出 聯(lián) 動 線 2021年 6月 9日 星 期 三 4.1 概 述 u 擠 出 成 型 是 塑 料 成 型 加 工 的 重 要 成 型 方 法 之 一 。大 部 分 熱 塑 性 塑 料 和 橡 膠 都 能 用 此 法 進(jìn) 行 加 工 。 u 用 擠 出 成 型 生 產(chǎn) 的 產(chǎn) 品 廣 泛 地 應(yīng) 用 于 人 民 生 活 以及 農(nóng) 業(yè) 、 建 筑 業(yè) 、 石 油 化 工 、 機(jī) 械 制 造 、 國 防 等工 業(yè) 部 門 。 u 擠 出 成 型 在 擠 出 機(jī) 上 進(jìn) 行 ， 擠 出

2、 機(jī) 是 塑 料 成 型 加工 機(jī) 械 的 重 要 機(jī) 臺 之 一 。 2021年 6月 9日 星 期 三 擠 出 成 型 ?物 料 從 擠 出 機(jī) 中 通 過 加 熱 、 混合 、 加 壓 ， 以 流 動 狀 態(tài) 連 續(xù) 通 過 口 模 成 型 。產(chǎn) 品 ： 管 材 、 薄 膜 、 板 材 、 片 材 、 棒 材 、 異 型 材、 電 線 電 纜 包 覆 物 、 單 絲 、 撕 裂 膜 、 打 包 帶 、網(wǎng)設(shè) 備 ： 擠 出 機(jī) 單 螺 桿 擠 出 機(jī)雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 2021年 6月 9日 星 期 三 單 螺 桿 擠 出 機(jī) 2021年 6月 9日 星 期 三 與 其 它 成 型 方

3、 法 相 比 ， 擠 出 成 型 有 下 述 特 點 ：u 1、 生 產(chǎn) 過 程 是 連 續(xù) 的 ， 因 而 其 產(chǎn) 品 都 是 連 續(xù) 的； 可 連 續(xù) 化 生 產(chǎn) 。 u 2、 生 產(chǎn) 效 率 高 ,一 臺 200擠 出 機(jī) 700kg/小 時 ， 德 國 500擠 出 機(jī) 20t/小 時u 3、 應(yīng) 用 范 圍 廣 ， 能 生 產(chǎn) 管 材 、 棒 材 、 板 材 、 薄膜 、 單 絲 、 電 線 、 電 纜 、 異 型 材 ， 以 及 中 空 制 品等 ；u 4、 投 資 少 ， 收 效 快 u 5、 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 易 操 作 。 1 擠 出 成 型 的 特 點 2021年 6月

4、9日 星 期 三 2 擠 出 過 程 及 工 作 原 理擠 出 過 程 塑 料 之 所 以 能 進(jìn) 行 成 型 加 工 ，是 由 其 內(nèi) 在 依 據(jù) 所 決 定 的 。 由 高分 子 物 理 學(xué) 得 知 ， 高 聚 物 一 般 存在 著 玻 璃 態(tài) 、 高 彈 態(tài) 和 粘 流 態(tài) 三種 物 理 狀 態(tài) ， 在 一 定 條 件 下 ， 這三 種 物 理 狀 態(tài) 將 發(fā) 生 相 互 轉(zhuǎn) 化 。塑 料 的 成 型 加 工 （ 壓 制 、 壓 延 、擠 出 、 注 射 等 ） 是 在 粘 流 態(tài) 下 進(jìn)行 的 。 2021年 6月 9日 星 期 三 u塑 料 由 料 斗 進(jìn) 入 料 筒 后 ， 隨 著

5、 螺 桿 的 旋 轉(zhuǎn)而 被 逐 漸 推 向 機(jī) 頭 方 向 。u1、 加 料 段 輸 送 并 開 始 壓 實 物 料 螺 槽 為 松 散 的 固 體 粒 子 （ 或 粉 末 ） 所 充 滿 ， 物料 開 始 被 壓 實 。u2、 壓 縮 段 1)由 于 阻 力 ,物 料 被 壓 實 由 于 螺 槽 逐 漸 變 淺 ， 以 及 濾 網(wǎng) 、 分 流 板 和 機(jī)頭 的 阻 力 ， 在 塑 料 中 形 成 了 很 高 的 壓 力 ， 把 物料 壓 得 很 密 實 。 2021年 6月 9日 星 期 三 2)外 熱 、 內(nèi) 熱 的 作 用 ， 物 料 熔 融 同 時 ， 在 料 筒 外 熱 和 螺 桿

6、、 料 筒 對 物 料 的 混 合、 剪 切 作 用 所 產(chǎn) 生 的 內(nèi) 摩 擦 熱 的 作 用 下 ， 塑 料 的溫 度 逐 漸 升 高 。 對 于 常 規(guī) 三 段 全 螺 紋 螺 桿 來 說 ，大 約 在 壓 縮 段 的 三 分 之 一 處 ， 與 料 筒 壁 相 接 觸 的某 一 點 的 塑 料 溫 度 達(dá) 到 粘 流 溫 度 ， 開 始 熔 融 。 3） 物 料 全 部 熔 融 ， 變 為 粘 流 態(tài) 隨 著 物 料 的 向 前 輸 送 ， 熔 融 的 物 料 量 逐 漸 增 多。 而 未 熔 融 的 物 料 量 逐 漸 減 少 ， 大 約 在 壓 縮 段 的結(jié) 束 處 ， 全 部 物

7、 料 熔 融 而 轉(zhuǎn) 變 為 粘 流 態(tài) ， 但 這 時各 點 的 溫 度 尚 不 很 均 勻 。 2021年 6月 9日 星 期 三 u3、 均 化 段 -均 化 、 擠 出 經(jīng) 過 均 化 段 的 均 化 作 用 就 比 較 均 勻 了 ， 最 后螺 桿 將 熔 融 物 料 定 量 、 定 壓 、 定 溫 地 擠 入 機(jī)頭 。 u4、 機(jī) 頭 -成 型 、 定 型 口 模 是 個 成 型 部 件 ， 物 料 通 過 它 便 獲 得 一 定截 面 的 幾 何 形 狀 和 尺 寸 。 再 經(jīng) 過 冷 卻 定 型 和其 它 工 序 ， 就 得 到 成 型 好 的 制 品 。 2021年 6月 9

8、日 星 期 三 工 作 原 理u 擠 出 過 程 是 這 樣 進(jìn) 行 的 ： 將 塑 料 加 熱 ， 使 之 呈 粘流 狀 態(tài) ， 在 加 壓 的 情 況 下 ， 使 之 通 過 具 有 一 定 形狀 的 口 模 而 成 為 截 面 與 口 模 形 狀 相 仿 的 連 續(xù) 體 ，然 后 通 過 冷 卻 ， 使 其 具 有 一 定 幾 何 形 狀 和 尺 寸 的塑 料 由 粘 流 態(tài) 變 為 高 彈 態(tài) ， 最 后 冷 卻 定 型 為 玻 璃態(tài) ， 得 到 所 需 要 的 制 品 。 （ 玻 璃 態(tài) 粘 流 態(tài) 高 彈 態(tài) 玻 璃 態(tài) ） 2021年 6月 9日 星 期 三 u1、 主 機(jī) （

9、擠 出 機(jī) ）u 擠 壓 系 統(tǒng) ： 主 要 由 料 筒 和 螺 桿 組 成 。 塑 料 通 過 擠壓 系 統(tǒng) 而 塑 化 成 均 勻 的 熔 體 ， 并 在 這 一 過 程 中 所建 立 的 壓 力 下 ， 被 螺 桿 連 續(xù) 地 定 壓 定 量 定 溫 地 擠出 機(jī) 頭 。 3 擠 出 機(jī) 及 其 機(jī) 組 的 組 成 2021年 6月 9日 星 期 三 2021年 6月 9日 星 期 三 u 傳 動 系 統(tǒng) ： 它 的 作 用 是 給 螺 桿 提 供 所 需 的 扭 矩 和 轉(zhuǎn)速 。 u 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) ： 其 功 用 是 通 過 對 料 筒 （ 或 螺 桿 ） 進(jìn)行 加 熱 和

10、冷 卻 ， 保 證 成 型 過 程 在 工 藝 要 求 的 溫 度 范圍 內(nèi) 完 成 。 u 控 制 系 統(tǒng) ： 控 制 擠 出 機(jī) 的 拖 動 電 機(jī) 、 按 所 需 的 功 率、 速 度 運(yùn) 行 ， 檢 測 、 控 制 溫 度 、 壓 力 等 參 數(shù) ， 完 成對 制 品 的 質(zhì) 量 控 制 ， 使 其 滿 足 工 藝 要 求 。 u2、 輔 機(jī)u 機(jī) 頭 （ 口 模 ） ： 它 是 制 品 成 型 的 主 要 部 件 ， 熔 融 塑 料通 過 它 獲 得 一 定 的 幾 何 截 面 和 尺 寸 。 在 擠 出 成 型 過 程中 起 決 定 性 的 作 用 。 u 定 型 裝 置 ： 它

11、的 作 用 是 將 從 機(jī) 頭 中 擠 出 的 塑 料 的 既 定形 狀 穩(wěn) 定 下 來 并 對 其 進(jìn) 行 精 整 ， 從 而 得 到 更 為 精 確的 截 面 形 狀 、 尺 寸 和 光 亮 的 表 面 。 通 常 采 用 冷 卻 和 加壓 的 方 法 達(dá) 到 這 一 目 的 。 2021年 6月 9日 星 期 三 u 冷 卻 裝 置 ： 由 定 型 裝 置 出 來 的 塑 料 在 此 得 到 充 分 的冷 卻 ， 獲 得 最 終 的 形 狀 和 尺 寸 。u 牽 引 裝 置 ： 其 作 用 為 均 勻 地 牽 引 制 品 。 并 對 制 品 的截 面 尺 寸 進(jìn) 行 控 制 ， 使 擠

12、出 過 程 穩(wěn) 定 地 進(jìn) 行 。u 切 割 裝 置 ： 將 連 續(xù) 擠 出 的 制 品 切 割 成 所 需 要 的 規(guī) 格（ 一 定 的 長 度 和 寬 度 ） 。u 堆 放 及 卷 取 裝 置 ： 硬 制 品 的 碼 放 及 軟 制 品 的 收 卷 。 2021年 6月 9日 星 期 三 u3、 控 制 系 統(tǒng) （ 檢 測 和 控 制 ）u 擠 出 機(jī) 組 的 控 制 系 統(tǒng) ： 它 由 各 種 電 器 、 儀 表 和 執(zhí)行 機(jī) 構(gòu) 組 成 。 控 制 擠 出 機(jī) 的 主 機(jī) 、 輔 機(jī) 的 拖 動 電 機(jī) 、 驅(qū) 動 油 泵 、 油（ 汽 ） 缸 和 其 它 各 種 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 按

13、所 需 的 功 率 、 速 度 和運(yùn) 動 軌 跡 ， 使 其 滿 足 工 藝 要 求 并 保 證 其 協(xié) 調(diào) 運(yùn) 行 。 檢 測 、 控 制 主 輔 機(jī) 的 溫 度 、 壓 力 、 流 量 ， 完 成 對 制 品的 質(zhì) 量 控 制 ， 最 終 實 現(xiàn) 對 整 個 擠 出 機(jī) 組 的 自 動 控 制 和對 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 的 控 制 。 u 我 們 一 般 稱 由 以 上 各 部 分 組 成 的 擠 出 裝 置 為 擠 出機(jī) 組 。 2021年 6月 9日 星 期 三 u 擠 出 機(jī) 的 分 類 ： 隨 著 擠 出 機(jī) 用 途 的 增 加 ， 出 現(xiàn) 了 各種 擠 出 機(jī) ， 分 類 方 法 很

14、 多 。u 1、 按 螺 桿 數(shù) 目 的 多 少 ， 可 以 分 為 單 螺 桿 擠 出 機(jī) 、雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 和 多 螺 桿 擠 出 機(jī) 。u 2、 根 據(jù) 功 能 ， 分 為 排 氣 擠 出 機(jī) 、 混 煉 式 擠 出 機(jī) 和超 高 分 子 量 擠 出 機(jī) 等4 擠 出 機(jī) 的 分 類 2021年 6月 9日 星 期 三 u 3、 按 螺 桿 的 有 無 ： 可 分 為 螺 桿 擠 出 機(jī) 和 無 螺 桿 擠出 機(jī) （ 柱 塞 式 擠 出 機(jī) ） ；u 4、 按 螺 桿 在 空 間 的 位 置 ： 可 分 為 臥 式 擠 出 機(jī) 和 立式 擠 出 機(jī) 。u 5、 按 螺 桿 轉(zhuǎn) 速

15、 ： 可 分 為 普 通 擠 出 機(jī) 、 高 速 擠 出 機(jī)和 超 高 速 擠 出 機(jī) 。u 最 常 用 的 是 臥 式 單 螺 桿 非 排 氣 擠 出 機(jī) 和 雙 螺 桿 非 排氣 擠 出 機(jī) ， 本 章 將 以 此 為 重 點 進(jìn) 行 介 紹 。 2021年 6月 9日 星 期 三 4.2 單 螺 桿 擠 出 機(jī)4.2.1 主 要 結(jié) 構(gòu) 和 參 數(shù)4.2.2 擠 出 過 程 參 變 量4.2.3 物 料 在 螺 桿 中 的 流 動 理 論4.2.4 螺 桿 及 其 參 數(shù)4.2.5 其 它 主 要 零 部 件 單 螺 桿 擠 出 機(jī) 2021年 6月 9日 星 期 三 4.2.1 主 要

16、 結(jié) 構(gòu) 和 參 數(shù)u 1 擠 壓 系 統(tǒng) ： 主 要 由 料 筒 和 螺 桿 組 成 。 塑 料 通 過 擠 壓 系 統(tǒng)而 塑 化 成 均 勻 的 熔 體 ， 并 在 這 一 過 程 中 所 建 立 的 壓 力 下 ，被 螺 桿 連 續(xù) 地 定 壓 定 量 定 溫 地 擠 出 機(jī) 頭 。u 2 傳 動 系 統(tǒng) ： 它 的 作 用 是 給 螺 桿 提 供 所 需 的 扭 矩 和 轉(zhuǎn) 速 。 u 3 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) ： 其 功 用 是 通 過 對 料 筒 （ 或 螺 桿 ） 進(jìn) 行 加熱 和 冷 卻 ， 保 證 成 型 過 程 在 工 藝 要 求 的 溫 度 范 圍 內(nèi) 完 成 。 u

17、4 控 制 系 統(tǒng) ： 控 制 擠 出 機(jī) 的 拖 動 電 機(jī) 、 按 所 需 的 功 率 、 速度 運(yùn) 行 ， 檢 測 、 控 制 溫 度 、 壓 力 等 參 數(shù) ， 完 成 對 制 品 的 質(zhì)量 控 制 ， 使 其 滿 足 工 藝 要 求 。 單 螺 桿 擠 出 機(jī) 傳 動 裝 置加 料 裝 置機(jī) 筒螺 桿 機(jī) 頭 與 口 模單 螺 桿 擠 出 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖1-機(jī) 座 2-電 動 機(jī) 3-傳 動 裝 置 4-料 斗 5-料 斗 冷 卻 區(qū) 6-機(jī) 筒 7-料 筒 加 熱 器 8-熱 點 偶 控 溫 點 9-螺 桿 10- 過 濾 網(wǎng) 及 多 孔 板11-機(jī) 頭 加 熱 器 12-

18、機(jī) 頭 13-擠 出 物 2021年 6月 9日 星 期 三 u單 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 性 能 特 征 通 常 用 以 下 幾 個主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 表 示 ： u 螺 桿 直 徑 D ： 指 螺 桿 外 徑 ， 單 位 mm。u 螺 桿 長 徑 比 L D ： L為 螺 桿 的 有 效 長 度 ，即 有 螺 紋 部 分 的 長 度 （ 工 藝 上 將 L定 義 為 由加 料 口 中 心 線 到 螺 紋 末 端 的 長 度 ） ， D為 螺桿 直 徑 。 單 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 主 要 參 數(shù) 2021年 6月 9日 星 期 三 u 螺 桿 的 轉(zhuǎn) 數(shù) n： 單 位 r/min。u

19、 驅(qū) 動 電 機(jī) 功 率 N ： 用 表 示 ， 單 位 kw。u 料 筒 加 熱 段 數(shù) B ： 34段u 料 筒 加 熱 功 率 E ： 單 位 kw。u 擠 出 機(jī) 生 產(chǎn) 率 Q ： 用 表 示 ， 單 位 kg/h。u 機(jī) 器 的 中 心 高 H ： 用 表 示 ， 指 螺 桿 中 心 線 到 地 面的 高 度 。 單 位 mm。 u 機(jī) 器 的 外 形 尺 寸 ： 長 、 寬 、 高 。 單 位 mm。2021年 6月 9日 星 期 三 描 寫 這 一 過 程 的 參 量 有 、 （ 或 擠 出 量 、 產(chǎn) 量 ） 和（ 或 功 率 ） 。4.2.2 擠 出 過 程 參 變 量 溫

20、 度 是 擠 出 過 程 得 以 進(jìn) 行 的 重 要 條 件 之 一 。 如 前 所述 ， 物 料 從 加 入 料 斗 到 最 后 成 型 為 制 品 是 經(jīng) 歷 了 一個 復(fù) 雜 的 溫 度 過 程 的 。 1、 溫 度 如果我們以物料沿料筒方向的位移為橫坐 標(biāo)。而以溫度為縱坐標(biāo)，將沿料筒方向測得的各點的物料溫度值連成曲線，就會得到所謂溫度輪廓曲線。 該曲線有一定的變化規(guī)律。， 1） 熱 量 來 源 根 據(jù) 擠 出 理 論 和 實 踐 ， 物 料 在 擠 出 過 程 中熱 量 的 來 源 主 要 有 兩 個 ：a.物 料 與 物 料 之 間 ； 物 料 與 螺 桿 、 料 筒 之 間 的 剪

21、 切 、 摩 擦 產(chǎn) 生 的 熱 量 ，b.料 筒 外 部 加 熱 器 提 供 的 熱 量 。 2） 溫 度 的 調(diào) 節(jié) 溫 度 的 調(diào) 節(jié) 是 靠 擠 出 機(jī) 的 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 和 控 制 系 統(tǒng)進(jìn) 行 的 。a.加 料 段 -低 溫 輸 送 。 為 加 大 輸 送 能 力 ， 不 希 望 加 料 段 溫 度 升 得 過 高 ，相 反 有 時 要 冷 卻 ；b.壓 縮 段 和 計 量 段高 溫 熔 融 。 為 了 促 使 物 料 熔 融 ， 均 化 ， 物 料 要 升 到 較 高 的 溫度 。 為 了 便 于 物 料 的 容 易 加 入 、 輸 送 、 熔 融 、 均 化 以及 在

22、 低 溫 下 擠 出 ， 獲 得 高 質(zhì) 量 、 高 產(chǎn) 量 的 制 品 ， 每一 種 物 料 的 擠 出 過 程 應(yīng) 有 一 條 合 適 的 溫 度 輪 廓 曲 線。 2、 壓 力1） 壓 力 的 建 立 擠 出 成 型 時 ， 沿 料 筒 軸 線 方 向 ， 在 物 料 內(nèi) 部 就 要建 立 起 不 同 的 壓 力a.的存在（螺槽深度的改變、料筒上的溝槽深度變化、螺距的改變）b.、和產(chǎn)生的阻力，c. 壓 力 的 建 立 也 是 物 料 得 以 經(jīng) 歷 物 理 狀 態(tài) 變 化 、得 到 均 勻 密 實 的 熔 體 、 并 最 后 得 到 成 型 制 品 的 重要 條 件 之 一 。 2） 影

23、 響 壓 力 的 因 素 如 果 將 沿 料 筒 軸 線 方 向 （ 包 括 口 模 ） 測 得 的 各 點 的物 料 壓 力 值 作 為 縱 座 標(biāo) ， 以 料 筒 軸 線 為 橫 座 標(biāo) 做 一 曲線 ， 即 可 得 到 所 謂 壓 力 輪 廓 線 。 3、 流 率 （ 擠 出 量 ） 流 率 是 描 寫 擠 出 過 程 的 一 個 重 要 參 量 。它 的 大 小 表 征 著 機(jī) 器 生 產(chǎn) 率 的 高 低 。1） 絕 對 流 率 （ 流 量 ， 產(chǎn) 量 ） 用 Q表 示 ， 為 每 小 時 公 斤 。2） 比 流 率 用 每 轉(zhuǎn) 的 流 率 Q/n表 示 。 后 者 更 能 反 映 擠

24、壓 系 統(tǒng) 性 能 ， 應(yīng) 當(dāng) 作 為 比 較 擠 壓 系 統(tǒng) 性 能的 標(biāo) 準(zhǔn) 。 3） 影 響 流 率 的 因 素 4、 能 量 （ 功 率 ）u1） 能 量 平 衡 若 從 能 量 的 觀 點 來 觀 察 擠 出 過 程 ， 就 有 一 個 能 量 平 衡 問 題 。 為 了 使 加 入 的 物 料 熔 融 呈 ， 必 須 供 給； 為 使 物 料 壓 實 并 得 以 成 型 ， 物 料 必 須 具 有一 定 的 壓 力 ， 即 必 須 供 給 。 和 是 由 加 熱 器 的 電 能 和 驅(qū) 動 螺 桿的 機(jī) 械 能 轉(zhuǎn) 化 而 來 。 這 些 能 量 的 一 部 分 為 熔 融物 料

25、、 成 型 制 品 所 利 用 。 其 余 部 分 作 為 熱 損 失 而損 失 掉 。 其 能 量 平 衡 方 程 式 如 下 : u 在 保 證 塑 化 質(zhì) 量 和 混 煉 質(zhì) 量 的 前 提 下 ， 希 望 該 值 越 小 越 好 。 4.2.3物 料 在 螺 桿 中 的 流 動 理 論 根 據(jù) 實 驗 研 究 ， 物 料 自 料 斗 加 入 到 由 機(jī) 頭 中 擠 出 ，要 通 過 幾 個 職 能 區(qū) ：固 體 輸 送 區(qū) ， 物 料 向 前 輸 送 并 被 壓 實 ， 但 仍 以 固 體狀 存 在 。 熔 融 區(qū) ， 物 料 開 始 熔 融 ， 已 熔 的 物 料 和 未 熔 的 物

26、料 以 兩 相 的 形 式 共 存 ， 未 熔 物 料 最 終 全 部 轉(zhuǎn) 變 為 熔體 。 熔 體 輸 送 區(qū) ， 螺 槽 全 部 為 熔 體 充 滿 。 u 一 固 體 輸 送 理 論1、 基 本 假 設(shè) ：u 1） 、 螺 槽 中 被 壓 實 的 物 料 象 具 有 彈 性 的 固 體 塞于 一 樣 移 動 ：u 2） 、 塞 子 與 所 有 面 （ 料 筒 表 面 、 螺 紋 槽 底 面 、螺 紋 兩 個 側(cè) 面 ） 相 接 觸 ；u 3） 、 塞 子 與 各 表 面 的 摩 擦 系 數(shù) 是 一 個 常 數(shù) ， 但在 螺 桿 和 料 筒 表 面 可 以 取 不 同 值 ； u 4） 、

27、 忽 略 料 筒 和 螺 紋 棱 之 間 的 間 隙 ；u 5） 、 螺 槽 是 矩 形 的 ， 并 且 其 深 度 不 變 ：u 6） 、 固 體 塞 子 的 密 度 不 變 。 2 基 本 方 程 在 固 體 塞 子 上 取 一 個 微 單 元 。假 定 螺 桿 不 動 ， 料 筒 以的 速 度 移 動 。 固 體 塞 子 沿 螺 槽 移動 的 速 度 用 Vp表 示 ， 固 體 塞 子 沿螺 桿 軸 線 方 向 的 移 動 速 度 用 Vpl表示 。 則 固 體 的 流 率 Q s可 以 用 速 度Vpl和 固 體 塞 子 通 過 垂 直 于 螺 桿 軸線 的 平 面 上 的 螺 槽 橫

28、 截 面 積 的 乘積 來 表 示 ： )(tantan tantan)( bb112 eWWhDDnhQ bbbbs 二 熔 融 理 論 熔 融 理 論 又 稱 為 融 化 理 論 ， 相 遷 移 理 論 ，它 是 研 究 塑 料 從 固 態(tài) 轉(zhuǎn) 變 為 熔 融 狀 態(tài) 的 過 程， 是 建 立 在 熱 力 學(xué) 第 一 流 變 學(xué) 等 基 礎(chǔ) 上 的 一種 理 論 。 熔 融 理 論 主 要 用 于 指 導(dǎo) 螺 桿 熔 融 段的 設(shè) 計 。有 關(guān) 熔 融 區(qū) 的 研 究 是 近 幾 十 年 的 事 ， 到 目前 為 止 ， 仍 處 于 發(fā) 展 階 段 。 u1. 熔 融 理 論 的 物 理

29、模 型u 該 熔 融 理 論 是 在 擠 出 機(jī) 上 進(jìn) 行 的 大 量 冷 卻 實 驗 的基 礎(chǔ) 上 提 出 來 的 。： 將 著 色 物 料 （ 或 炭 黑 ） 和 本 色 物 料 加入 擠 出 機(jī) 中 ， 待 擠 出 過 程 穩(wěn) 定 后 ， 快 速 停 車 并 驟冷 料 筒 （ 如 果 可 能 ， 也 冷 卻 螺 桿 ） ， （固 態(tài) 床 ） u 抽 出 螺 桿 ， 將 螺 旋 狀 的 已 冷 卻 的 物 料 帶 從 螺 桿 上 剝 下 ， 這 時可 以 發(fā) 現(xiàn) ， 已 熔 融 的 和 局 部 混 合 的 物 料 呈 現(xiàn) 流 線 ， 而 未 熔 的物 料 將 保 持 初 始 的 固 態(tài)

30、。u 然 后 垂 直 于 螺 紋 方 向 切 取 截 面 ， 可 以 看 到 一 個 截 面 內(nèi) 有 三個 區(qū) 域 ： 三 、 熔 體 輸 送 理 論 1、 熔 體 輸 送 的 機(jī) 理u 1） 無 限 平 行 板 模 型 。 為 了 方 便 研 究 問 題 ， 假 定 ： u a、 將 計 量 段 螺 槽 展 開 并 認(rèn) 為 螺槽 為 淺 螺 槽 ， H3/D0.09 u b、 螺 槽 靜 止 不 動 u c、將 機(jī) 筒 展 開 為 一 無 限 大 平 板， 且 該 平 板 運(yùn) 動 速 度 為 Vb。 V b=Dbnu d、 Vb的 方 向 與 展 開 的 螺 槽 方 向成 角 ， 則 有 V

31、bx=Dbnsin VbZ=Dbncos a.螺 槽 的 幾 何 尺 寸 圖 u 2) 熔 體 在 螺 槽 內(nèi) 的 運(yùn) 動 分 析 熔 料 在 螺 槽 中 的 流 動 實 際 上 有 以 下 幾 種 運(yùn) 動 合成 ：u a.正 流 （ 曳 流 ） ： 是 由 物 料 受 機(jī) 筒 的 摩 擦 拖 曳 引 起 的 ， 最 大 處 速度 為 . 方 向 與 相 同 ， 流 量 用 表 示 。 ub 逆 流 （ 壓 力 流 ） ： 由 垂 直 于 螺 棱 方向 的 分 速 度 引 起（ 如 圖 ) 使 物 料 在 螺槽 內(nèi) 產(chǎn) 生 翻 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 。方 向 與 方 向 相 同 。橫 流 對 物 料 的

32、 混合 、 熱 交 換 和 塑 化 起著 重 要 作 用 ， 但 對 流體 總 的 流 動 量 基 本 無影 響 。 ud 漏 流 ：u是 產(chǎn) 生 在 機(jī) 筒 與 螺 桿 突 棱 間 隙 處 形 成 的 一 種壓 力 逆 流 。u和 逆 流 一 樣 ， 也 是 由 壓 力 梯 度 引 起 的 。u 漏 流 的 流 速 比 正 流 和 逆 流 小 得 多 。 u總 流 塑 料 熔 體 在 螺 槽 中 混 合 流 動 示 意 圖熔 體 在 螺 槽 內(nèi) 的 流 速 分 布 圖 2 基 本 假 設(shè) ua. 牛 頓 型 流 體 ， 并 已 全 部 熔 融 且 等 溫ub. 流 動 是 穩(wěn) 定 的uc.

33、壓 力 只 在 X， Z方 向 上 變 化ud. 流 體 不 可 壓 縮 ； 內(nèi) 部 無 流 動ue. 重 力 忽 略uf. 機(jī) 筒 運(yùn) 動 ， 螺 桿 相 對 靜 止 。 3 生 產(chǎn) 率 的 基 本 方 程 u根 據(jù) 前 面 的 假 設(shè) ， 分 析 和 建 立 的 物 理 模 型 ，用 流 體 力 學(xué) 的 分 析 方 法 ， 就 可 以 導(dǎo) 出 目 前 應(yīng)用 于 單 螺 桿 擠 出 機(jī) 均 化 段 的 流 率 計 算 公 式 ：)L pp)(nQ 3 21f u 正 流 流 率 常 數(shù)u 倒 流 流 率 常 數(shù)u 漏 流 流 率 常 數(shù)u 螺 槽 中 物 料 黏 度u f螺 棱 與 機(jī) 筒

34、間 隙 中 物 料 的 平 均 黏 度u p1計 量 段 起 始 端 壓 力u p2計 量 段 末 端 壓 力 4.2.4 螺 桿 及 其 參 數(shù)組 成 了 擠 出 機(jī) 的 擠 壓 系 統(tǒng) 。 為 說 明 擠壓 系 統(tǒng) 的 重 要 性 ， 人 們 通 常 稱 之 為 擠 出 機(jī) 的 心 臟。 物 料 正 是 在 這 一 部 分 由 玻 璃 態(tài) 轉(zhuǎn) 變 為 粘 流 態(tài) ，然 后 通 過 口 模 、 輔 機(jī) 而 被 做 成 各 種 制 品 的 。 如 果就 螺 桿 和 料 筒 相 比 ， 螺 桿 更 顯 得 居 于 關(guān) 鍵 地 位 。 一 臺 擠 出 機(jī) 的 生 產(chǎn) 率 、 塑 化 質(zhì) 量 、 填

35、 加 物 的分 散 性 （ 分 散 混 合 效 果 ） 、 熔 體 溫 度 、 動 力消 耗 等 ， 主 要 決 定 于 螺 桿 的 性 能 。 一 、 評 價 螺 桿 的 標(biāo) 準(zhǔn) u 1 塑 化 質(zhì) 量 一 根 螺 桿 首 先 必 須 能 生 產(chǎn) 出 合 乎 質(zhì) 量 要 求 的 制 品 。u 2 產(chǎn) 量 在 保 證 塑 化 質(zhì) 量 的 前 提 下 ， 通 過 給 定 機(jī) 頭 的 產(chǎn) 量 或 擠 出 量 。u 3 單 耗 所 謂 單 耗 ， 是 指 每 擠 出 一 公 斤 塑 料 （ 橡 膠 ） 所 消 耗 的 能 量 。u 4 適 應(yīng) 性 對 加 工 不 同 塑 料 、 匹 配 不 同 機(jī)

36、頭 和 不 同 制 品 的 適 應(yīng) 能 力 。 u 5 制 造 的 難 易 一 根 好 的 螺 桿 還 必 須 易 于 加 工 制 造 ， 成 本 低 。 二 、 螺 桿 的 結(jié) 構(gòu) 分 類u普 通 型 螺 桿 ： 工 作 長 度 上 為 全 螺 紋 ， 通 常 稱為 常 規(guī) 全 螺 紋 三 段 螺 桿 ， 是 指 出 現(xiàn) 最 早 、 應(yīng)用 最 廣 、 整 根 螺 桿 由 三 段 組 成 ， 其 擠 出 過 程完 全 依 靠 全 螺 紋 的 形 式 完 成 的 螺 桿 。 u 常 規(guī) 全 螺 紋 三 段 螺 桿 按 螺 紋 升 程 和 螺 槽 深 度 的 變 化分 為u 等 距 變 深 型 螺

37、 桿 等 距 漸 變 型 螺 桿 ： 加 料 段 較 深 螺 槽 向 均 化 段 較 淺 螺 槽 的過 渡 是 在 一 個 較 長 的 螺 桿 軸 向 距 離 內(nèi) 完 成 的 。 等 距 突 變 型 螺 桿 ： 加 料 段 較 深 螺 槽 向 均 化 段 較 淺 螺 槽 的過 渡 是 在 較 短 的 螺 桿 軸 向 距 離 內(nèi) 完 成 的 。u 等 深 變 距 型 螺 桿 u 變 深 變 距 型 螺 桿三 常 規(guī) 全 螺 紋 三 段 螺 桿 的 型 式 四 螺 桿 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 及 參 數(shù) 加 料 段 ： 起 預(yù) 熱 、 壓 實 、 輸 送 物 料 的 作 用 ， 螺 槽 深 度 不 變

38、II 壓 縮 段 ： 螺 槽 深 度 逐 漸 變 小 ； 起 熔 融 物 料 、 去 階 氣 體 等III 均 化 段 （ 計 量 段 ） ： 螺 槽 深 度 通 常 為 常 數(shù) ； 起 進(jìn) 一 步 塑 化 均 勻 物 料 、 并 將 其 定 量 定 壓 的 送 入 機(jī) 頭 口 模 的 作 用 。u 常 規(guī) 全 螺 紋 三 段 螺 桿 一 般 分 為（ 計 量 段 ） 。 u1 加 料 段 ： 加 料 段 的 作 用 是 輸 送 物 料 給 壓縮 段 和 均 化 段 。u加 料 段 螺 槽 體 積 最 大 且 維 持 不 變 ， 由 加 料斗 加 入 的 物 料 靠 此 段 向 前 輸 送 ，

39、 并 開 始 被壓 實 ， 溫 度 從 常 溫 逐 漸 升 高 到 熔 點 ， 此 段物 料 處 于 固 態(tài) 。u加 料 段 螺 桿 長 度 L1， 一 般 取 (310） D。u螺 槽 深 度 h1， 加 大 h1可 提 高 輸 送 量 Q s 2 壓 縮 段 ： 壓 實 物 料 ， 熔 融 物 料 。u 螺 槽 體 積 在 此 段 逐 漸 減 小 ， 螺 槽 是 壓 縮 型 的 ， 物 料 在 此 段 繼續(xù) 被 壓 實 ， 并 向 熔 融 態(tài) 轉(zhuǎn) 化 ， 至 末 端 物 料 全 部 或 大 部 熔 融 而轉(zhuǎn) 變 為 粘 流 態(tài) 。 此 段 物 料 以 固 態(tài) 和 粘 流 態(tài) 共 存 。u

40、壓 縮 段 螺 桿 長 度 L2。u 壓 縮 比 ： 它 的 作 用 是 將 物 料 壓 縮 ， 排 除 氣 體 ， 建 立 必 要 的 壓力 ， 保 證 物 料 到 達(dá) 螺 桿 末 端 時 有 足 夠 的 致 密 度 。 幾 何 壓 縮 比 ： 加 料 段 第 一 個 螺 槽 容 積 與 均 化 段 最 后 一 個 螺 槽容 積 之 比 。 物 理 壓 縮 比 ： 物 料 加 工 之 前 的 松 密 度 與 均 化 段 熔 體 密 度 之 比。 3 均 化 段 ： 該 段 的 作 用 是 將 來 自 壓 縮 段 的 已熔 物 料 定 壓 定 量 定 溫 地 擠 到 機(jī) 頭 中 去 。u 均

41、化 段 的 螺 槽 體 積 最 小 且 維 持 不 變 ， 已 完 全 熔 融的 物 料 在 此 段 進(jìn) 一 步 被 塑 化 和 均 化 。 物 料 在 此 段呈 粘 流 態(tài) 。u 螺 槽 深 度 h3 應(yīng) 當(dāng) 設(shè) 計 得 使 該 段 的 計 量 能 力 與 壓 縮段 的 熔 融 能 力 相 匹 配 ， 以 適 當(dāng) 地 控 制 每 一 轉(zhuǎn) 的 擠出 量 。 h 3=（0.020.06）D。u 均 化 段 的 長 度 L3長 一 些 ， 可 以 使 物 料 得 到 相 對 長一 些 的 均 化 時 間 ， 也 可 以 減 少 壓 力 、 產(chǎn) 量 、 溫 度的 波 動 。 1 螺 桿 直 徑 Du

42、螺 桿 直 徑 是 指 螺 桿 的 外 徑 ， 是 螺 桿 的 重 要參 量 ， 它 在 一 定 意 義 上 表 征 擠 出 機(jī) 擠 出 量的 大 小 。u螺 桿 直 徑 已 經(jīng) 標(biāo) 準(zhǔn) 化五 螺 桿 的 基 本 參 數(shù) 2 螺 桿 長 徑 比 L/Du螺 桿 的 長 徑 比 是 螺 桿 的 重 要 參 數(shù) 之 一 。 若將 它 與 螺 桿 轉(zhuǎn) 數(shù) 聯(lián) 系 起 來 考 慮 ， 在 一 定 意義 上 也 表 示 螺 桿 的 塑 化 能 力 和 塑 化 質(zhì) 量 。u單 螺 桿 的 長 徑 比 有 一 個 由 小 到 大 的 發(fā) 展 趨勢 ， 50年 代 一 般 為 18 20， 60年 代 為 2

43、528， 目 前 為 30左 右 。 u 1） 長 徑 比 加 大 后 ， 螺 桿 的 長 度 增 加 ， 塑 料 在 料 筒 中 停 留 的時 間 長 ， 塑 化 得 更 充 分 更 均 勻 ， 故 可 以 保 證 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 。u 2） 在 此 前 提 下 ， 可 以 提 高 螺 桿 的 轉(zhuǎn) 數(shù) 。 從 而 提 高 擠 出 量 。u 1） 長 徑 比 加 大 后 ， 螺 桿 、 料 筒 的 加 工 和 裝 配 都 比 較 困 難 和復(fù) 雜 ， 成 本 也 相 應(yīng) 提 高 。u 2） L/D增 大 后 ,因 螺 桿 的 下 垂 度 與 其 長 度 的 四 次 方 成 正 比 ，故 會 增

44、 加 螺 桿 的 彎 曲 度 而 造 成 螺 桿 與 料 筒 的 間 隙 不 均 勻 ， 有時 會 使 螺 桿 刮 磨 料 筒 而 影 響 擠 出 機(jī) 的 壽 命 。 u 3） 當(dāng) 長 徑 比 加 大 后 ， 若 提 高 螺 桿 轉(zhuǎn) 數(shù) ， 其 扭 矩 必 然 加 大 ，這 對 小 直 徑 的 螺 桿 來 說 ， 因 其 加 料 段 的 螺 紋 根 徑 較 小 ， 就 要考 慮 其 強(qiáng) 度 是 否 滿 足 要 求 的 問 題 。 3 壓 縮 比 u 是 指 螺 桿 的 幾 何 壓 縮 比 ， 它 是 螺 桿 加 料 段 第 一 個螺 槽 的 容 積 與 計 量 段 最 后 一 個 螺 槽 容

45、積 之 比 。333 11121 h)hD)(eS( h)hD)(eS(VV 33 1121 h)hD( h)hD(VV 對 于 等 距 漸 變 型 螺 桿 S1=S3u 壓 縮 比 的 選 擇 ： 根 據(jù) 物 料 和 工 藝 條 件 。 4 導(dǎo) 程 、 螺 距 與 升 角u 導(dǎo) 程 t： 螺 紋 回 轉(zhuǎn) 一 周 時 ， 螺 紋 上 某 點 沿 螺 桿 軸 向前 進(jìn) 的 距 離 。u 螺 距 s： 螺 桿 上 相 鄰 螺 紋 之 間 的 軸 向 距 離 。u 螺 紋 升 角 ： 螺 紋 展 開 線 與 垂 直 于 螺 桿 軸 線 的 平 面間 的 夾 角 。 出 于 機(jī) 械 加 工 的 方 便

46、 ， 一 般 取 D=t， =17 40。 nst Dtant u 螺 紋 的 頭 數(shù) n 螺 桿 螺 紋 可 以 是 單 頭 的 ， 也 可 以 是 雙頭 的 。 多 頭 螺 紋 用 得 較 少 ， 這 是 因 為 物 料在 多 頭 螺 紋 中 不 易 均 勻 充 滿 ， 易 造 成 波 動。u 螺 紋 棱 部 寬 度 e 1） e太 小 會 使 漏 流 增 加 ， 而 導(dǎo) 致 產(chǎn) 量降 低 ， 特 別 是 對 低 粘 度 的 熔 體 來 說 更是 如 此 。 2） e太 大 會 增 加 螺 棱 上 的 動 力 消 耗 ，有 局 部 過 熱 的 危 險 。 3） 一 般 取 e=(0.08-

47、0.12)D。 常 見 螺 桿 螺 紋 的 斷 面 形 狀 有 三 種在 螺 槽 根 部 有 一 個 很 小 的 圓 角 半徑 ， 它 有 最 大 的 裝 填 體 積 ， 而 且 機(jī) 械 加 工比 較 容 易 ， 適 用 于 加 料 段改 善 了 塑 料 的 流 動 情 況 ， 有 利于 攪 拌 塑 化 ， 也 避 免 了 物 料 的 滯 留 。 適 用于 壓 縮 段 和 均 化 段 。輸 送 物 料 穩(wěn) 定 ， 提 高 塑 化 效 果， 提 高 產(chǎn) 量 3050%。六 螺 紋 斷 面 形 狀 七 螺 桿 頭 部 結(jié) 構(gòu)u 當(dāng) 塑 料 熔 體 從 螺 旋 槽 進(jìn) 入 機(jī) 頭 流 道 時 ， 其

48、 料 流 形式 急 劇 改 變 ， 由 螺 旋 帶 狀 的 流 動 變 成 直 線 流 動 。為 得 到 較 好 的 擠 出 質(zhì) 量 。 要 求 物 料 盡 可 能 平 穩(wěn) 地從 螺 桿 進(jìn) 入 機(jī) 頭 ， 盡 可 能 避 免 局 部 受 熱 時 間 過 長而 產(chǎn) 生 熱 分 解 現(xiàn) 象 。 這 與 螺 桿 頭 部 形 狀 、 螺 桿 末端 螺 紋 的 形 狀 以 及 機(jī) 頭 體 中 流 道 的 設(shè) 計 和 分 流 板的 設(shè) 計 等 有 密 切 關(guān) 系 。 根 據(jù) 常 用 的 螺 桿 頭 的 形 狀 ， 分 成 以 下 幾 類 ：u 1、 鈍 的 螺 桿 頭 總 有 因 物 料 在 螺 桿 頭

49、 前 面 停 滯 而 分 解 的 危 險 ， 即使 稍 有 曲 面 和 錐 面 的 螺 桿 頭 通 常 也 不 足 以 防 止 這一 點 ， 對 以 上 形 式 的 螺 桿 頭 一 般 要 求 裝 分 流 板 。u 2、 帶 有 較 長 錐 面 的 螺 桿 頭 也 難 免 在 螺 桿 的 端 點 因 停 滯 物 料 被 燒 焦 的 現(xiàn) 象 。 u 3、 斜 切 截 錐 體 的 螺 桿 頭 其 端 部 有 一 個 橢 圓 平 面 ， 當(dāng) 螺 桿 轉(zhuǎn) 動 時 ， 它 能 使 料 流 攪 動 ，物 料 不 易 因 滯 流 而 分 解 。u 4、 錐 部 帶 螺 紋 的 螺 桿 頭 能 使 物 料 借

50、 助 螺 紋 的 作 用 而 運(yùn) 動 ， 主 要 用 于 電 纜 行 業(yè) 。u 5、 魚 雷 頭 螺 桿 頭 與 料 筒 之 間 的 間 隙 通 常 小 于 它 前 面 的 螺 槽 深 度 。 有 的 魚 雷 頭表 面 上 開 有 溝 槽 或 加 工 出 特 殊 花 紋 。 “ 它 有 良 好 的 混 合 剪 切作 用 ， 能 增 大 流 體 的 壓 力 和 消 除 波 動 現(xiàn) 象 ” ， 常 用 來 擠 出 粘度 較 大 、 導(dǎo) 熱 性 不 良 或 有 較 為 明 顯 熔 點 的 塑 料 。 4.2.5 其 它 主 要 零 部 件u1 料 筒u2 分 流 板u3 傳 動 裝 置 就 料 筒

51、的 整 體 結(jié) 構(gòu) 來 分 ， 有 整 體 料 筒 和 組 合 料 筒 。 u整 體 料 筒 是 在 整 體 坯 料 上 加 工 出 來 的 。 這 種 結(jié) 構(gòu) 容 易 保 證 較高 的 制 造 精 度 和 裝 配 精 度 ， 也 可 以 簡 化 裝 配 工 作 ，便 于 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 的 設(shè) 置 和 裝 拆 ， 而 且 熱 量 沿 軸 向分 布 比 較 均 勻 ， 自 然 這 種 料 筒 要 求 較 高 的 加 工 制 造條 件 。 1 料 筒 結(jié) 構(gòu) u組 合 料 筒 是 指 一 根 料 筒 是 由 幾 個 料 筒 段 組 合 起 來 的 。 實 驗性 擠 出 機(jī) 和 排 氣 式

52、 擠 出 機(jī) 多 用 組 合 料 筒 。 前 者 是為 了 便 于 改 變 料 筒 長 度 來 適 應(yīng) 不 向 長 徑 比 的 螺 桿， 后 者 是 為 了 設(shè) 置 排 氣 段 。 在 一 定 意 義 上 說 ， 采用 組 合 料 筒 有 利 于 就 地 取 材 和 加 工 ， 對 中 小 型 廠是 有 利 的 。 但 實 際 上 組 合 料 筒 對 加 工 精 度 要 求 很高 。 組 合 料 筒 各 料 筒 段 多 用 法 蘭 螺 栓 聯(lián) 接 在 一 起。 這 樣 就 破 壞 了 料 筒 加 熱 的 均 勻 性 ， 增 加 了 熱 損失 。 也 不 便 于 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 的 設(shè)

53、置 和 維 修 。 u雙 金 屬 料 筒 為 了 既 能 滿 足 料 筒 對 材 質(zhì) 的 要 求 ， 又 能 節(jié) 省 貴 重材 料 ， 不 少 料 筒 在 一 般 碳 素 鋼 或 鑄 鋼 的 基 體 內(nèi) 部鑲 一 合 金 鋼 襯 套 。 襯 套 磨 損 后 可 以 拆 出 加 以 更 換、 襯 套 和 料 筒 要 配 合 好 ， 要 保 證 整 個 料 筒 壁 上 熱傳 導(dǎo) 不 受 影 響 ； 料 筒 和 襯 套 間 既 不 能 有 相 對 運(yùn) 動， 又 要 能 方 便 地 拆 出 ， 這 就 要 選 擇 合 適 的 配 合 精度 。 uIKV料 筒 料 筒 加 料 段 內(nèi) 壁 開 設(shè) 縱 向

54、 溝 槽 為 了 提 高 固 體 輸 送 率 ， 由 固 體 輸 送 理 論 知 ， 一 種方 法 就 是 增 加 料 筒 表 面 的 摩 擦 系 數(shù) ， 還 有 一 種 方法 就 是 增 加 加 料 口 處 的 物 料 通 過 垂 直 于 螺 桿 軸 線的 橫 截 面 的 面 積 。 在 料 筒 加 料 段 內(nèi) 壁 開 設(shè) 縱 向 溝槽 和 將 加 料 段 靠 近 加 料 口 處 的 一 段 料 筒 內(nèi) 壁 做 成錐 形 就 是 這 兩 種 方 法 的 具 體 化 。 強(qiáng) 制 冷 卻 加 料 段 料 筒 為 了 提 高 固 體 輸 送 量 ， 還 有 一 種 方 法 。 就 是 冷 卻加 料

55、 段 料 筒 ， 目 的 是 使 被 輸 送 的 物 料 的 溫 度 保 持在 軟 化 點 或 熔 點 以 下 ， 避 免 熔 膜 出 現(xiàn) ， 以 保 持 物料 的 固 體 摩 擦 性 質(zhì) 。u 采 用 上 述 方 法 后 ， 輸 送 效 率 由 0.3提 高 到 0.6。 而 且擠 出 量 對 機(jī) 頭 壓 力 變 化 的 敏 感 性 較 小 。 2 分 流 板 在 螺 桿 頭 部 和 口 模 之 間 有 一 個 過 渡 區(qū) ， 物 料 流 過這 一 區(qū) 域 時 ， 其 流 動 形 式 要 發(fā) 生 變 化 。 為 適 應(yīng) 這 一變 化 ， 該 過 渡 區(qū) 應(yīng) 當(dāng) 有 一 個 決 定 于 螺 桿

56、 頭 形 狀 和 尺寸 、 口 模 形 狀 和 尺 寸 以 及 物 料 粘 度 的 形 狀 ， 該 形 狀應(yīng) 當(dāng) 使 熔 體 易 于 向 口 模 流 動 。 分 流 板 的 作 用 使 料 流 由 螺 旋 運(yùn) 動 變 為 直 線 運(yùn) 動 。 此 外 。 分流 板 還 可 以 提 高 熔 體 壓 力 ， 使 制 品 比 較 密 實， 當(dāng) 物 料 通 過 孔 眼 時 ， 得 以 進(jìn) 一 步 均 勻 塑 化， 以 控 制 塑 化 質(zhì) 量 。 分 流 板 的 形 式 分 流 板 有 各 種 形 式 ， 目 前 使 用 較 多 的 是 結(jié) 構(gòu) 簡單 、 制 造 方 便 的 平 板 式 分 流 板 。 是

57、 使 流 過 它 的 物 料 流 速 均 勻 。u 孔 眼 多 按 同 心 圓 周 排 列 ， 也 可 按 同 心 六 角 形 排 列 。u 孔 眼 的 直 徑 一 般 為 37毫 米 ， 孔 眼 的 總 面 積 約 為 分 流 板 總面 積 的 3050%。 由 擠 出 機(jī) 的 尺 寸 及 分 流 板 承 受 的 壓 力 而 定， 根 據(jù) 經(jīng) 驗 取 為 料 筒 內(nèi) 徑 的 20%左 右 。u 孔 道 應(yīng) 光 滑 無 死 角 ， 為 便 于 清 洗 物 料 ， 孔 道 進(jìn) 料 端 要 倒 出斜 角 。 u 分 流 板 的 位 置 ：分 流 板 至 螺 桿 頭 的 距 離 不 宜 過 大 ，

58、否 則 易 造成 物 料 積 存 ， 使 熱 敏 性 塑 料 分 解 ； 距 離 太 小 ， 則 料 流 不 穩(wěn)定 ， 對 制 品 質(zhì) 量 不 利 ， 一 般 為 0.1D（ D為 螺 桿 直 徑 ） 。 3 傳 動 系 統(tǒng) 傳 動 系 統(tǒng) 是 擠 出 機(jī) 的 重 要 組 成 部 分 ， 它的 作 用 是 驅(qū) 動 螺 桿 ， 給 螺 桿 需 要 的 轉(zhuǎn) 速 和扭 矩 ， 完 成 擠 出 過 程 。 u （ 1） 交 流 整 流 子 電 機(jī) 無 級 調(diào) 速 整 流 子 電 機(jī) 工 作 特 性 與 擠 出 機(jī) 工 作 特 性 比 較 接 近 ， 調(diào) 速范 圍 ， 起 動 性 等 運(yùn) 轉(zhuǎn) 性 能 比

59、 較 合 適 ， 價 格 也 相 對 較 低 ， 因此 我 國 原 先 的 塑 料 擠 出 機(jī) 等 多 采 用 此 方 式 。 u （ 2） 直 流 電 機(jī) 無 級 調(diào) 速 這 種 方 式 目 前 在 擠 出 機(jī) 中 已 普 遍 采 用 ， 并 已 取 代 整 流 子電 機(jī) ， 各 項 性 能 優(yōu) 異 ， 但 成 本 相 對 高 一 些 。u （ 3） 變 頻 調(diào) 速 電 機(jī) 使 用 普 通 交 流 電 機(jī) 或 使 用 變 頻 電 機(jī) 加 變 頻 器 調(diào) 速 ， 這 是最 近 幾 年 才 發(fā) 展 的 一 種 新 的 調(diào) 速 技 術(shù) ， 發(fā) 展 較 快 。 調(diào) 速 方 式 安 全 保 護(hù) 裝 置

60、 設(shè) 置 必 要 的 、 合 理 的 安 全 保 護(hù) 裝 置 ， 在 發(fā) 生 堵轉(zhuǎn) 時 可 以 有 效 防 止 設(shè) 備 事 故 的 發(fā) 生 ， 比 如 ： 損 壞機(jī) 身 、 螺 桿 、 機(jī) 頭 、 電 機(jī) 等u 其 形 式 有 電 器 保 護(hù) 和 機(jī) 械 保 護(hù) 兩 種 。 電 器 保 護(hù) 過 載 保 護(hù) 器 （ 快 速 熔 斷 器 、 過 流繼 電 器 ） 機(jī) 械 保 護(hù) 安 全 銷 或 安 全 鍵 ， 在 過 載 時 ， 首先 剪 斷 銷 或 鍵 ， 起 到 保 護(hù) 作 用 。 4 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 由 擠 出 過 程 知 ， 溫 度 是 擠 出 過 程 得 以 進(jìn)行 的 必 要 條

61、 件 之 一 ， 擠 出 機(jī) 的 加 熱 冷 卻 系統(tǒng) 就 是 為 保 證 這 一 必 要 條 件 而 設(shè) 置 的 。 u塑 料 在 擠 出 過 程 中 得 到 的 熱 量 來 源 : 料 筒 外 部 供 熱 依 靠 安 裝 在 料 筒 外 部 的 加 熱 器供 給 熱 量 。 內(nèi) 部 供 熱 是 由 物 料 與 料 筒 內(nèi) 壁 、 物 料 與 螺 桿以 及 物 料 之 間 相 對 運(yùn) 動 所 產(chǎn) 生 的 摩 擦 剪 切 熱 供 給。 由 電 動 機(jī) 傳 輸 給 螺 桿 的 機(jī) 械 能 轉(zhuǎn) 化 而 來 。u這 兩 部 分 熱 量 所 占 比 例 與 螺 桿 、 料 筒 的 結(jié) 構(gòu)形 式 、 工

62、 藝 條 件 、 物 料 的 性 質(zhì) 等 有 關(guān) ， 也 與擠 出 過 程 的 階 段 （ 如 啟 動 階 段 ， 穩(wěn) 定 運(yùn) 轉(zhuǎn) 階段 ） 有 關(guān) 。 這 兩 部 分 熱 量 所 占 的 比 例 在 擠 出 過 程 的 不 同 區(qū) 段也 是 不 同 的 ：u 在 加 料 段 由 于 螺 槽 較 深 ， 物 料 尚 未 壓 實 ， 摩擦 熱 是 很 少 的 ， 熱 量 主 要 自 加 熱 器 ；u 均 化 段 物 料 已 熔 融 ， 溫 度 較 高 ， 螺 槽 較 淺 ，摩 擦 剪 切 產(chǎn) 生 的 熱 量 較 多 ， 在 正 常 工 作 時 往 往 需冷 卻 器 進(jìn) 行 冷 卻 。u 壓 縮

63、段 物 料 受 熱 是 上 述 兩 種 情 況 的 過 渡 狀 態(tài)， 也 就 是 由 摩 擦 剪 切 產(chǎn) 生 的 熱 量 比 加 料 段 多 ， 而比 均 化 段 少 。 擠 出 機(jī) 的 加 熱 方 法u 擠 出 機(jī) 的 加 熱 方 法 通 常 有 二 種 ： 載 體 加 熱 和 電 加熱 。 其 中 以 電 加 熱 用 得 最 多 。u 載 體 加 熱 的 原 理 是 先 將 液 體 （ 水 、 油 、 聯(lián) 苯 等 ）加 熱 ， 再 由 它 們 加 熱 料 筒 。u 目 前 擠 出 機(jī) 上 應(yīng) 用 得 最 多 的 是 電 加 熱 ， 它 又 分 為電 阻 加 熱 和 電 感 加 熱 擠 出

64、機(jī) 的 冷 卻u 擠 出 機(jī) 設(shè) 置 冷 卻 系 統(tǒng) （ 和 加 熱 系 統(tǒng) 一 起 ） 是 為 了保 證 塑 料 在 工 藝 要 求 的 溫 度 條 件 下 完 成 擠 出 成 型過 程 。 擠 出 過 程 中 經(jīng) 常 會 產(chǎn) 生 螺 桿 回 轉(zhuǎn) 生 成 的 摩擦 剪 切 熱 比 物 料 所 需 要 的 熱 量 多 的 現(xiàn) 象 ， 這 會 導(dǎo)致 料 筒 內(nèi) 物 料 溫 度 過 高 ， 如 不 及 時 排 出 過 多 的 熱量 ， 會 引 起 物 料 （ 特 別 是 熱 敏 性 塑 料 ） 分 解 ， 有時 也 會 使 成 型 難 以 進(jìn) 行 。 為 此 。 必 須 對 料 筒 和 螺桿 進(jìn)

65、行 冷 卻 。 料 筒 的 冷 卻 現(xiàn) 代 擠 出 機(jī) 的 料 筒 都 設(shè) 有 冷 卻 系 統(tǒng) 。 料筒 的 冷 卻 方 法 有 風(fēng) 冷 和 水 冷 。u風(fēng) 冷 風(fēng) 冷 比 較 柔 和 、 均 勻 、 干 凈 ， 在 國 內(nèi) 外 生 產(chǎn) 的擠 出 機(jī) 上 應(yīng) 用 較 多 。 但 風(fēng) 機(jī) 占 的 空 間 體 積 大 ，如 果 風(fēng) 機(jī) 質(zhì) 量 不 好 易 有 聲 響 。 一 般 認(rèn) 為 用 于 中小 型 擠 出 機(jī) 較 為 合 適 。 u水 冷 與 風(fēng) 冷 相 比 ， 水 冷 的 冷 卻 速 度 快 ， 體 積 小 ， 成本 低 ， 但 易 造 成 急 冷 ， 從 而 擾 亂 塑 料 的 穩(wěn) 定

66、流動 。 如 果 密 封 不 好 ， 會 有 跑 、 冒 、 滴 、 漏 現(xiàn) 象。 用 水 管 繞 在 料 筒 上 的 冷 卻 系 統(tǒng) ， 容 易 生 成 水垢 面 堵 塞 管 道 ， 也 易 腐 蝕 。 故 完 善 的 水 冷 系 統(tǒng)所 用 的 水 不 是 自 來 水 ， 而 是 經(jīng) 過 化 學(xué) 處 理 的 水。 軟 化 水 并 經(jīng) 過 除 氧 處 理 。 一 般 認(rèn) 為 水 冷 用 于大 型 擠 出 機(jī) 為 好 。 螺 桿 冷 卻u 冷 卻 螺 桿 目 的 ： 第 一 ， 獲 得 最 大 的 固 體 輸 送 率 第 二 ， 冷 卻 螺 桿 以 控 制 制 品 質(zhì) 量 。u 冷 卻 介 質(zhì) 也 有 用 油 和 空 氣 作 為 冷 卻 介 質(zhì) 的 。 油 和 空 氣 的 優(yōu)點 是 不 具 有 腐 蝕 作 用 ， 溫 控 比 較 精 確 ， 也 不 易 堵塞 管 道 。 但 大 型 擠 出 機(jī) 用 水 冷 卻 效 果 較 好 。 料 斗 座 冷 卻 加 料 段 的 塑 料 溫 度 不 能 太 高 ， 否 則 會 在 加 料 口 形成 “ 拱 門 ” ， 使 料 不 易 加 入 。 為 此