第2講-擠出機(jī)

1、 概述概述 2 、擠出機(jī)的工作過(guò)程、擠出機(jī)的工作過(guò)程 擠出過(guò)程擠出過(guò)程是這樣進(jìn)行的：將塑料塑料加熱，使之呈粘流狀 態(tài)，在加壓的情況下，使之通過(guò)具有一定形狀的口模 而成為截面與口模形狀口模形狀相仿相仿的連續(xù)體，然后通過(guò)冷卻， 使其具有一定幾何形狀和尺寸的塑料由粘流態(tài)變?yōu)楦?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)玻璃態(tài)-高彈態(tài)高彈態(tài)-粘流態(tài)粘流態(tài)-高彈態(tài)高彈態(tài)-玻璃玻璃 態(tài)態(tài)） 塑料物料從料斗進(jìn)入到擠出機(jī)，在螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)下 將其向前進(jìn)行輸送，物料在向前運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，接受 料筒的加熱、螺桿帶來(lái)的剪切以及壓縮作用使得物料 熔融，因而實(shí)現(xiàn)了在玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)的三態(tài) 間的變化 連

2、續(xù)化操作連續(xù)化操作, ,生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 應(yīng)用范圍廣，用途多，產(chǎn)品品種多應(yīng)用范圍廣，用途多，產(chǎn)品品種多 設(shè)備簡(jiǎn)單設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)單，投資少投資少, ,見(jiàn)效快見(jiàn)效快 制品質(zhì)量均勻密實(shí)，各向異性少，尺寸較穩(wěn)定制品質(zhì)量均勻密實(shí)，各向異性少，尺寸較穩(wěn)定 擠出成型設(shè)備擠出成型設(shè)備 主機(jī)部分主機(jī)部分 以螺桿擠出機(jī)為主以螺桿擠出機(jī)為主 輔機(jī)部分輔機(jī)部分 口模以后部分口模以后部分 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 1. 主機(jī)、輔機(jī)速度主機(jī)、輔機(jī)速度 匹配；匹配； 2. 控制溫度和壓力等控制溫度和壓力等 (1) 擠壓系統(tǒng)擠壓系統(tǒng) (2) 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng) (3) 加熱和冷卻系統(tǒng)加熱和冷卻系統(tǒng) 料斗、機(jī)筒、螺桿組成；

3、料斗、機(jī)筒、螺桿組成； 功能：使粒料加入機(jī)筒功能：使粒料加入機(jī)筒 后，經(jīng)攪拌、塑化，然后，經(jīng)攪拌、塑化，然 后由機(jī)頭擠出。后由機(jī)頭擠出。 保證螺桿按需保證螺桿按需 要的扭矩和轉(zhuǎn)要的扭矩和轉(zhuǎn) 速均勻旋轉(zhuǎn)速均勻旋轉(zhuǎn) 通過(guò)對(duì)機(jī)筒加熱或冷通過(guò)對(duì)機(jī)筒加熱或冷 卻，保證物料在機(jī)筒卻，保證物料在機(jī)筒 各段內(nèi)的溫度要求。各段內(nèi)的溫度要求。 評(píng)價(jià)擠出機(jī)，從兩個(gè)方面考慮：評(píng)價(jià)擠出機(jī)，從兩個(gè)方面考慮： (1) 生產(chǎn)能力的高低，適生產(chǎn)能力的高低，適 用范圍是否廣泛用范圍是否廣泛 (2) 應(yīng)具有較完善的控制系統(tǒng)應(yīng)具有較完善的控制系統(tǒng) 一一 主機(jī)主機(jī)-概述概述 概述概述 擠壓系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 加熱冷卻 系統(tǒng) 機(jī)頭 概述概述

4、 機(jī)頭 擠壓系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 擠出輔機(jī)擠出輔機(jī)-概述概述 擠出機(jī) 主機(jī) 機(jī)頭 定型 裝置 冷卻 裝置 牽引 裝置 切割 裝置 定長(zhǎng) 裝置 擠出機(jī)輔機(jī)擠出機(jī)輔機(jī) 機(jī)頭機(jī)頭 定型裝置定型裝置 冷卻裝置冷卻裝置 牽引裝置牽引裝置 切割裝置切割裝置 堆放裝置堆放裝置 機(jī)頭的型孔決定制機(jī)頭的型孔決定制 品斷面的形狀，不品斷面的形狀，不 同的制品可更換同的制品可更換 作用：穩(wěn)定擠作用：穩(wěn)定擠 出型材的形狀，出型材的形狀， 對(duì)其表面進(jìn)行對(duì)其表面進(jìn)行 修正。修正。 使擠出的使擠出的 制品充分制品充分 冷卻固化冷卻固化 將擠出制品引出，牽引將擠出制品引出，牽引 速度的大小可以調(diào)節(jié)斷速度的大小可以調(diào)節(jié)斷 面尺寸，對(duì)

5、生產(chǎn)效率有面尺寸，對(duì)生產(chǎn)效率有 一定的影響。一定的影響。 單螺桿擠出主機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及作用單螺桿擠出主機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及作用 由由傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)、擠出系統(tǒng)擠出系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)加熱和冷卻系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)等幾部分組成。（此外，還有一等幾部分組成。（此外，還有一 些輔助設(shè)備）些輔助設(shè)備） 擠出系統(tǒng)擠出系統(tǒng)是成形是成形關(guān)鍵部分關(guān)鍵部分，主要包括，主要包括 加料裝置、料筒、螺桿、機(jī)頭（口模）等加料裝置、料筒、螺桿、機(jī)頭（口模）等 加料裝置的作用是給擠出機(jī)供料。它一般由料斗部加料裝置的作用是給擠出機(jī)供料。它一般由料斗部 分和上料部分組成。分和上料部分組成。 料斗的容積約為擠出機(jī)料斗的容積約為擠出機(jī)

6、l ll.5l.5小時(shí)小時(shí)的擠出量的擠出量 加料方式分為加料方式分為重力加料重力加料和和強(qiáng)制加料強(qiáng)制加料 上料方法有彈簧上料、鼓風(fēng)上料、真空上料、運(yùn)上料方法有彈簧上料、鼓風(fēng)上料、真空上料、運(yùn) 輸帶傳送及人工上料等。輸帶傳送及人工上料等。 根據(jù)需要還可配有保溫夾套、定時(shí)定量自動(dòng)加料根據(jù)需要還可配有保溫夾套、定時(shí)定量自動(dòng)加料 裝置以及可視裝置等。裝置以及可視裝置等。 工作環(huán)境：工作環(huán)境：料筒是在高壓、高溫、嚴(yán)重的磨損、一定料筒是在高壓、高溫、嚴(yán)重的磨損、一定 的腐蝕條件下工作的。的腐蝕條件下工作的。 材質(zhì)：材質(zhì)： 4545號(hào)鋼、號(hào)鋼、40Cr40Cr、38CrMoAL38CrMoAL等。等。 作用

7、：作用： 傳熱（加熱或冷卻）傳熱（加熱或冷卻）、配合螺桿加強(qiáng)塑化配合螺桿加強(qiáng)塑化 料筒結(jié)構(gòu)料筒結(jié)構(gòu) 整體料筒整體料筒： 螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù) 螺桿直徑螺桿直徑 螺桿直徑是一個(gè)重要參量，它在一定意義上表征擠出機(jī)擠螺桿直徑是一個(gè)重要參量，它在一定意義上表征擠出機(jī)擠 出量的大小。出量的大小。 我國(guó)擠出機(jī)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的螺桿直徑系列為：我國(guó)擠出機(jī)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的螺桿直徑系列為：3030、4545、6565、 （8585）9090、（、（115115）120120、150150、200200。 螺桿直徑的大小一般根據(jù)所加工制品的斷面尺寸、加工螺桿直徑的大小一般根據(jù)所加工制品的斷面尺寸、加工 塑料的種類(lèi)和所要

8、求的生產(chǎn)率來(lái)確定。塑料的種類(lèi)和所要求的生產(chǎn)率來(lái)確定。 螺桿長(zhǎng)徑比螺桿長(zhǎng)徑比 螺桿的長(zhǎng)徑比是螺桿的重要參數(shù)之一。若將它與螺桿轉(zhuǎn)數(shù)螺桿的長(zhǎng)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(lái)考慮，在一定意義上也表示螺桿的塑化能力和塑化聯(lián)系起來(lái)考慮，在一定意義上也表示螺桿的塑化能力和塑化 質(zhì)量。質(zhì)量。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 單螺桿的長(zhǎng)徑比有一個(gè)由小到大的發(fā)展趨勢(shì)，單螺桿的長(zhǎng)徑比有一個(gè)由小到大的發(fā)展趨勢(shì)，5050年代一般為年代一般為18182020，6060年代年代 為為25252828，目前為，目前為3030左右。左右。 壓縮比（壓縮比（25） 幾何壓縮比：幾何壓縮比：螺桿加料段第一個(gè)螺槽與均化段最后一個(gè)螺槽螺

9、桿加料段第一個(gè)螺槽與均化段最后一個(gè)螺槽 的容積比：的容積比： 作用作用：是將物料壓縮，排除氣體，建立必要的壓力，保證物是將物料壓縮，排除氣體，建立必要的壓力，保證物 料到達(dá)螺桿末端時(shí)有足夠的致密度。料到達(dá)螺桿末端時(shí)有足夠的致密度。 物理壓縮比：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。物料加工之前的松密度與均化段熔體密度之比。 設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則：應(yīng)使幾何壓縮比大于物理壓縮比應(yīng)使幾何壓縮比大于物理壓縮比 獲得壓縮比的方法：獲得壓縮比的方法：等距變深螺槽、等深不等距螺槽、不等深等距變深螺槽、等深不等距螺槽、不等深 不等距螺槽、錐形螺桿等方法。其中等距不等深螺槽的辦不等距螺槽、錐形螺桿

10、等方法。其中等距不等深螺槽的辦 法易于進(jìn)行機(jī)械加工，故多采用。法易于進(jìn)行機(jī)械加工，故多采用。 螺槽深度（螺槽深度（h）：）： h h，剪切速率，剪切速率，傳熱效率，傳熱效率，混合及塑化效率，混合及塑化效率，生產(chǎn)，生產(chǎn) 率率。故熱敏性塑料（如。故熱敏性塑料（如PVCPVC）宜用深螺槽，而熔體粘度低且熱）宜用深螺槽，而熔體粘度低且熱 穩(wěn)定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用淺螺槽。穩(wěn)定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用淺螺槽。 螺旋升角螺旋升角 實(shí)驗(yàn)證明，物料形狀不同，對(duì)加實(shí)驗(yàn)證明，物料形狀不同，對(duì)加 料段的螺紋升角要求也不一樣。料段的螺紋升角要求也不一樣。 1 1）=30 =30 左右適于粉料，左右適于粉料，

11、 2 2）=l7=l7左右適于圓柱料，左右適于圓柱料， 3 3）=15=15左右適于方塊料。左右適于方塊料。 出于機(jī)械加工的方便，一般取出于機(jī)械加工的方便，一般取D=SD=S ，=17=174040。 ，出料快，生產(chǎn)能力，出料快，生產(chǎn)能力， 但停留時(shí)間短，塑化但停留時(shí)間短，塑化。 螺紋棱部寬度螺紋棱部寬度e 1 1）e e太小會(huì)使漏流增加，而導(dǎo)太小會(huì)使漏流增加，而導(dǎo) 致產(chǎn)量降低，特別是對(duì)低粘度的致產(chǎn)量降低，特別是對(duì)低粘度的 熔體來(lái)說(shuō)更是如此。熔體來(lái)說(shuō)更是如此。 2 2）e e太大會(huì)增加螺棱上的動(dòng)力太大會(huì)增加螺棱上的動(dòng)力 消耗，有局部過(guò)熱的危險(xiǎn)。消耗，有局部過(guò)熱的危險(xiǎn)。 3 3）一般?。┮话闳

12、=e=（0.08-0.120.08-0.12）D D。 螺桿與料筒間隙螺桿與料筒間隙 （0.0030.0030.0050.005）D D 直徑直徑 大者取小值，小者取大值。大者取小值，小者取大值。 螺桿和料筒的間隙螺桿和料筒的間隙的選取是一個(gè)的選取是一個(gè) 綜合性的問(wèn)題，必須結(jié)合各方面的因素綜合性的問(wèn)題，必須結(jié)合各方面的因素 綜合考慮綜合考慮 被加工物料的性質(zhì)。（如熱敏性與非被加工物料的性質(zhì)。（如熱敏性與非 熱敏型物料）熱敏型物料） 機(jī)頭阻力情況。阻力越大間隙越小。機(jī)頭阻力情況。阻力越大間隙越小。 螺桿頭部結(jié)構(gòu)螺桿頭部結(jié)構(gòu) 當(dāng)塑料熔體從螺旋槽進(jìn)入機(jī)頭流道時(shí)，其料流形式急劇當(dāng)塑料熔體從螺旋槽進(jìn)入機(jī)

13、頭流道時(shí)，其料流形式急劇 改變，由螺旋帶狀的流動(dòng)變成直線(xiàn)流動(dòng)。為得到較好的擠改變，由螺旋帶狀的流動(dòng)變成直線(xiàn)流動(dòng)。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(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象。這與螺桿頭部避免局部受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)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(jì)和分形狀、螺桿末端螺紋的形狀以及機(jī)頭體中流道的設(shè)計(jì)和分 流板的設(shè)計(jì)等有密切關(guān)系。流板的設(shè)計(jì)等有密切關(guān)系。 螺桿頭部常設(shè)計(jì)為錐形或半圓形，如魚(yú)雷頭等螺桿頭部常設(shè)計(jì)為錐形或半圓形，如魚(yú)雷頭等. . 常規(guī)全螺紋三段螺桿常規(guī)全螺紋

14、三段螺桿 當(dāng)物料沿螺桿前移時(shí)，螺桿會(huì)對(duì)物料產(chǎn)生輸送、傳熱塑化當(dāng)物料沿螺桿前移時(shí)，螺桿會(huì)對(duì)物料產(chǎn)生輸送、傳熱塑化 和混合均化等作用。和混合均化等作用。 根據(jù)物料的變化特征，可把螺桿分為加根據(jù)物料的變化特征，可把螺桿分為加 料段（輸送段）、壓縮段（熔化段）和均化段（計(jì)量段）料段（輸送段）、壓縮段（熔化段）和均化段（計(jì)量段） 加料段加料段 加料段的作用是輸送物料給壓縮段和均化段。加料段的作用是輸送物料給壓縮段和均化段。 物料受熱軟化，受壓前移，無(wú)壓縮（可等距等深），物料受熱軟化，受壓前移，無(wú)壓縮（可等距等深）， 產(chǎn)生固體輸送產(chǎn)生固體輸送. . 加料段的長(zhǎng)度一般取加料段的長(zhǎng)度一般取(3(31010）D

15、 D，與物料種類(lèi)有關(guān)：結(jié)晶，與物料種類(lèi)有關(guān)：結(jié)晶 性塑料硬質(zhì)無(wú)定形塑料軟質(zhì)無(wú)定形塑料性塑料硬質(zhì)無(wú)定形塑料軟質(zhì)無(wú)定形塑料。對(duì)于結(jié)晶性塑對(duì)于結(jié)晶性塑 料，加料段長(zhǎng)度一般取為螺桿全長(zhǎng)的料，加料段長(zhǎng)度一般取為螺桿全長(zhǎng)的606065%65%。 加料段的核心問(wèn)題是輸送能力。由固體輸送理論得知，加料段的核心問(wèn)題是輸送能力。由固體輸送理論得知， 螺桿的輸送能力與螺桿的幾何參數(shù)和固體輸送角有關(guān)。螺桿的輸送能力與螺桿的幾何參數(shù)和固體輸送角有關(guān)。 壓縮段壓縮段 壓縮段的作用是壓實(shí)物料（壓縮比），排出空氣以及壓縮段的作用是壓實(shí)物料（壓縮比），排出空氣以及 熔化物料。熔化物料。 壓縮段的長(zhǎng)度，主要與塑料的熔點(diǎn)等性能有關(guān)

16、。壓縮段的長(zhǎng)度，主要與塑料的熔點(diǎn)等性能有關(guān)。 如熔化溫度范圍寬（如熔化溫度范圍寬（PVCPVC），壓縮段最長(zhǎng)；而熔化溫度很），壓縮段最長(zhǎng)；而熔化溫度很 窄（窄（PAPA），壓縮段很短，甚至只有一個(gè)螺距的長(zhǎng)度。），壓縮段很短，甚至只有一個(gè)螺距的長(zhǎng)度。 螺桿型式的確定螺桿型式的確定 按照傳統(tǒng)的說(shuō)法，常規(guī)全螺紋三段螺桿分為漸變型螺桿按照傳統(tǒng)的說(shuō)法，常規(guī)全螺紋三段螺桿分為漸變型螺桿 和突變型螺桿。和突變型螺桿。 所謂漸變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺所謂漸變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺 槽的過(guò)渡，是在一個(gè)較長(zhǎng)的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。槽的過(guò)渡，是在一個(gè)較長(zhǎng)的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。

17、漸變型螺桿可等距不等深，也可等深不等距；變化范漸變型螺桿可等距不等深，也可等深不等距；變化范 圍可在全螺桿范圍內(nèi)，也可局限于壓縮段圍可在全螺桿范圍內(nèi)，也可局限于壓縮段。 對(duì)大多數(shù)物料能夠提供較好的熱傳導(dǎo)，傳熱均勻，效果對(duì)大多數(shù)物料能夠提供較好的熱傳導(dǎo)，傳熱均勻，效果 好。大多用于無(wú)定形塑料的加工，適用于熱敏性塑料，好。大多用于無(wú)定形塑料的加工，適用于熱敏性塑料， 對(duì)物料的剪切作用較小，而且可以控制，其混煉特性不對(duì)物料的剪切作用較小，而且可以控制，其混煉特性不 是很高，是很高， 所謂突變型螺桿的指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過(guò)所謂突變型螺桿的指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過(guò) 渡是在較

18、短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。 突變螺桿由于具有較短的壓縮段，有的甚至只有（突變螺桿由于具有較短的壓縮段，有的甚至只有（1 12 2）D D。 對(duì)物料能產(chǎn)生巨大的剪切，故適用于粘度低、具有突變?nèi)蹖?duì)物料能產(chǎn)生巨大的剪切，故適用于粘度低、具有突變?nèi)?點(diǎn)的塑料，如尼龍、聚烯烴點(diǎn)的塑料，如尼龍、聚烯烴。 均化段均化段 該段的作用是該段的作用是: : 1 1、進(jìn)一步均勻塑化；、進(jìn)一步均勻塑化； 2 2、將來(lái)自壓縮段的已熔物料定壓定量定溫地?cái)D到機(jī)頭中去。、將來(lái)自壓縮段的已熔物料定壓定量定溫地?cái)D到機(jī)頭中去。 均化段的螺槽深度和長(zhǎng)度是兩個(gè)重要參量均化段的螺槽深度和長(zhǎng)度是兩個(gè)重要參量 機(jī)頭（口模）機(jī)頭（口模） 機(jī)頭是口模與料筒的過(guò)度連接部分，口模 是制品的成型部件，通常機(jī)頭和口模是一 個(gè)