擠出成型完整版

1、 一一. 擠出成型擠出成型： 擠出過程是這樣進行的：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?yōu)楦邚棏B(tài)，最后冷卻定型為玻璃態(tài)，得到所需要的制品。二二. 擠出成型在塑料成型加工工業(yè)中的地位擠出成型在塑料成型加工工業(yè)中的地位 1. 擠出成型塑料制品產量約占總產量的50%，擠出成型設備產量約占塑料成型機械總產量的30% 2. 幾乎所有的熱塑性塑料和一些熱固性塑料均可用擠出 機成型第一節(jié) 擠出成型概論第一節(jié) 擠出成型概論 3. 擠出成型制品多（1）管、棒、膜、絲、板、網、帶等。（2）各

2、種異型材，如樓梯扶手、塑料門窗等。（3）中空制品，如桶、燈籠、包裝容器等。（4）電線、電纜等。（5）為壓延成型喂料，造粒等。第一節(jié) 擠出成型概論 三三. 擠出成型的優(yōu)點擠出成型的優(yōu)點： 1設備制造容易，成本低，塑料加工廠的投資少 2可以連續(xù)化生產，生產效率高 3設備的自動化程度高，勞動強度低 4 . 生產操作簡單，工藝控制容易 5 . 擠出產品均勻、密室，質量高 6 . 原料的適應性強，大多數熱塑性材料 ，少量熱固性材料 7 . 生產的產品廣泛，可一機多用，同一臺擠出機，只需更換輔機，就 可以生產不同制品 8. 生產線占地面積小，且生產環(huán)境清潔 四四. 擠出成型的缺點擠出成型的缺點： 1不能生

3、產三維尺寸的制品 2制品往往需要二次加工 五、擠出機的分類五、擠出機的分類 擠出機的分類：隨著擠出機用途的增加，出現了各種擠出機，分類方法很多。 1、 按螺桿數目的多少按螺桿數目的多少，可以分為單螺桿擠出機和多螺桿擠出機； 2、 按可否排氣按可否排氣，分為排氣擠出機和非排氣擠出機； 3、 按螺桿的有無按螺桿的有無，可分為螺桿擠出機和無螺桿擠出機； 4、 按螺桿在空間的位置按螺桿在空間的位置，可分為臥式擠出機和立式擠出機。螺桿的結構形式與其螺桿的結構形式與其三個主要工三個主要工作區(qū)作區(qū) 加料段：加料段：起預熱、壓實、輸送物料的作用，螺槽深度不變起預熱、壓實、輸送物料的作用，螺槽深度不變II 壓縮

4、段：壓縮段：螺槽深度逐漸變??；起熔融物料、排氣體等作用螺槽深度逐漸變??；起熔融物料、排氣體等作用III計量段（計量段（均均化段）：化段）：螺槽深度通常為常數；起進一步塑化螺槽深度通常為常數；起進一步塑化 均勻物料、并將其定量定壓的送入機頭口模的作用。均勻物料、并將其定量定壓的送入機頭口模的作用。塑料在擠出機中的狀態(tài)及流動塑料在擠出機中的狀態(tài)及流動 固體輸送固體輸送加料段加料段 熔化過程熔化過程壓縮段壓縮段遷移面 熔膜的形成熔膜的形成 熔池的形成熔池的形成隨著螺桿的轉動，筒壁上的熔膜隨著螺桿的轉動，筒壁上的熔膜 被強制刮下來被強制刮下來刮下的聚合物熔體移動到螺桿根部刮下的聚合物熔體移動到螺桿根部

5、然后再次被根部掃起來形成旋轉運動然后再次被根部掃起來形成旋轉運動在螺紋推進面前方形成一熔池在螺紋推進面前方形成一熔池 熔池的擴大熔池的擴大全部熔融全部熔融 熔體輸送熔體輸送計量段（均化段）計量段（均化段） 正流、逆流、漏流、橫流正流、逆流、漏流、橫流塑料在擠出機中的狀態(tài)及流動塑料在擠出機中的狀態(tài)及流動（1）正流正流(拖曳流動拖曳流動) ：流體流體沿著螺槽向機頭方沿著螺槽向機頭方向向的流動；是螺桿旋轉時螺紋斜棱的推力作用造的流動；是螺桿旋轉時螺紋斜棱的推力作用造成。成。塑料熔體在螺槽中混合流動示意圖塑料熔體在螺槽中混合流動示意圖熔體在螺槽內的流速分布圖熔體在螺槽內的流速分布圖 熔體輸送熔體輸送計

6、量段（均化段）計量段（均化段）（2）逆流逆流（壓力流動）（壓力流動）方向與正流相反方向與正流相反；是由機頭；是由機頭（壓力高）到加料口（壓力低）的（壓力高）到加料口（壓力低）的壓力梯度壓力梯度所引所引起的起的逆向流動逆向流動。（3）漏流漏流和逆流一樣，也是由壓力梯度引起的。是和逆流一樣，也是由壓力梯度引起的。是 產生在螺桿突棱與機筒間隙中的一種壓力產生在螺桿突棱與機筒間隙中的一種壓力逆流逆流。漏流的流速比正流漏流的流速比正流和逆流小得多。和逆流小得多。（4）橫流橫流 沿垂直于螺紋線方向的流動（環(huán)流）。沿垂直于螺紋線方向的流動（環(huán)流）。橫流對物料的混合、熱交換和塑化起著重要作用，橫流對物料的混合

7、、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。但對流體總的流動量基本無影響。塑料在擠出機中的狀態(tài)及流動塑料在擠出機中的狀態(tài)及流動第一節(jié) 擠出成型概論六、擠出工藝過程 適用于擠出成型的塑料種類很多，制品的形狀和尺寸也有很大差別，但擠出成型工藝過程大體相同，包括原料的干燥、擠出成型、制品的定型與冷卻、制品的牽引與卷取(或切割)等。 1、原料干燥 物料中的揮發(fā)份能導致： 影響擠出過程中的塑化. 制品表面產生氣泡,表面陰暗. 制品的物理機械性能下降. 一般揮發(fā)分含量應低于0.5%.第一節(jié) 擠出成型概論 2、擠出成型 當擠出機加熱到預定溫度即可加料，從原料加入到離開口模獲得所需形狀的初制品的

8、過程即為擠出成型，成型過程的工藝參數有溫度,壓力和螺桿轉速。同時,溫度和螺桿轉速又決定了壓力的分布。第一節(jié) 擠出成型概論 3、冷卻與定型 擠出物離開?？缀?，仍處在高溫熔融狀態(tài)，還具有很大的塑性變形能力，定型與冷卻擠出物的目的，就在于使其通過降溫面將形狀及時固定下來。定型與冷卻若不及時，擠出物往往會在自重的作用下發(fā)生變形，從而導致制品截面形狀和尺寸的改變。通常只在擠出管材、棒材和異性材時才設置專門的定型裝置，而擠出薄膜、單絲和線、細包層物等并不需要專門的定型操作。擠出板材和片材時，擠出物離開口模后立即引進一對壓平輥，也是為了定型與冷卻。第一節(jié) 擠出成型概論4、牽引和切割 在擠出成型時，牽引的目的

9、有保持擠出物的穩(wěn)定性；消除離模膨脹引起的尺寸變化；使制品產生一定程度的取向,改進軸向強度和剛度。 擠出成型時，卷取和切割操作的作用在于使材料的長度或重量滿足客戶要求。硬質材料從牽引裝置送出，達到一定長度后切割；軟質材材料在卷取到給定長度或重量后切斷。第一節(jié) 擠出成型概論 5、后處理（熱處理和調濕處理） 在擠出成型大截面尺寸的管材、棒材和異型材時，常出擠出物內外冷卻降溫速度相差較大而使制品內具有較大的內應力。具有較大內應力的擠塑制品在成型后應及時進行熱處理以消除內應力，否則存放過程中或機械加工時會出現裂紋，嚴重時制品開裂。PA之類吸濕性強的擠出制品，在空氣中使用或存放的過程中因吸濕而明顯膨脹，但

10、這種吸濕膨脹過程需要很長時間才能達到平衡，為加速這類擠塑制品的吸濕平衡，常需在成型后進行凋濕處理。第一節(jié) 擠出成型概論 熱處理一般是將制品在加熱介質中慢侵升溫到一定溫度，并保持一定時間然后再緩慢冷卻至室溫。熱處理溫度以高于使用溫度10一20，或低于塑料的熱變形溫度10一20為宜，熱處理時間由制品的厚度和聚合物分子結構決定。目的：1.使得鏈段解取向而整鏈不解取向，既有高強度又有高彈性。2.恢復其結晶結構，降低制品的收縮率 調濕處理是將制品浸入沸水中或其它水溶液中加熱一段時間，快速使制品吸濕達到平衡。然后緩慢冷卻至空溫，調濕處理的溫度、時間主要由塑料的品種、制品的形狀和壁厚等因素來決定。第一節(jié) 擠

11、出成型概論七、擠出工藝參數 擠出過程的參量有溫度、壓力、流率溫度、壓力、流率（或擠出量、螺桿轉速）和能量能量（或功率）。有時也用物料的粘度粘度，因其不易直接測得，而且它與溫度有關，故不用。 1、溫度 擠出過程中物料從加人料斗到最后成型為制品是經歷了一個復雜的溫度過程 （玻璃態(tài)玻璃態(tài)-粘粘流態(tài)流態(tài)-高彈態(tài)高彈態(tài)-玻璃態(tài)玻璃態(tài)） 1）熱量來源）熱量來源 根據擠出理論和實踐，物料在擠出過程中熱量的熱量的來源來源主要有兩個： a.物料與物料之間物料與螺桿、料筒之間的剪切、摩擦產生的熱量， b.料筒外部加熱器提供的熱量。 2）溫度的調節(jié)）溫度的調節(jié) 溫度的調節(jié)是靠擠出機的加熱冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行的。一

12、般說來， a.加料段加料段-低溫輸送。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.壓縮段和計量段壓縮段和計量段高溫熔融。高溫熔融。為了促使物料熔融，均化，物料要升到較高的溫度 3）溫度波動）溫度波動 MD方向的溫度不均勻性（軸向溫度波動）方向的溫度不均勻性（軸向溫度波動） 沿物料流動方向溫度的波動情況，我們稱之為物物料流動方向的溫度波動料流動方向的溫度波動（一般文獻上記作MD方向的溫度不均勻性）。波動情況因測試點不同會有不同。有的波動達10左右。 TD方向的溫度不均勻性（徑向溫差）方向的溫度不均勻性（徑向溫差） 我們還會發(fā)現，垂直于物料流動方向的截面內的各點之間的

13、溫度有時也不一致，我們稱之為徑向徑向溫差溫差（一般文獻中記作TD方向的溫度不均勻性）。有的螺桿其頭部的徑向溫差竟達10以上。 對擠出質量的影響對擠出質量的影響-精密制品用精確溫度控制精密制品用精確溫度控制 當然，我們往往只是對在機頭處或螺桿頭部測得的這種溫度變化感興趣，因為它們直接影響擠出質量。 MD方向的溫度波動和TD方向的溫差，給制品質量帶來非常不良的后果， 制品產生殘余應力、制品產生殘余應力、 各點強度不均勻、各點強度不均勻、 表面灰暗無光澤等表面灰暗無光澤等。 產生這種波動和溫差的原因很多，如加熱冷卻系加熱冷卻系統(tǒng)不穩(wěn)定，螺桿轉數的變化統(tǒng)不穩(wěn)定，螺桿轉數的變化等，但以螺桿設計的好壞影響

14、最大。第一節(jié) 擠出成型概論 2、壓力 1）壓力的建立）壓力的建立 擠出成型時，沿料筒軸線方向，在物料內部就要建立起不同的壓力 a.壓縮比的存在壓縮比的存在（螺槽深度的改變螺槽深度的改變、料筒上的溝料筒上的溝槽深度變化、螺距的改變槽深度變化、螺距的改變） b.分流板、濾網和口模產生的阻力分流板、濾網和口模產生的阻力， c.壓力的建立是擠出成型制品的重要條件壓力的建立是擠出成型制品的重要條件 壓力的建立也是物料得以經歷物理狀態(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。第一節(jié) 擠出成型概論 2）影響壓力的因素）影響壓力的因素 影響各點壓力數值和壓力輪廓曲線形狀的因素很多： a.機頭、分流板、濾網的阻力