第2講-擠出機(jī)wps

1、概述概述2 、擠出機(jī)擠出機(jī)的工作過程的工作過程 擠出過程擠出過程是這樣進(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。（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)動帶動下將其向前進(jìn)行輸送，物料在向前運動的過程中，接受料筒的加熱、螺桿帶來的剪切以及壓縮作用使得物料熔融，因而實現(xiàn)了在玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)的三態(tài)間的變化連續(xù)化操作連續(xù)化操作, ,生產(chǎn)

2、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)備簡單設(shè)備簡單，操作簡單操作簡單，投資少投資少, ,見效快見效快制品質(zhì)量均勻密實，各向異性少，尺寸較穩(wěn)定制品質(zhì)量均勻密實，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輔機(jī)部分輔機(jī)部分(1) 擠壓系統(tǒng)擠壓系統(tǒng) (2) 傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng) (3) 加熱和冷卻系統(tǒng)加熱和冷卻系統(tǒng) 組成組成:料斗、機(jī)筒、螺桿料斗、機(jī)筒、螺桿功能：使粒料加入機(jī)筒后，功能：使

3、粒料加入機(jī)筒后，經(jīng)攪拌、塑化，然后由機(jī)經(jīng)攪拌、塑化，然后由機(jī)頭擠出。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)通過對機(jī)筒加熱或冷通過對機(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。評價擠出機(jī)，從兩個方面考慮：評價擠出機(jī)，從兩個方面考慮：(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)結(jié)構(gòu)及作用主機(jī)結(jié)構(gòu)及作用 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)頭的型孔決機(jī)頭的

4、型孔決定制品斷面的定制品斷面的形狀，不同的形狀，不同的制品可更換制品可更換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，對生產(chǎn)效率有面尺寸，對生產(chǎn)效率有一定的影響。一定的影響。作用：穩(wěn)定擠作用：穩(wěn)定擠出型材的形狀，出型材的形狀，對其表面進(jìn)行對其表面進(jìn)行修正。修正。單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及作用的基本結(jié)構(gòu)及作用 由由傳動系統(tǒng)傳動系統(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) 等幾部分組成。（此外，還有一些輔助設(shè)備）等幾部分組成。（此外，還有一些輔助設(shè)備） 擠出系統(tǒng)擠出系統(tǒng)是成形是成形關(guān)鍵部分

5、關(guān)鍵部分，主要包括，主要包括加加料裝置、料筒、螺桿、機(jī)頭（口模）等料裝置、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)l ll.5l.5小時小時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制加料強制加料 上料方法有彈簧上料、鼓風(fēng)上料、真空上料、運上料方法有彈簧上料、鼓風(fēng)上料、真空上料、運 輸帶傳送及人工上料等。輸帶傳送及人工上料等。 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

6、條件下工作的。的腐蝕條件下工作的。材質(zhì)：材質(zhì)： 4545號鋼、號鋼、40Cr40Cr、38CrMoAL38CrMoAL等。等。作用：作用： 傳熱（加熱或冷卻）傳熱（加熱或冷卻）、配合螺桿加強塑化配合螺桿加強塑化料筒結(jié)構(gòu)料筒結(jié)構(gòu)整體料筒整體料筒：簡化裝配工作，熱量沿軸向簡化裝配工作，熱量沿軸向分布比較均勻。分布比較均勻。組合料筒組合料筒：便于改變料筒長度，便于改變料筒長度，利于設(shè)置排氣段；但破壞了料筒利于設(shè)置排氣段；但破壞了料筒加熱的均勻性，增加了熱損失。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)置和也不便于加熱冷卻系統(tǒng)的設(shè)置和維修維修雙金屬料筒雙金屬料筒：為了既能滿足料筒：為了既能滿

7、足料筒對材質(zhì)的要求，又能節(jié)省貴重材對材質(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。鋼的基體內(nèi)部鑲一合金鋼襯套。IKV料筒料筒：提高固體輸送率：提高固體輸送率1、料筒加料段內(nèi)壁開設(shè)縱向溝、料筒加料段內(nèi)壁開設(shè)縱向溝槽；槽；2、將加料段靠近加料口處的一、將加料段靠近加料口處的一段料筒內(nèi)壁做成錐形；段料筒內(nèi)壁做成錐形；3、強制冷卻加料段料筒、強制冷卻加料段料筒螺桿結(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。 我國擠出機(jī)標(biāo)準(zhǔn)

8、所規(guī)定的螺桿直徑系列為：我國擠出機(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、加工塑料的種類和所要求的生產(chǎn)率來確定。塑料的種類和所要求的生產(chǎn)率來確定。螺桿長徑比螺桿長徑比 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)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。質(zhì)量。問題問題 單螺桿的長

9、徑比有一個由小到大的發(fā)展趨勢，單螺桿的長徑比有一個由小到大的發(fā)展趨勢，5050年代一般為年代一般為18182020，6060年代為年代為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：螺桿加料段第一個螺槽與均化段最后一個螺槽螺桿加料段第一個螺槽與均化段最后一個螺槽的容積比：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)螺桿末端時有足夠的致密度。料到達(dá)螺桿末端時有足夠的致密度。 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

10、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)率，生產(chǎn)率。故熱敏性塑料（如。故熱敏性塑料（如PVCPVC）宜用深）宜用深螺槽，而熔體粘度低且熱穩(wěn)定性好螺槽，而熔體粘度低且熱穩(wěn)定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用淺螺槽的塑料（如聚酰胺等）宜用淺螺槽。螺旋升角螺旋升角實驗證明，物料形狀不同，對加實驗證明，物料形狀不同，對加料段的螺紋升角要求也不一樣。料段的螺紋升角

11、要求也不一樣。1 1）=30 =30 左右適于粉料，左右適于粉料，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，但停留時間短，塑化但停留時間短，塑化。螺紋棱部寬度螺紋棱部寬度e1 1）e e太小會使漏流增加，而導(dǎo)太小會使漏流增加，而導(dǎo)致產(chǎn)量降低，特別是對低粘度的致產(chǎn)量降低，特別是對低粘度的熔體來說更是如此。熔體來說更是如此。2 2）e e太大會增加螺棱上的動力太大會增加螺棱上的動力消耗，有局部過熱的危險。消耗，有

12、局部過熱的危險。3 3）一般?。┮话闳=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的選取是一個綜合性的問題，必須結(jié)合各方面的因素綜合性的問題，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，其料流形式急劇

13、當(dāng)塑料熔體從螺旋槽進(jìn)入機(jī)頭流道時，其料流形式急劇改變，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。流板的設(shè)計等有密切關(guān)系。 螺桿頭部常設(shè)計為錐形或半圓形，如魚雷頭等螺桿頭部常設(shè)計為錐形或半圓形，如魚雷頭等. . 常規(guī)全螺紋三段

14、螺桿常規(guī)全螺紋三段螺桿 當(dāng)物料沿螺桿前移時，螺桿會對物料產(chǎn)生輸送、傳熱塑化當(dāng)物料沿螺桿前移時，螺桿會對物料產(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（計量段）料段（輸送段）、壓縮段（熔化段）和均化段（計量段）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，無壓縮（可等距等深），物料受熱軟化，受壓前移，無壓縮（可等距等深），產(chǎn)生固體輸送產(chǎn)生固體輸送. . 加料段的長度一般取加料段的長度一般取(3(3101

15、0）D D，與物料種類有關(guān)：結(jié)晶，與物料種類有關(guān)：結(jié)晶性塑料硬質(zhì)無定形塑料軟質(zhì)無定形塑料性塑料硬質(zhì)無定形塑料軟質(zhì)無定形塑料。對于結(jié)晶性塑對于結(jié)晶性塑料，加料段長度一般取為螺桿全長的料，加料段長度一般取為螺桿全長的606065%65%。 加料段的核心問題是輸送能力。由固體輸送理論得知，加料段的核心問題是輸送能力。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物料（壓縮比），排出空氣以及壓縮段的作用是壓實物料（壓縮比），排出空氣以及熔化物料。熔化物料。 壓縮段的長度，主要與塑料的熔點等性能有關(guān)。壓

16、縮段的長度，主要與塑料的熔點等性能有關(guān)。如熔化溫度范圍寬（如熔化溫度范圍寬（PVCPVC），壓縮段最長；而熔化溫度很），壓縮段最長；而熔化溫度很窄（窄（PAPA），壓縮段很短，甚至只有一個螺距的長度。），壓縮段很短，甚至只有一個螺距的長度。螺桿型式的確定螺桿型式的確定 按照傳統(tǒng)的說法，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渡，是在一個較長的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。槽的過渡，是在一個較長的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。 漸變型螺桿可等

17、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。 對大多數(shù)物料能夠提供較好的熱傳導(dǎo)，傳熱均勻，效果對大多數(shù)物料能夠提供較好的熱傳導(dǎo)，傳熱均勻，效果好。大多用于無定形塑料的加工，適用于熱敏性塑料，好。大多用于無定形塑料的加工，適用于熱敏性塑料， 對物料的剪切作用較小，而且可以控制，其混煉特性不對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渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成

18、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。 對物料能產(chǎn)生巨大的剪切，故適用于粘度低、具有突變?nèi)蹖ξ锪夏墚a(chǎn)生巨大的剪切，故適用于粘度低、具有突變?nèi)埸c的塑料，如尼龍、聚烯烴點的塑料，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、將來自壓縮段的已熔物料定壓定量定溫地擠到機(jī)頭中去。、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。 均化段的螺槽深度和長度是兩個重要參量均化段的螺槽深度和長度是兩個重要參量概述概述 3）控制系統(tǒng)（檢測和控制）控制系統(tǒng)（檢測和控制） 擠出機(jī)的控制系統(tǒng)：它由各種電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。 根據(jù)自動化水平的高低，可控制控制擠出機(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)按所需的功率、速度和軌跡運行，以及檢測檢測、控制控制主輔機(jī)的溫度、壓力、流溫度、壓力、流量量，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。 一般稱由以上各部分組成的擠出裝置為擠出機(jī)組。概述概述3、擠出機(jī)的分類、擠出機(jī)的分類 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)，分類方法很多。 1）按按加工物料加工物料：可分為塑