螺桿螺筒基礎(chǔ)知識(shí)與常見問題處理PPT通用課件

1、螺桿螺筒基礎(chǔ)知識(shí)和常見問題處理塑料擠出螺桿的分類塑料擠出螺桿螺筒的結(jié)構(gòu)、工作原理和常用材料塑料擠出螺桿螺筒的損壞原因和修復(fù)方法型材黑線的成因和處理方法螺桿螺筒日常維護(hù)的注意事項(xiàng)螺桿螺筒的間隙調(diào)整筒五冷卻的原理 1892年德國人Paul Troester在漢諾威制造出了世界上第一臺(tái)運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)的單螺桿擠出機(jī),20世紀(jì)30年代后期意大利開發(fā)出了雙螺桿擠出機(jī),經(jīng)過100多年的研究與發(fā)展，塑料擠出機(jī)已由原來的單螺桿衍生出雙螺桿、多螺桿，甚至無螺桿等多種機(jī)型。不論是單螺桿、雙螺桿，還是其它擠出機(jī)，其功能都是要完成對物料進(jìn)行連續(xù)地輸送、塑化、混煉、均化，直至定壓、定量擠出，然后由塑料成型輔機(jī)來完成產(chǎn)品的

2、最終成型。塑料擠出螺桿的分類1、按照螺桿數(shù)量分：無螺桿、單螺桿、雙螺桿、多螺桿單螺桿：普通式（三段式：加料段、壓縮段、計(jì)量段）；新型螺桿（分離型、屏障型等）雙螺桿：錐形和平行、同向和異向、嚙合和非嚙合2、按螺桿轉(zhuǎn)速分：普通型、高速型、超高速型。3、按是否排氣分：排氣型和非排氣型。4、按空間位置分：臥式和立式。5、按用途分：成型用、混煉造粒用、供料用。螺桿、螺筒的結(jié)構(gòu)1、單螺桿的結(jié)構(gòu)： 物料通過螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)在螺筒內(nèi)發(fā)生移動(dòng)，并得到增壓和部分熱量（摩擦熱）。螺桿的幾何參數(shù)，如直徑、長徑比、各段的長度及螺槽的深度等對螺桿的工作特性均有重大的影響。單螺桿的螺旋方向通常為右旋。根據(jù)物料在螺槽中運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，

3、螺桿通常分為加料、壓縮和計(jì)量三段。a.加料段是從物料入口向前延伸的一段距離，其長度為（4-8）D。加料段物料仍然是固態(tài)，主要功能是從料斗擢取物料傳送給壓縮段，同時(shí)使物料受熱。此段螺槽較深，深度H1為（0.10-0.15）D。b.壓縮段是螺桿中部的一段，長度根據(jù)需要而定。物料在壓縮段受熱向前移動(dòng)，由粒狀固體逐漸壓實(shí)并轉(zhuǎn)化為連續(xù)的熔體，為適應(yīng)這一變化，螺槽深度逐漸減小。通常將加料段第一個(gè)螺槽的容積與計(jì)量段最后一個(gè)螺槽容積之比稱為螺桿的壓縮比。c.計(jì)量段是螺桿的最后一段,其長度為(6-10)D。功能是使熔體進(jìn)一步塑化均勻，并定量、定壓的從機(jī)頭口模擠出，所以稱計(jì)量段。這段螺槽較淺，深度H2為（0.02

4、-0.06）D。d.螺桿頭部形狀一般呈鈍尖錐形，以避免物料停滯過久而引起分解。e.單螺桿的螺筒為了提高擠出量會(huì)將內(nèi)孔加工成錐形，并在與螺桿固體輸送段相對應(yīng)的部位開槽。溝槽的截面形式很多，大小應(yīng)小于粒子截面尺寸，軸向呈錐形，即在與進(jìn)料段到塑化段一致的方向上，槽的深度愈來愈淺，直至完全消失。這樣，由于圓周上布滿凹槽，增大了固體物料與機(jī)筒的摩擦面積，從而有效地防止物料顆粒隨螺桿一起旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，由于螺筒與槽是錐形的，物料逐漸填滿進(jìn)料段，并被充分壓實(shí)，保證了固體料的連續(xù)強(qiáng)制輸送。2、異向嚙合雙螺桿的結(jié)構(gòu)： 異向嚙合雙螺桿是由兩根相互嚙合但螺棱旋向相反的螺桿配合。根據(jù)兩根螺桿軸線的相對位置，主要有錐形和平

5、行雙螺桿兩種。錐形雙螺桿止推軸承便于布置能夠承受較大的軸向推力，因此多用于PVC塑料門窗型材的生產(chǎn)，但其塑化、混煉能力沒有平行雙螺桿強(qiáng)，因此產(chǎn)能受到限制。螺桿主要參數(shù)：a.公稱直徑D：即螺桿外徑，對于變徑螺桿用最小直徑和最大直徑表示，如：63/135b.長徑比（L/DS):螺桿有效長度和直徑之比。長徑比大能改善物料的溫度分布，混合更均勻，并可減小擠出時(shí)的逆流和漏流，提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能力。c.壓縮比（）：表示物料通過螺桿全過程被壓縮的程度。壓縮比大，物料受到擠壓的作用越大，排除物料中所含空氣的能力就大。但壓縮比過大，螺桿本身的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)下降，運(yùn)行負(fù)荷也增大。d.螺槽深度（H）和螺旋角（）：這兩個(gè)

6、參數(shù)決定了嚙合的螺棱與另一根螺桿螺槽之間的徑向和軸向間隙，決定了物料與螺桿的接觸面積，決定了剪切和傳熱效率，因此影響物料的塑化和擠出效率。e.螺桿與螺筒的間隙（）：螺桿螺棱頂部與螺筒內(nèi)壁之間的間隙，直接影響擠出機(jī)的生產(chǎn)能力和物料的塑化。 值大，生產(chǎn)效率低，不利于熱傳導(dǎo)并降低剪切速率，不利于物料的熔融和混合。但值過小，強(qiáng)烈的剪切作用會(huì)引起物料降解。TTS 系列平行雙螺桿 計(jì)量段排氣段壓縮段預(yù)熱段預(yù)塑化段加料段6 區(qū)段螺桿設(shè)計(jì), 螺紋表面鍍鉬處理, 計(jì)量段和排氣段鍍鉻長徑比26D ，大塑化長度 (28D 總長徑比) ，最大程度的保證熔體均勻性螺紋角度對于螺桿磨損的影響 螺紋寬度螺紋間距傳統(tǒng)設(shè)計(jì)泰森

7、公司專利技術(shù)螺紋角度與螺桿磨損之間的關(guān)系右面的圖示里面解釋了在螺桿的加工區(qū)段里面如壓縮段軸向載荷和螺紋寬度與螺桿壽命之間的關(guān)系。泰森公司擁有0度螺紋角度甚至負(fù)角度設(shè)計(jì)上面的專利.對比：螺紋角度1050螺紋寬度 %22,53140軸承表面積 %100139178磨損率 %1007457被動(dòng)式螺桿溫度控制系統(tǒng)熱傳導(dǎo)原理 液體介質(zhì)的蒸發(fā)能量傳導(dǎo)通過液體介質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝實(shí)現(xiàn)冷凝為液體以水為主的液體介質(zhì)的熱傳導(dǎo)原理主動(dòng)式螺桿溫度控制系統(tǒng)（油介質(zhì)）螺桿的油封油封部分為陶瓷涂覆保證了密封系統(tǒng)的工作壽命.不需要昂貴的軸封系統(tǒng)，因?yàn)椴捎锰沾擅芊馊透咂焚|(zhì)的導(dǎo)熱油。制造螺桿和螺筒，目前國內(nèi)常用材料有45、40Cr

8、和38CrMoAlA 進(jìn)口擠出機(jī)中螺桿和螺筒的制造材料，常用合金鋼有34CrAINi7和CrMoV9。這種材料的屈服強(qiáng)度有900MPa左右。經(jīng)滲氮處理后，硬度在1000HV以上，既耐磨又有良好的抗腐蝕性。泰森公司螺桿螺筒特點(diǎn) 螺桿為經(jīng)過熱處理加工的鋼材制成，表面經(jīng)過滲氮處理，螺桿為CrMoV鋼，表面為了增強(qiáng)耐磨性，螺紋的加工面采用了噴鍍鉬處理螺桿的部分區(qū)段采用了鍍鉻處理。螺桿的軸封采用陶瓷密封圈.改進(jìn)的螺桿設(shè)計(jì)能夠帶來更加柔和的加工特性和較寬的加工范圍并保證了更長的加工壽命。受到專利技術(shù)保護(hù)的的螺紋角度設(shè)計(jì)保證了最優(yōu)的加工應(yīng)力并減小了螺桿的磨損螺筒材質(zhì)為CrMoV9并經(jīng)過滲氮熱處理螺筒和螺桿的

9、設(shè)計(jì)及加工實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的高精度溫控螺桿螺筒的損壞原因和處理方法螺桿和螺筒的損壞原因 螺桿在螺筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，物料與二者的摩擦，使螺桿與機(jī)筒的工作表面逐漸磨損：螺桿直徑逐漸縮小，螺筒的內(nèi)孔直徑逐漸加大。這樣，螺桿與螺筒的配合直徑間隙，隨著二者的逐漸磨損而一點(diǎn)點(diǎn)加大。可是，由于螺筒前面模具和分流體的阻力沒有改變，這就增加了被擠塑物料前進(jìn)時(shí)的漏流量，即物料從直徑間隙處向進(jìn)料方向流動(dòng)量增加，結(jié)果使擠出機(jī)生產(chǎn)量下降。這種現(xiàn)象又使物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間增加，造成物料過塑化甚至分解。如果是聚乙烯，分解產(chǎn)生的氯化氫氣體加強(qiáng)了對螺桿和機(jī)筒的腐蝕。螺桿鍍層的磨損或脫落平行雙螺桿由于預(yù)壓縮區(qū)、壓縮區(qū)的螺棱寬度較窄，因此與

10、螺筒的接觸面積較小，單位面積上承受的物料擠壓力較大，導(dǎo)致磨損量相對較大。異向嚙合雙螺桿的螺筒磨損810點(diǎn)現(xiàn)象異向嚙合雙螺桿運(yùn)行機(jī)理：在嚙合型雙螺桿擠出中，兩根螺桿是對稱的，由于回轉(zhuǎn)方向不同，一根螺桿上物料螺旋前進(jìn)的道路被另一根螺桿的螺棱堵死，不能形成：“”字形運(yùn)動(dòng)。在固體輸送部分，物料是以近似的密閉”C”形小室的形態(tài)向前輸送，是一種正位移輸送。物料在雙螺桿內(nèi)的流動(dòng)不是由于摩擦作用，而是靠機(jī)械的強(qiáng)制輸送。但為了使物料能夠混合，將一根螺桿的外徑與另一根螺桿的根徑之間留有一定的間隙量，以便物料能夠通過。物料通過兩根螺桿徑向的間隙時(shí)，受到強(qiáng)烈的剪切、攪拌和壓延作用，因此塑化比較好。雙螺桿受力分析：異向

11、嚙合雙螺桿在螺桿下部進(jìn)入嚙合，物料在下部建立高壓區(qū)；旋轉(zhuǎn)至上部脫離嚙合，物料建立低壓區(qū)，由于外旋雙螺桿上、下部存在的壓力差，產(chǎn)生了螺桿向兩側(cè)偏移的分離力，導(dǎo)致螺桿變形壓向螺筒，在變形較大處發(fā)生了“掃膛”現(xiàn)象。要使分離力減小，就需要減小螺桿上下部的壓力差，唯一的方法就是使螺桿上“C”形室完全充滿物料的長度增大，即在保證極限負(fù)荷的情況下，適當(dāng)增加喂料，降低螺桿轉(zhuǎn)速。螺桿的擠傷和斷裂由于物料沒有塑化均勻，或是有金屬異物混入料中，使螺桿螺棱擠壓變形或脫落；甚至使螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩力突然增加，扭矩超出螺桿的強(qiáng)度極限，使螺桿扭斷。這是一種事故性損壞。螺桿的修復(fù) 1、扭斷的螺桿要根據(jù)螺筒的實(shí)際內(nèi)徑來考慮，按與螺筒

12、的正常間隙給出新螺桿的外徑偏差進(jìn)行制造。 2、磨損螺桿直徑縮小的螺紋表面經(jīng)處理后，熱噴涂耐磨合金，然后再經(jīng)磨削加工至尺寸。這種方法一般有專業(yè)噴涂廠加工修復(fù)，費(fèi)用還比較低。 3、在磨損螺桿的螺紋部分堆焊耐磨合金。根據(jù)螺桿磨損的程度堆焊12mm厚，然后磨削加工螺桿至尺寸。這種耐磨合金由C、Cr、Vi、Co、W和B等材料組成，增加螺桿的抗磨損和耐腐蝕的能力。專業(yè)堆焊廠對這種加工的費(fèi)用很高，除特殊要求的螺桿，一般很少采用。 4、修復(fù)螺桿也可用表面鍍硬鉻方法，鉻也是耐磨和抗腐蝕的金屬，但硬的鉻層比較容易脫落。 螺筒的修復(fù) 1、因磨損增加直徑的機(jī)筒，如果還有一定的滲氮層時(shí)，可把螺筒內(nèi)孔直接進(jìn)行鏜孔，研磨至

13、一個(gè)新的直徑尺寸，然后按此直徑配制新螺桿。 2、螺筒內(nèi)徑經(jīng)機(jī)加工修整重新澆鑄合金，厚度在12mm間，然后精加工至尺寸。 3、一般情況下螺筒的壓縮段磨損較快，可將此段（取57D長）經(jīng)鏜孔修整，再配一個(gè)滲氮合金鋼襯套，內(nèi)孔直徑參照螺桿直徑，留在正常配合間隙，進(jìn)行加工配制。 4、對產(chǎn)生磨損的部位采用加長焊槍堆焊合金后機(jī)加工到需要的尺寸。 型材黑線的成因及處理方法型材黑線主要分兩種：1、一種是不確定位置,連續(xù)線狀或云紋狀,這種主要原因是:(1)螺筒、連接體、多孔板或者口模內(nèi)的死角糊料造成；(2)螺桿頭滲油或口模涂油太多造成；(3)配方中的低分子成分太多,分解后沒有在排氣口強(qiáng)制排出。 2、另一種是位置一

14、直在型材的下表面斷續(xù)線裝或云紋狀,這主要原因是：(1)隨著運(yùn)行周期的加長，造成的螺桿和螺筒磨損嚴(yán)重，這時(shí)要進(jìn)行拋光和間隙重新調(diào)整,嚴(yán)重時(shí)要更換；(2)原料潤滑系統(tǒng)失衡,可以切換成后期外潤滑(如PE等)或適當(dāng)加大用量；(3)適當(dāng)增加穩(wěn)定劑的量。目前我公司產(chǎn)生型材黑線的擠出機(jī)主要有兩種情況:由于計(jì)量段螺桿、螺筒磨損嚴(yán)重，螺棱表面的硬質(zhì)鍍層脫落和螺筒表面的滲氮層磨損后，螺桿和螺筒內(nèi)部相對較軟的金屬暴露在表面相互摩擦，運(yùn)行過程中產(chǎn)生咬合、擦傷，產(chǎn)生的局部高溫使少量物料炭化而產(chǎn)生黑線。該區(qū)域物料壓力最大，螺桿的混煉作用基本結(jié)束，炭化的物料直接浮在型材小面被擠出。按照前期3184擠出機(jī)處理的經(jīng)驗(yàn)，對螺棱表

15、面重新進(jìn)行堆焊硬質(zhì)合金以恢復(fù)其原始尺寸和硬度，同時(shí)對磨損量達(dá)到0.3-0.5mm以上的螺筒進(jìn)行重新氮化以恢復(fù)其硬度（螺筒表面氮化層深度一般為0.3-0.5mm左右）。 對于如3213擠出機(jī)修復(fù)后的螺桿調(diào)試過程中，雖然螺棱表面已磨削到要求的光潔度，但螺筒內(nèi)表面以產(chǎn)生磨損的部位僅進(jìn)行了氮化處理，其光潔度無法恢復(fù)（螺筒內(nèi)如進(jìn)行磨削將加劇其尺寸超差）。因此修復(fù)螺桿與舊螺筒配合調(diào)試過程中產(chǎn)生的擦痕是螺筒表面不平整引起的，處理的方法只有對螺桿擦痕進(jìn)行反復(fù)拋光或運(yùn)行磨合。 螺桿螺筒日常維護(hù)的注意事項(xiàng)-用低速運(yùn)轉(zhuǎn)（35轉(zhuǎn)）直到螺筒完全排空。-不要讓螺桿撞擊螺筒邊緣，否則會(huì)造成損傷！從螺筒中取出螺桿必須使用銅棒

16、或鋁棒，嚴(yán)禁使用諸如螺絲刀、撬棍等硬質(zhì)工具！取出的螺桿只能平穩(wěn)放置在木塊上！-螺筒溫度在100左右時(shí)進(jìn)行清理。-使用涂有螺桿螺筒清潔劑的布進(jìn)行內(nèi)孔的最后拋光。嚴(yán)禁使用目數(shù)小于400目的砂紙或其它鋼制硬器具清理螺筒。-使用黃銅或紫銅的刮刀清理螺桿，使用涂有螺桿螺筒清潔劑的布進(jìn)行內(nèi)孔的最后拋光；如果發(fā)現(xiàn)螺棱存在毛刺必須使用400600目的平面轉(zhuǎn)頁拋光片或油石進(jìn)行打磨。 -日常螺桿、螺筒的清理：拆下模具，保留連接體，將擠出機(jī)加熱到130然后使用混有螺桿螺筒清潔劑的混合料低速開機(jī)（35轉(zhuǎn)），然后使用常規(guī)的清洗料停機(jī)。此操作可以去掉螺桿螺筒內(nèi)的所有污物。 清理料組成：約10升的常規(guī)清洗料加1/2升的螺桿

17、螺筒清潔劑（CORADEX），如用國產(chǎn)清潔劑需要添加2/3升。-平行雙螺桿的安裝：將保護(hù)法蘭安裝在螺筒的出口法蘭上，以避免安裝螺桿時(shí)與螺筒口部的碰撞。-錐形雙螺桿的安裝：將螺桿安置在與螺筒完全一樣的高度并將螺桿裝入，但不要將螺桿推到最前面。螺筒支撐座必須保持清潔，否則影響螺桿與齒輪箱輸出軸的同軸度。 螺桿間隙的調(diào)整按照規(guī)范程序抽出螺桿 ,清理螺桿、螺筒。工具準(zhǔn)備：一套磁性表座百分表（05mm量程）、塞尺、外徑千分尺（025mm量程）、銅棒和相應(yīng)規(guī)格的墊片若干（0.11mm厚度）。 錐形雙螺桿，通過調(diào)整螺桿的軸向間隙可以既保證螺桿與螺筒配合的徑向間隙，又可保證螺桿之間的嚙合間隙。分別將單根螺桿放入螺筒內(nèi)，測量螺桿由后向前的竄動(dòng)量。保證單根螺桿在螺筒內(nèi)的軸向竄動(dòng)