擠出成型原理

精品--精品----精品--精品擠出成型設備擠出成型設備11、主機擠出系統(tǒng)：由螺桿與料筒組成，是擠出機關鍵局部。其作用是塑化物料，定量、定壓、定溫擠出熔體傳動系統(tǒng)：驅動螺桿，提高所需的扭矩和轉矩加熱和冷卻系統(tǒng)：保證塑料和擠出系統(tǒng)在成型過程中溫度達工藝要求2、輔機 由機頭、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、卷取裝置或切割組成3、掌握系統(tǒng) 由電器、儀表和執(zhí)行機構組成。作用：掌握主、輔機電動機、以滿足所需轉速和功率；掌握主輔機溫度、壓力、流量，保證制品質量；實現(xiàn)擠出機組的自動掌握，保證主、輔機協(xié)調運行。擠出成型原理加料段〔玻璃態(tài)壓縮段〔高彈態(tài)，螺槽深度變淺，進一步壓實，同時在料筒外加熱和螺桿與料筒內壁摩擦剪切作用，料溫上升開頭熔融，壓縮段完畢；均化段=計量段〔黏流態(tài))使物料均勻，定溫、定量、定壓擠出熔體，到機頭后成型，經(jīng)定型得到制品。對于非晶聚物對它施加恒定的力觀看它發(fā)生的形變與溫度的關系通常特稱為溫度形變曲線或熱機械曲線非晶聚物有三種力學狀態(tài)，它們是玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)在溫度較低時，材料為剛性固體狀，與玻璃相像，在外力作用下只會發(fā)生格外小的形變此狀態(tài)即為玻璃態(tài)當溫度連續(xù)上升到肯定范圍后材料的形變明顯地增加并在隨后的肯定溫度區(qū)間形變相對穩(wěn)定此狀態(tài)即為高彈態(tài)溫度連續(xù)上升形變量又漸漸增大材料漸漸變成粘性的流體此時形變不行能恢復此狀態(tài)即為粘流態(tài)我們通常把玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉變，稱為玻璃化轉變，它所對應的轉變溫度即是玻璃化轉變溫度，或是玻璃化溫度。高彈態(tài)rubberystat：鏈段運動但整個分子鏈不產生移動。此時受較小的力就可發(fā)生很大的形變10～100％，外力除去后形變可完全恢復，稱為高彈形變。高彈態(tài)是高分子所特有的力學狀態(tài)。相對分子質量很大的晶態(tài)聚合物到達后還不能流淌，而是先進入高彈態(tài)，在升溫到后才會進入黏流態(tài)于是有兩個轉變。高聚物的玻璃態(tài)高彈態(tài)和黏流態(tài)是指當對它施加一個恒定的壓力時這些制品的形變狀態(tài)與溫度變化的關系在較低溫度環(huán)境時高聚物呈剛性固體態(tài)，在外力作用下只有很小的形變，與玻璃相像，所以稱這種狀態(tài)為玻璃態(tài)。假設把這個環(huán)境溫度升髙至肯定溫度則其在外力作用下外形會有明顯的變化在肯定的溫度區(qū)問內，形態(tài)變化相對穩(wěn)定，這個狀態(tài)稱為高彈態(tài)假設溫度連續(xù)上升，則形變量隨溫度的上升漸漸增加直至變?yōu)轲ば粤黧w，這時其外形已不能恢復這個狀態(tài)即為黏流態(tài)。一般把玻璃態(tài)向高彈態(tài)的轉變叫做玻璃化轉變形態(tài)轉變過程的溫度區(qū)間稱為玻璃化溫度高彈態(tài)向黏流態(tài)轉變，這個轉變過程區(qū)間的溫度稱為黏流溫度。 玻璃化溫度;glasstransitiontemperature高聚物由高彈態(tài)轉變?yōu)椴ＡB(tài)的溫度。通常用Tg表示。沒有很固定的數(shù)值，往往隨著測定的方法和條件而轉變高聚物的一種重要的工藝指標在此溫度以上高聚物表現(xiàn)出彈性；在此溫度以下，高聚物表現(xiàn)出脆性，在用作塑料、橡膠、合成纖維等時必需加以考慮。如聚氯乙烯的玻璃化溫度是80℃。玻璃化溫度(Glasstransitiontemperature)無定形或半結晶聚合物從粘流態(tài)或高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉變(或相反的轉變)的較窄溫度范圍的近似中點，稱為玻璃化溫度，通常以Tg表示，是耐熱性的一個指標。特點特點生產連續(xù)、效率高、操作簡潔、應用范圍廣擠出工藝參數(shù)擠出工藝參數(shù)1、溫度擠出成型溫度有料筒溫度、塑料溫度、螺桿溫度，一般我們測料筒溫度。使擠出物料溫度在徑向和軸向都存在波動，從而影響制品質量，制品各點強度不一樣，產生剩余應力，外表灰暗無光澤。為保證制品質量，溫度應穩(wěn)定。使擠出物料溫度在徑向和軸向都存在波動，從而影響制品質量，制品各點強度不一樣，產生剩余應力，外表灰暗無光澤。為保證制品質量，溫度應穩(wěn)定。2、壓力 由于螺桿和料筒構造，機頭、過濾網(wǎng)、過濾板的阻力，使塑料內部存在壓力。3、擠出速率 單位時間內由擠出機口模擠出的塑料質量或長度。影響擠出速率因素：機頭阻力、螺桿與料筒構造、螺桿轉速、加熱、冷卻系統(tǒng)、塑料特性。但當產品已定，擠出速率僅與螺桿轉速有關擠出速率也存在波動影響制品幾何外形和尺寸。 溫度、壓力、擠出速率都存在波動現(xiàn)象，為了保證制品質量，應正確設計螺桿、掌握好加熱冷卻系統(tǒng)和螺桿轉速穩(wěn)定性，以削減參數(shù)波動。管材擠出工藝設備：擠出機、機頭、定型裝置、冷卻槽、牽引設備和切割或卷曲設備1、成型 由擠出模具實現(xiàn)。熔體經(jīng)過濾網(wǎng)和過濾板，分流區(qū)、壓縮區(qū)、成型區(qū)而成為管狀物。2、定型 方法：內徑定徑與外徑定徑〔內壓法與真空法〕3、管材擠出工藝條件掌握 溫度：料筒、機頭和口模溫度，是影響塑化和制品質量的主要因素。擠出管材溫度一般較低，粘度高，有利于定型。擠出速率：影響產量和質量，其值打算于螺桿轉速牽引速度：影響管材壁厚和直徑的的準確性，要與擠出速度相適應。壓縮空氣壓力：內壓法壓力0.02~0.05MPa擠出機的概述擠出機的概述1.擠壓系統(tǒng)塑料擠出機的主機是擠塑機，它由擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成。1.擠壓系統(tǒng)擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具，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壓力下，被螺桿連續(xù)的擠出機頭。 〔1〕螺桿是擠塑機的最主要部件它直接關系到擠塑機的應用范圍和生產率由高強度耐腐蝕的合金鋼制成。 〔2〕機筒：是一金屬圓筒，一般用耐熱、耐壓強度較高、結實耐磨、耐腐蝕的合金鋼或內襯合金鋼的復合鋼管制成。機筒與螺桿協(xié)作，實現(xiàn)對塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實，并向成型系統(tǒng)連續(xù)均勻輸送膠料。一般機筒的長度為其直徑的15～30倍，以使塑料得到充分加熱和充分塑化為原則。 〔3〕料斗：料斗底部裝有截斷裝置，以便調整和切斷料流，料斗的側面裝有視孔和標定計量裝置。 〔4〕機頭和模具機頭由合金鋼內套和碳素鋼外套構成機頭內裝有成型模具機頭的作用是將旋轉運動2.的塑料熔體轉變?yōu)槠叫兄本€運動，均勻平穩(wěn)的導入模套中，并賜予塑料以必要的成型壓力。塑料在機筒內塑化壓實，經(jīng)多孔濾板沿肯定的流道通過機頭脖頸流入機頭成型模具，模芯模套適當協(xié)作形成截面不斷減小的環(huán)形空隙使塑料熔體在芯線的四周形成連續(xù)密實的管狀包覆層。為保證機頭內塑料流道合理消退積存塑料的死角，往往安置有分流套筒為消除塑料擠出時壓力波動也有設置均壓環(huán)的機頭上還裝有模具校正和調整的裝置便于調整和校正模芯和模套的同心度。 擠塑機依據(jù)機頭料流方向和螺桿中心線的夾角，將機頭分成斜角機頭〔夾角120o〕和直角機頭。機頭的外殼是用螺栓固定在機身上，機頭內的模具有模芯坐并用螺帽固定在機頭進線端口模芯座的前面裝有模芯模芯及模芯座的中心有孔，用于通過芯線在機頭前部裝有均壓環(huán)用于均衡壓力；擠包成型局部由模套座和模套組成模套的位置可由螺栓通過支撐來調整以調整模套對模芯的相對位置便于調整擠包層厚度的均勻性。機頭外部裝有加熱裝置和測溫裝置。2.傳動系統(tǒng)的作用是驅動螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉速，通常由電動機、減速器和軸承等組成。加熱冷卻裝置加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進展的必要條件。 〔1〕現(xiàn)在擠塑機通常用的是電加熱分為電阻加熱和感應加熱加熱片裝于機身機脖機頭各局部。加熱裝置由外部加熱筒內的塑料，使之升溫，以到達工藝操作所需要的溫度。 〔2〕冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設置的具體說是為了排解螺桿旋轉的剪切摩擦產生的多余熱量以避開溫度過高使塑料分解焦燒或定型困難機筒冷卻分為水冷與風冷兩種一般中小型擠塑機承受風冷比較適宜大型則多承受水冷或兩種形式結合冷卻；螺桿冷卻主要承受中心水冷目的是增加物料固體輸送率穩(wěn)定出膠量同時提高產品質量；但在料斗處的冷卻一是為了加強對固體物料的輸送作用防止因升溫使塑料粒發(fā)粘堵塞料口，二是保證傳動局部正常工作。二、 關心設備塑料擠出機組的輔機主要包括放線裝置、校直裝置、預熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計米器、火花試驗機、收線裝置。擠出機組的用途不同其選配用的關心設備也不盡一樣。如還有切斷器、吹干器、印字裝置等。 校直裝置：塑料擠出廢品類型中最常見的一種是偏心而線芯各種型式的彎曲則是產生絕緣偏心的重要緣由之一在護套擠出中護套外表的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的因此各種擠塑機組中的校直裝置是必不行少。校直裝置的主要型式有：滾筒式〔分為水平式和垂直式滑輪式〔分為單滑輪和滑輪組；絞輪式，兼起拖動、校直、穩(wěn)張力等多種作用；壓輪式〔分為水平式和垂直式〕等。 預熱裝置：纜芯預熱對于絕緣擠出和護套擠出都是必要的。對于絕緣層尤其是薄層絕緣不能允許氣孔的存在線芯在擠包前通過高溫預熱可以徹底去除外表的水份、油污。對于護套擠出來講，其主要作用在于烘干纜芯，防止由于潮氣〔或繞包墊層的濕氣的作用使護套中消滅氣孔的可能預熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內壓力的作用在擠塑料過程中預熱可消退冷線進入高溫機頭在模口處與塑膠接觸時形成的懸殊溫差，避開塑膠溫度的波動而導致擠出壓力的波動，從而穩(wěn)定擠出量保證擠出質量。擠塑機組中均承受電加熱線芯預熱裝置要求有足夠的容量并保證升溫快速使線芯預熱和纜芯烘干效率高。預熱溫度受放線速度的制約，一般與機頭溫度相仿即可。 冷卻裝置：成型的塑料擠包層在離開機頭后應馬上進展冷卻定型否則會在重力的作用下發(fā)生變形冷卻的方式通常承受水冷卻，并依據(jù)水溫不同分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻，急冷對塑料擠包層定型有利但對結晶高聚物而言因驟熱冷卻易在擠包層組織內部殘留內應力，導致使用過程中產生龜裂，一般PVC塑膠層承受急冷。緩冷則是為了削減制品的內應力，在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水，使制品漸漸降溫定型，對PE、PP的擠出就承受緩冷進展，即經(jīng)過熱水、溫水、冷水三段冷卻。三、掌握系統(tǒng)測量三、掌握系統(tǒng)1. 擠塑機主機的溫度掌握系統(tǒng)，主要由電器、儀表和執(zhí)行機構〔即掌握屏和操作臺〕組成。其主要作用是：掌握和調整主輔機的拖動電機輸出符合工藝要求的轉速和功率并能使主輔機協(xié)調工作檢測和調整擠塑機中塑料的溫度、壓力、流量；實現(xiàn)對整個機組的掌握或自動掌握。 擠出機組的電氣掌握大致分為傳動掌握和溫度掌握兩大局部實現(xiàn)對擠塑工藝包括溫度壓力螺桿轉數(shù)、螺桿冷卻、機筒冷卻、制品冷卻和外徑的掌握，以及牽引速度、整齊排線和保證收線盤上從空盤到滿盤的恒張力收線掌握。1. 擠塑機主機的溫度掌握電線電纜絕緣和護套的塑料擠出是依據(jù)熱塑性塑料熱器加熱的開與關，又要考慮螺桿的擠出熱量外溢的因素予以冷卻，要有有效的冷卻設施。并要求正確合理確實定測量元件熱電偶的位置和安裝方法各段的實際溫度。以及要求溫控儀表的精度與系統(tǒng)協(xié)作好，使整個主機溫度掌握系統(tǒng)的波動穩(wěn)定度到達各種塑料的擠出溫度的要求。擠塑機的壓力掌握為了反映機頭的擠出狀況，需要檢測擠出時的機頭壓力，由于國產擠塑機沒有機頭壓力傳感器，一般是對螺桿擠出后推力的測量替代機頭壓力的測量，螺桿負荷表〔電流表或電壓表〕能正確反映擠出壓力的大小。擠出壓力的波動，也是引則應堅決停機，不但可以避開廢品的增多，更能預防事故的發(fā)生。通過檢測的壓力表讀數(shù)，就可以知道塑料在擠出時的壓力狀態(tài)，一般取后推力極限值報警掌握。4. 外徑的掌握螺桿轉速的掌握螺桿轉速的調整與穩(wěn)定是主機傳動的重要工藝要求之一螺螺桿和牽引線速度可通過操作臺上相應儀表反映出來，擠出時應親熱觀看，確保優(yōu)質高產。4. 外徑的掌握〔纜芯〕測量掌握則綜合反映上述掌握的精度和水平的轉速，訂正外徑超差。5. 收卷要求的張力掌握力要求，期望收排線裝置有貯線張力調整機構，或在電氣上考慮恒線速度系統(tǒng)和恒張力系統(tǒng)的收卷等等。5. 收卷要求的張力掌握擠出機分類6. 整機的電氣自動化掌握這是實現(xiàn)高速擠誕生產線應具備的工藝掌握要求，主要是：開機溫度聯(lián)鎖；工作壓力保護與聯(lián)鎖；擠出、牽引兩大部件傳動的比例同步掌握；收跟蹤的掌握。擠出機分類6. 整機的電氣自動化掌握按數(shù)量分：無螺桿、單螺桿、雙螺桿 按空間位置：臥式和立式 按螺桿轉速：一般高速和超高速 可否排氣排氣式和非排氣式 按裝配構造整體式和分開式最常用臥式單螺桿非排氣式整體式擠出機擠出機的主要零部件擠出機的主要零部件單螺桿擠出機技術參數(shù)和型號一、螺桿1、評價螺桿性能的標準和設計螺桿應考慮的因素 1〕評價螺桿性能標準 ①塑化質量：必需滿足質量要求。制品質量與機頭、輔機有關，但與螺桿的塑化質量關系更大，如溫度不均、軸向壓力波動、徑向溫度大、染色等分散不均勻，這都直接影響制品質量。 ②產量：在保證質量前提下，通過機頭擠出量。好的螺桿，應具有高的塑化力量 ③名義比功率單耗：每擠1Kg塑料消耗的產量即P/〔功/產量，保證質量下，單耗越少越好。 ④適應性：對加工不同塑料、匹配不同機頭和不同制品的適應力量但一般適應性強往往塑化效率低。 ⑤制造難易必需易制造本錢低 2〕設計螺桿應考慮 ①物料特性及加工時的幾何外形、尺寸、溫度狀況。由于不同物料物理特性不同，因此加工性能不同，對螺桿構造和幾何參數(shù)有不同要求。 ②口模的幾何形式和機頭阻力特性。螺桿外形要與他們相匹配。 料筒的構造形式和加熱冷卻狀況。如在加料段料筒內壁加工出錐度和縱向溝槽并冷卻則提高固體輸送效率螺桿在設計時應考慮提高熔融速率均化力量使之與加料段輸送相匹配。 ③螺桿轉速 ④擠出機用途：作混煉、造粒和喂料等作用，螺桿構造有所不同 2、常規(guī)全螺紋三段螺桿設計指螺桿由加料段壓縮段均化段三段螺紋組成其擠出過程完全依靠螺紋的形式來完成的一種螺桿。 1〕螺桿類型確定 按螺槽深度從加料段較深向均化段較淺的過渡狀況分： ①漸變型：螺槽深度變化在較長距離漸漸變淺。用于無定型、熱敏性塑料加工、也可用結晶型。 ②突變型：用于熔點突變、粘度低的塑料。如PA、PE、PP，不適于PVC等熱敏性塑料 2〕螺桿直徑 已經(jīng)標準化，其大小一般依據(jù)所加工制品的斷面尺寸、加工塑料種類、所需擠出量確定 3〕螺桿長徑比L/Db 長徑比越大，則塑料在料筒中停留時間越長，塑化更充分、均勻，以保證制品質單螺桿擠出機技術參數(shù)和型號一、螺桿擠出成型工藝1、單螺桿擠出機技術參數(shù)螺桿直徑Db：指大徑，系列標準20、30、45、65、90、120、150、165、200、250、300