沖壓與塑料成型-第五章-塑料擠出機(jī)

第五章塑料擠出機(jī)

5.1概述學(xué)習(xí)擠出機(jī)的工作原理、構(gòu)成了解擠出機(jī)的分類和主要技術(shù)參數(shù)掌握擠出機(jī)的型號規(guī)定了解液壓機(jī)的工作原理、特點(diǎn)及各種分類方法。2023/11/25.1.1擠出成型的特點(diǎn)擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑，它是在擠出機(jī)中通過加熱、加壓而使物料以流動狀態(tài)連續(xù)通過口模成型的方法。2023/11/2擠出成型發(fā)展歷史：

1845年R.Brooman申請關(guān)于擠出成型的以古塔波膠為包覆層的電線的專利。該擠出機(jī)是柱塞式的。

1879年英國人M.Gray取得第一個采用阿基米德螺線式螺桿擠出機(jī)專利。

1935年德國機(jī)械制造商PaulTroestar生產(chǎn)出用于熱塑性塑料的擠出機(jī)。

1939年他們把塑料擠出機(jī)發(fā)展到了一個現(xiàn)階段——現(xiàn)代單螺桿擠出機(jī)階段。2023/11/2擠出成型的特點(diǎn)：①應(yīng)用范圍廣。②生產(chǎn)過程連續(xù)。③生產(chǎn)效率高。④投資少、收效快。2023/11/2擠出成型的應(yīng)用：擠出成型法主要用于熱塑性塑料的成型，也可用于某些熱固性塑料。擠出的制品都是連續(xù)的型材，如管、棒、絲、板、薄膜、電線電纜包覆層等。此外，還可用于塑料的混合、塑化造粒、著色、摻合等。2023/11/2擠出成型的應(yīng)用：擠出成型在聚合物加工中占據(jù)了重要位置。完全使用或在工藝中含有擠出過程的塑料制品的生產(chǎn)約占熱塑性塑料制品總量的一半。擠出成型制品在農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、石油化工、機(jī)械制造、醫(yī)療器械、汽車、電子、航空航天等領(lǐng)域都有應(yīng)用。2023/11/2圖5-1擠出成型產(chǎn)品2023/11/25.1.2擠出機(jī)的工作原理及組成通常擠出成形過程包括三個階段：塑化擠出成形冷卻定形2023/11/2擠出機(jī)工作過程如下：塑料從料斗進(jìn)入擠出機(jī)，在螺桿的轉(zhuǎn)動作用下將其向前輸送，塑料在向前移動的過程中，受到料筒的加熱、螺桿的剪切和壓縮作用使塑料熔融，并實(shí)現(xiàn)由玻璃態(tài)、高彈態(tài)及粘流態(tài)的三態(tài)變化。在加壓的情況下，使處于粘流態(tài)的塑料通過具有一定的形狀的口模而成為截面與口模形狀相仿的連續(xù)體。然后冷卻定型為玻璃態(tài)，得到所需的制件。2023/11/2圖5-2擠出成型工作原理2023/11/2擠出機(jī)組各部分組成：主機(jī)輔機(jī)控制系統(tǒng)2023/11/2一、主機(jī)擠出系統(tǒng)：主要由螺桿和料筒組成，是擠出機(jī)的關(guān)鍵部分。塑料通過擠出系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立的壓力下，被螺桿連續(xù)地定量定壓定溫地擠出機(jī)頭。傳動系統(tǒng)：驅(qū)動螺桿，使螺桿獲得在工作過程中所需要的扭矩和轉(zhuǎn)速，由各種大小齒輪、傳動軸、軸承及電動機(jī)組成。加熱冷卻系統(tǒng)：對料筒(或螺桿)進(jìn)行加熱和冷卻，以保證成型過程在工藝要求的溫度范圍內(nèi)完成。2023/11/2二、輔機(jī)機(jī)頭（口模）：它是制件成型的主要部件，熔融塑料通過它獲得一定的幾何截面和尺寸。定型裝置：它的作用是將從機(jī)頭中擠出的塑料的既定形狀穩(wěn)定下來，對其進(jìn)行精整，從而得到更為精確的截面形狀、尺寸和光亮的表面。冷卻裝置：由定型裝置出來的塑料在此得到充分的冷卻，獲得最終的形狀和尺寸。2023/11/2牽引裝置：其作用為均勻地牽引制件，并對制件的截面尺寸進(jìn)行控制，使擠出過程穩(wěn)定地進(jìn)行。切割裝置：其作用是將連續(xù)擠出的制件切成一定的長度或?qū)挾?。卷取裝置：其作用是將軟制件（薄膜、軟管、單絲）卷繞成卷。2023/11/2作用：控制擠出機(jī)組的主機(jī)、輔機(jī)的拖動電動機(jī)，驅(qū)動液壓泵、液壓缸（或汽缸）和其他各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其滿足工藝所要求的轉(zhuǎn)速和功率，并保證主輔機(jī)能協(xié)調(diào)的運(yùn)行，檢測、控制主輔機(jī)的溫度、壓力、流量和制件的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)整個擠出機(jī)組的自動控制。三、控制系統(tǒng)2023/11/25.1.3擠出機(jī)的分類一、按擠出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)螺桿式擠出機(jī)根據(jù)螺桿數(shù)目多少，又可以分為單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、多螺桿擠出機(jī)。

根據(jù)螺桿在擠出機(jī)中的空間位置，又可以分為臥式擠出機(jī)和立式擠出機(jī)。柱塞式擠出機(jī)2023/11/2二、按擠出機(jī)的裝配結(jié)構(gòu)分開式擠出機(jī)整體式擠出機(jī)——結(jié)構(gòu)緊湊，需機(jī)械加工的零件數(shù)目少，占地面積小，是普遍通用的結(jié)構(gòu)類型。2023/11/2三、按擠出機(jī)加工中是否排氣非排氣式擠出機(jī)排氣式擠出機(jī)——可排出物料中的水分、溶劑、不凝氣體等。2023/11/2圖5-3單螺桿擠出機(jī)2023/11/2圖5-4臥式單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)圖1、機(jī)頭連接法蘭2、過濾板3、冷卻水管4、加熱器5、螺桿6、料筒7、液壓泵8、測速電動機(jī)9、推力軸承10、料斗11、減速箱12、螺桿冷卻裝置2023/11/2圖5-5錐形雙螺桿塑料擠出機(jī)2023/11/2圖5-6雙螺桿擠出機(jī)1、機(jī)頭連接器2、分流板3、料筒4、加熱器5、螺桿6、加料器7、料斗8、加料器傳動機(jī)構(gòu)9、推力軸承10、減速器11、電動機(jī)2023/11/2圖5-7聚合物動態(tài)三螺桿擠出機(jī)2023/11/2圖5-8三螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)——“一”字排列的不等徑不等長三螺桿圖5-9三螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)——三角形排列的三螺桿2023/11/2圖5-11立式擠出機(jī)結(jié)構(gòu)1、料斗2、螺桿3、料筒4、機(jī)頭5、傳動裝置6、機(jī)座圖5-10立式擠出機(jī)2023/11/2圖5-12膠管管材柱塞擠出機(jī)圖5-13柱塞式擠出機(jī)1、壓縮空氣2、加料螺桿3、攪拌器4、液壓缸5、柱塞桿6、柱塞頭7、絕熱層8、加熱9、加熱器支承管10、模管11、制件12、冷卻水13、熱電偶2023/11/2圖5-14單螺桿塑料排氣擠出機(jī)2023/11/25.1.4單螺桿擠出機(jī)的技術(shù)參數(shù)與型號一、單螺桿擠出機(jī)的技術(shù)參數(shù)螺桿直徑Ds：指螺桿的外徑，單位為mm。螺桿長徑比L/Ds：其中L為螺桿的工作部分長度，Ds為螺桿直徑。螺桿的轉(zhuǎn)速范圍：Nmax～Nmin，單位為r/min。驅(qū)動電動機(jī)功率：P，單位為kW。2023/11/2料筒加熱段數(shù)：B。料筒加熱功率：Pe，單位為kW。擠出機(jī)生產(chǎn)率：Q，單位為kg/h。機(jī)器的中心高：H，指螺桿中心線到地面的高度，單位為mm。機(jī)器的外形尺寸：長、寬、高，單位為mm。2023/11/2二、塑料擠出機(jī)的型號擠出機(jī)的型號按類、組、型分類編制，分別用類、組、型別名稱中有代表性的漢字拼音字頭字母表示。型號由基本型號和輔助型號兩部分組成。表示方法如下：圖5-15塑料擠出機(jī)型號表示方法2023/11/2輔機(jī)型號表示方法：編寫輔機(jī)型號是利用主機(jī)型號第四項前加字母“F”，以示從屬該主機(jī)的輔機(jī)。當(dāng)配備多種輔機(jī)時，則采用輔機(jī)代號“F”后再加上設(shè)備特征字頭（用漢語拼音大寫字母表示）。圖5-16擠出機(jī)輔機(jī)機(jī)組2023/11/2型號示例：（1）SJ-150表示：螺桿直徑150mm，長徑比為20∶1的塑料擠出機(jī)。與SJ-150相配的輔機(jī)SJ-FMl700，表示上吹法，牽引輥筒工作長度為1700mm的塑料吹塑薄膜輔機(jī)，其中FM為輔機(jī)代號。2023/11/2型號示例：（2）SJF-65×30表示：螺桿直徑150mm，長徑比為20∶1的塑料擠出機(jī)。

S——塑料（類別）

J——擠出機(jī)（組別）

F——發(fā)泡(品種)

65×30——螺桿直徑65(mm),長徑比30：1（規(guī)格參數(shù)）2023/11/2

5.2擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)擠出機(jī)的關(guān)鍵零部件：螺桿、料筒、加料裝置、加熱和冷卻系統(tǒng)等的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)掌握擠出機(jī)各種變形結(jié)構(gòu)的用途2023/11/25.2.1螺桿螺桿是擠出機(jī)的心臟，是擠出機(jī)的關(guān)鍵部件，螺桿的性能好壞，決定了一臺擠出機(jī)的生產(chǎn)率、塑化質(zhì)量、填加物的分散性、熔體溫度、動力消耗等。圖5-17螺桿2023/11/2一、螺桿的分段1、塑料及塑料三態(tài)塑料有熱固性和熱塑性二大類，熱固性塑料成型固化后，不能再加熱熔融成型。而熱塑性塑料成型后的制品可再加熱熔融成型其它制品。熱塑性塑料隨著溫度的改變，產(chǎn)生玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三態(tài)變化，隨溫度重復(fù)變動，三態(tài)產(chǎn)生重復(fù)變化。2023/11/2三態(tài)中聚合物熔體不同的特征：玻璃態(tài)——塑料呈現(xiàn)為剛硬固體；熱運(yùn)動能小，分子間力大，形變主要由鍵角變形所貢獻(xiàn)；除去外力后形變瞬時恢復(fù)，屬于普彈形變。高彈態(tài)——塑料呈現(xiàn)為類橡膠物質(zhì)；形變由鏈段取向引起大分子構(gòu)象舒展作出的貢獻(xiàn)，形變值大；除去外力后形變可恢復(fù)但有時間依賴性，屬于高彈形變。粘流態(tài)——塑料呈現(xiàn)為高粘性熔體；熱能進(jìn)一步激化了鏈狀分子的相對滑移運(yùn)動；形變不可逆，屬于塑性形變。2023/11/2塑料加工與塑料三態(tài)：塑料玻璃態(tài)時可切削加工。高彈態(tài)時可拉伸加工，如拉絲紡織、擠管、吹塑和熱成型等。粘流態(tài)時可涂復(fù)、滾塑和注塑等加工。當(dāng)溫度高于粘流態(tài)時，塑料就會產(chǎn)生熱分解，當(dāng)溫度低于玻璃態(tài)時塑料就會產(chǎn)生脆化。當(dāng)塑料溫度高于粘流態(tài)或低于玻璃態(tài)趨向時，均使熱塑性塑料趨向嚴(yán)重的惡化和破壞，所以在加工或使用塑料制品時要避開這二種溫度區(qū)域。2023/11/22、三段式螺桿塑料在擠出機(jī)中存在三種物理狀態(tài)——玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)的變化過程，每一狀態(tài)對螺桿結(jié)構(gòu)要求不同。為適應(yīng)不同狀態(tài)的要求，通常將擠出機(jī)的螺桿分成三段：

加料段L1(又稱固體輸送段)

熔融段L2(稱壓縮段)

均化段L3(稱計量段)這就是通常所說的三段式螺桿。塑料在這三段中的擠出過程是不同的。2023/11/2圖5-18普通三段式螺桿加料段熔融段均化段2023/11/2（1）加料段加料段由加料區(qū)和固體輸送區(qū)所組成。塑料由料斗進(jìn)入料筒后。隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動及料筒內(nèi)壁和螺桿表面的摩擦作用，將充滿螺槽的松散固體或粉末粒子向前輸送并壓實(shí)。2023/11/2加料段螺桿的主要參數(shù)：螺旋升角ψ一般取17°～20°。螺槽深度H1，是在確定均化段螺槽深度后，再由螺桿的幾何壓縮比ε來計算。加料段長度L1由經(jīng)驗公式確定：對非結(jié)晶型高聚物L(fēng)1＝(10%～20%)L對于結(jié)晶型高聚物L(fēng)1＝(60%～65%)L2023/11/2（2）熔融段熔融段的作用是壓實(shí)、熔融物料，使包圍在塑料內(nèi)的空氣壓回到加料口處排出（或經(jīng)排氣口排出），并改善塑料的熱傳導(dǎo)性能。當(dāng)塑料從加料段得到初步的壓實(shí)，再進(jìn)入熔融段后，隨著塑料繼續(xù)被推向前進(jìn)方向，由于螺槽逐漸變淺，以及過濾網(wǎng)、分流板和機(jī)頭的阻力，在塑料中形成了很高的壓力，把塑料壓得很密實(shí)。同時，在料筒外熱和螺桿、料筒對物料的混合、剪切作用所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦熱的作用下，塑料的溫度不斷升高。隨著物料的向前輸送，熔融的塑料量逐漸增多，而未熔融的物料量逐漸減少，大約在壓縮段的結(jié)束處，全部塑料熔融而轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)。2023/11/2熔融段螺桿的主要參數(shù)：壓縮比ε：一般指幾何壓縮比，它是螺桿加料段第一個螺槽容積和均化段最后一個螺槽容積之比。ε=(Ds-H1)H1/(Ds-H3)≈H1/H3

式中，H1——加料段第一個螺槽的深度H3——均化段最后一個螺槽的深度熔融段長度L2由經(jīng)驗公式確定：對非結(jié)晶型高聚物L(fēng)2＝55％～65％L對于結(jié)晶型高聚物L(fēng)2＝(1～4)Ds2023/11/2（3）均化段塑料經(jīng)過熔融段，至末端處轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，各點(diǎn)處的溫度并不相同。該段的作用是將來自壓縮段的已熔物料定量定壓定溫地擠到機(jī)頭中去。均化段螺桿的重要參數(shù)：螺槽深度H3由經(jīng)驗公式確定H3＝(0.02～0.06)Ds長度L3由下式確定L3＝(20%～25%)L2023/11/2根據(jù)熔體輸送理論，熔體在螺桿均化段的流動有四種形式，熔融物料在螺槽中的流動是這四種流動的組合：正流——塑料熔體在料筒和螺桿間沿著螺槽方向朝機(jī)頭方向的流動。逆流——流動方向與正流相反，由機(jī)頭、多孔板、過濾板等阻力引起的壓力梯度所造成。橫流——熔體沿著垂直于螺紋壁方向的流動，影響擠出過程中熔體的混合和熱交換作用。漏流——由于壓力梯度在螺桿與料筒間隙處形成的倒流，沿螺桿軸向方向。2023/11/2二、普通螺桿的結(jié)構(gòu)常規(guī)全螺紋三段螺桿按其螺紋升程和螺槽深度的變化，可分為三種形式：等距變深螺桿等深變距螺桿變深變距螺桿2023/11/21、等距變深螺桿等距變深螺桿從螺槽深度變化的快慢可分為兩種形式：①等距漸變螺桿：從加料段開始至均化段的最后一個螺槽的深度是逐漸變淺的螺桿。在較長的熔融段上，螺槽深度是逐漸變淺的。②等距突變螺桿：即加料段和均化段的螺槽深度不變，在熔融段處的螺槽深度突然變淺的螺桿。2023/11/22、等距變深螺桿等深變距螺桿是指螺槽深度不變，螺距從加料段第一個螺槽開始至均化段末端是從寬漸變窄的。等深變距螺桿的特點(diǎn)是由于螺槽等深，在加料口位置上的螺桿截面積較大，有足夠的強(qiáng)度，有利于增加轉(zhuǎn)速，從而可提高生產(chǎn)率。但螺桿加工較困難，熔料倒流量較大，均化作用差，較少采用。2023/11/23、變距變深螺桿變深變距螺桿是指螺槽深度和螺紋升角從加料段開始至均化末端都是逐漸變化的，即螺紋升程從寬逐漸變窄，螺槽深度由深逐漸變淺的螺桿。該螺桿具有前面兩種螺桿的特點(diǎn)，但機(jī)械加工較困難，目前較少采用。2023/11/2三、螺桿頭部結(jié)構(gòu)螺桿頭部的形狀和幾何尺寸，決定了物料能否平衡的從螺桿進(jìn)入機(jī)頭，能否避免滯流，以免局部物料受熱時間過長而產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象等。不同形狀的螺桿頭，在擠塑過程中，塑料從螺桿進(jìn)入機(jī)頭時的流動方式也不同。2023/11/2圖5-19常見的螺桿頭部結(jié)構(gòu)2023/11/2四、螺桿材料螺桿是擠出機(jī)的關(guān)鍵部件，作為螺桿的材料必須具備耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、高強(qiáng)度等特性，同時還應(yīng)具有切削性能好、熱處理后殘余應(yīng)力小、熱變形小等特點(diǎn)。2023/11/2對于擠出機(jī)螺桿的材料，具體有如下幾點(diǎn)要求：①力學(xué)性能高。要有足夠的強(qiáng)度，以適應(yīng)高溫、高壓的工作條件，提高螺桿的使用壽命。②機(jī)械加工性能好。要有較好的切削加工性能和熱處理性能。③耐腐蝕和抗磨性能好。④取材容易。2023/11/2我國常用的螺桿材料有45鋼、40Cr、氮化鋼、38CrMoAL等。45鋼機(jī)械加工性能好，價格便宜，但耐腐蝕、耐磨損能力差。38CrMoAL綜合性能較好，應(yīng)用廣泛。為了提高螺桿的耐腐蝕、耐磨損能力，可以采用高強(qiáng)度的耐磨耐腐蝕合金鋼，如34CrALNi、31CrMol2等；或采用螺桿表面噴涂強(qiáng)化的方法。2023/11/2常規(guī)全螺棱三段式螺桿存在的問題：熔融段同時有固體床和熔池同居一個螺槽中，熔池不斷增寬，固體床逐漸變窄，從而減少了固體床于機(jī)筒壁的接觸面積，減少了機(jī)筒壁直接傳給固體床的熱量，降低了熔融效率，致使擠出量不高；壓力波動、溫度波動和產(chǎn)量波動大；不能很好適應(yīng)一些特殊塑料的加工進(jìn)行混煉、著色等工藝。五、新型螺桿2023/11/2對此類問題常用的處理方法：加大長徑比；提高螺桿轉(zhuǎn)速；加大均化段的螺槽深度；采用新型螺桿結(jié)構(gòu)，主要有：2023/11/2為了克服常規(guī)螺桿存在的缺點(diǎn)，人們創(chuàng)造了一些新型螺桿，主要包括：分離型螺桿屏障型螺桿銷釘螺桿組合螺桿2023/11/21、分離型螺桿在壓縮段增設(shè)一條副螺紋，克服了常規(guī)螺桿中固體床和熔體共存一個螺槽中所產(chǎn)生的缺點(diǎn)，將熔融物料和未熔物料盡早分離，從而促進(jìn)了未熔物料的熔融。這種螺桿塑化效率高，塑化質(zhì)量好。由于沒有固體床解體，產(chǎn)量波動、壓力波動和溫度波動都比較小，并具有排氣性能好、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較廣。2023/11/22、屏障螺桿在普通螺桿的某一部位設(shè)置屏障段，使未熔的固體不能通過，并促使固體熔融的一種螺桿。這種螺桿通過剪切作用和渦流的混合作用，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⑦M(jìn)行熱交換，使物料熔融均化，并且徑向溫差小，產(chǎn)量、質(zhì)量都比常規(guī)螺桿好。2023/11/23、銷釘螺桿物料流經(jīng)過銷釘時，銷釘將固體料或未徹底熔融的料分成許多細(xì)小料流，這些料流在兩排銷釘間較寬位置又匯合，經(jīng)過多次匯合分離，物料塑化質(zhì)量得以提高。銷釘設(shè)置在熔融區(qū)，排列形狀有人字形、環(huán)形等，銷釘形狀有圓柱形、菱形、方形等。由于銷釘將熔料多次分割分流，增加了對物料的混煉、均化和添加劑的分散性。另外，由于固體碎片在熔融的過程中不斷從熔體中吸收熱量，有可能降低熔料溫度，故可獲得低溫擠出。2023/11/24、組合螺桿由帶加料段的螺桿本體和各種不同職能的螺桿元件如輸送元件、混煉元件和剪切元件等組成。改變這些元件的種類、數(shù)量、和組合順序，可以得到各種特性的螺桿，以適應(yīng)不同物料和不同制件的加工要求，并找出最佳工作條件。這種螺桿適應(yīng)性強(qiáng)，易獲得最佳工作條件，在一定程度上解決了萬能與專用的矛盾，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。但設(shè)計復(fù)雜，組合元件之間拆裝較麻煩，在直徑較小的螺桿上實(shí)現(xiàn)有困難。2023/11/2圖5-20分離型螺桿及其結(jié)構(gòu)2023/11/2圖5-21分離型螺桿與屏障型螺桿的對比2023/11/2圖5-22銷釘螺桿及其分流作用2023/11/2圖5-23組合螺桿及其混合元件2023/11/2不允許在沒有加塑料時螺桿空轉(zhuǎn)。定期清洗螺桿。在清洗螺桿時，要把螺桿墊平墊穩(wěn)，不允許螺桿轉(zhuǎn)動，以免螺桿損傷。清洗時嚴(yán)禁使用金屬器械砸撞螺桿。嚴(yán)禁將金屬物品加入機(jī)筒內(nèi)，以免損傷螺桿。溫度過低或加溫溫度未達(dá)到工藝溫度下限時，嚴(yán)禁起動螺桿。使用螺桿冷卻水時，當(dāng)溫度下降明顯且較低時，應(yīng)停止水冷，并做到停機(jī)必須停水。六、螺桿的維護(hù)保養(yǎng)2023/11/25.2.2料筒料筒的結(jié)構(gòu)形式關(guān)系到熱量傳遞的穩(wěn)定性和均勻性，并影響固體輸送效率。同時，料筒的機(jī)械加工性能和使用壽命也影響到整個擠出系統(tǒng)的工作性能。2023/11/2一、料筒的結(jié)構(gòu)料筒在結(jié)構(gòu)上存在著三種形式：整體式料筒組合料簡雙金屬料筒2023/11/21、整體式料筒加工方法——在整體材料上加工出來。優(yōu)點(diǎn)——容易保證較高的制造精度和裝配精度，可以簡化裝配工作，料筒受熱均勻，應(yīng)用較多。缺點(diǎn)——由于料筒長度大，加工要求較高，對加工設(shè)備的要求也很嚴(yán)格。料筒內(nèi)表面磨損后難以修復(fù)。2023/11/22、組合式料筒加工方法——將料筒分幾段加工，然后各段用法蘭或其他形式連接起來。優(yōu)點(diǎn)——加工簡單，便于改變長徑比，多用于需要改變螺桿長徑比的情況。缺點(diǎn)——對加工精度要求很高，由于分段多，難以保證各段的同軸度，法蘭連接處破壞了料筒加熱的均勻性，增加了熱量損失，加熱冷卻系統(tǒng)的設(shè)置和維修也較困難。2023/11/23、雙金屬料筒加工方法——在一般碳素鋼或鑄鋼的基體內(nèi)部鑲或鑄一層合金鋼材料。它既能滿足料筒對材質(zhì)的要求，又能節(jié)省貴重金屬材料。①襯套式料筒：料筒內(nèi)配上可更換的合金鋼襯套。節(jié)省貴重金屬，襯套可更換，提高了料筒的使用壽命。但其設(shè)計、制造和裝配都較復(fù)雜。②澆鑄式料筒：在料筒內(nèi)壁上離心澆鑄一層大約2mm厚的合金，然后用研磨法得到所需要的料筒內(nèi)徑尺寸。合金層與料筒的基體結(jié)合得很好，且沿料筒軸向長度上的結(jié)合較均勻，既沒有剝落的傾向，又不會開裂，還有極好的滑動性能，耐磨性高，使用壽命長。2023/11/24、IKV料筒（1）料筒加料段內(nèi)壁開設(shè)縱向溝槽為了提高固體輸送率，由固體輸送理論知，一種方法就是增加料筒表面的摩擦系數(shù)，還有一種方法就是增加加料口處的物料通過垂直于螺桿軸線的橫截面的面積。在料筒加料段內(nèi)壁開設(shè)縱向溝槽和將加料段靠近加料口處的一段料筒內(nèi)壁做成錐形就是這兩種方法的具體化。2023/11/2（2）強(qiáng)制冷卻加料段料筒為了提高固體輸送量，還有一種方法。就是冷卻加料段料筒，目的是使被輸送的物料的溫度保持在軟化點(diǎn)或熔點(diǎn)以下，避免熔膜出現(xiàn)，以保持物料的固體摩擦性質(zhì)。采用上述方法后，輸送效率由0.3提高到0.6，而且擠出量對機(jī)頭壓力變化的敏感性較小。2023/11/2圖5-24整體式料筒圖5-25組合式料筒2023/11/2圖5-26雙金屬螺桿、雙金屬料筒2023/11/2二、料筒的材料料筒必須采用優(yōu)質(zhì)的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和高強(qiáng)度的材料制成。同時，還應(yīng)當(dāng)具備較好的機(jī)械加工性能和熱處理性能。常用的材料有45鋼、40Cr、38CrMoAl以及鑄鋼和球墨鑄鐵。2023/11/2三、料筒加料口的結(jié)構(gòu)與開設(shè)位置加料口的結(jié)構(gòu)必須與物料的形狀相適應(yīng)，應(yīng)使物料能從料斗或加料器中自由地、高效地加入料筒而不產(chǎn)生“架橋”中斷現(xiàn)象。設(shè)計時還應(yīng)當(dāng)考慮到加料口是否適于設(shè)置加料裝置，是否有利于清理，是否便于在此段設(shè)置冷卻系統(tǒng)。2023/11/2加料口的結(jié)構(gòu)形式很多，如圖5-28所示為其中較典型的幾種形式。(a)多見于早年的擠出機(jī)，適于帶狀料，不適于粒料和粉料。(b)、(d)、(f)為常用的加料口，其中(b)的右側(cè)壁有一傾斜角度(一般為7°～15°或更大些)，(d)、(f)的左側(cè)壁設(shè)計成垂直面，并向中心線偏移1/4內(nèi)徑，不論對粉料、粒料還是帶狀料都能很好地適應(yīng)，因此用得最廣。(c)、(e)結(jié)構(gòu)在簡易擠出機(jī)上用得較多。

加料口的形狀俯視時多為矩形，其長邊平行于料筒軸線，長度為螺桿直徑的1/3～1/8倍。圓形加料口主要用于設(shè)置機(jī)械攪拌器強(qiáng)制加料的場合。2023/11/2圖5-27常見的幾種新型料筒形式圖5-28加料口斷面形狀2023/11/2四、料筒與機(jī)頭的連接形式鉸鏈螺栓連接螺釘連接剖分連接冕形螺母連接2023/11/2圖5-29機(jī)頭與料筒的連接形式2023/11/25.2.3分流板和過濾網(wǎng)作用：使料流流經(jīng)口模和螺桿頭之間的過渡區(qū)時由原來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動，阻止未熔融的粒子進(jìn)入口模，濾去金屬雜質(zhì)。提高熔體壓力，使制件密實(shí)。圖5-30口模和螺桿頭之間的過渡區(qū)2023/11/2分流板：形式——分流板用不銹鋼制成，有各種形式，目前使用較多的是平板式分流板，這種形式結(jié)構(gòu)簡單、制造容易?？籽鄯植肌籽鄣姆植荚瓌t是使料流流過它時流速均勻。中間的孔分布疏，邊緣的孔分布較密；或中間孔的直徑小，邊緣孔的直徑大。每一小孔的直徑為3～7mm，孔眼的總面積約為分流板總面積的30%～50%。分流板厚度——由擠出機(jī)的尺寸及分流板承受的壓力而定。根據(jù)經(jīng)驗，厚度取料筒內(nèi)徑的20%左右?？椎缿?yīng)光滑無死角，為便于清除物料，孔道進(jìn)料端要倒出斜角。2023/11/2過濾網(wǎng)：當(dāng)制件質(zhì)量要求高，或者需要較高的壓力時，要放置過濾網(wǎng)。過濾網(wǎng)一般為20～120目，1～5層。具體數(shù)據(jù)根據(jù)塑料性能、制件要求來選。如果用多層過濾網(wǎng)，可將細(xì)的放在中間，兩邊放粗的。如果只有兩層，最好將粗的靠分流板放置，這樣可以支承細(xì)的過濾網(wǎng)，防止被料流沖破。2023/11/2圖5-32塑料擠出機(jī)過濾網(wǎng)圖5-31塑料擠出機(jī)分流板2023/11/25.2.4加料裝置一、料斗常用形式：圓錐形圓柱形—圓錐形矩形正方形圖5-33普通料斗1、料斗蓋2、視鏡3、活門2023/11/2料斗一般做成對稱形式。在料斗的側(cè)面開有視窗，以觀察料位及上料情況，料斗的底部有開合門，以停止和調(diào)節(jié)加料量。料斗上方加蓋子，防止灰塵、濕氣及雜質(zhì)落入。在選擇料斗材料時，最好用輕便、耐腐蝕和易加工材料，一般多用鋁板和不銹鋼板。料斗的容積要視擠出機(jī)的規(guī)格大小和上料方式而定。一般為擠出機(jī)1～1.5h的擠出量。2023/11/2上料方式有人工上料和自動上料兩種。自動上料主要有彈簧上料、鼓風(fēng)上料、真空上料、運(yùn)輸帶傳送上料等形式。一般情況下，小型擠出機(jī)用人工上料，大型擠出機(jī)用自動上料。二、上料2023/11/2三、加料方式的分類①重力加料：原理——物料依靠自身的重量進(jìn)入料筒，包括人工上料、彈簧上料、鼓風(fēng)上料。特點(diǎn)——結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但容易造成進(jìn)料不均勻，從而影響制件的質(zhì)量。它只適用于小規(guī)格的擠出機(jī)。2023/11/2圖5-34重力加料1、電動機(jī)2、支承板3、聯(lián)軸器4、料斗5、出料口6、彈簧7、軟管8、料箱9、旋風(fēng)分離器10、料斗11、加料器12、鼓風(fēng)機(jī)2023/11/2②強(qiáng)制加料：原理——在料斗中裝上能對物料施加外壓力的裝置，強(qiáng)制物料進(jìn)入擠出機(jī)料筒中。特點(diǎn)——能克服“架橋”現(xiàn)象，使加料均勻。加料螺旋由擠出機(jī)螺桿通過傳動鏈驅(qū)動，使其轉(zhuǎn)速與螺桿轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。能在加料口堵塞時啟動過載保護(hù)裝置，從而避免了加料裝置的損壞。圖5-35強(qiáng)制加料器1、螺桿2、料筒3、加料螺旋4、料斗5、錐齒輪6、彈簧7、手輪2023/11/25.2.5加熱冷卻系統(tǒng)目的和作用：使物料溫度適宜，保證塑料始終能在其加工工藝所要求的溫度范圍內(nèi)熔融，保證擠出成型得以進(jìn)行。特點(diǎn)和要求：料筒必須是分段加熱和冷卻，而溫度也必須是分段進(jìn)行控制。料筒分段加熱的長度通常每段為螺桿直徑的5～6倍。2023/11/2一、加熱系統(tǒng)擠出機(jī)的加熱方法有以下幾種形式：液體加熱蒸汽加熱電加熱遠(yuǎn)紅外線加熱應(yīng)用最多的是電加熱，蒸汽加熱很少應(yīng)用。2023/11/21、液體加熱（稱載體加熱）

原理——先將液體（水、油、聯(lián)苯等）加熱，再由液體加熱料筒。加熱介質(zhì)——塑化溫度低于200℃時，常用礦物油作加熱介質(zhì)；塑化溫度高于200℃時，用有機(jī)溶劑(聯(lián)苯)作加熱介質(zhì)。溫度控制——調(diào)節(jié)流量或改變液體溫度。特點(diǎn)——加熱均勻穩(wěn)定，不會產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象，溫度波動小。但加熱系統(tǒng)復(fù)雜，液體有燃燒的危險，有的液體還會分解出有毒氣體，應(yīng)用不廣泛。2023/11/22、電加熱

電加熱電阻加熱電感加熱帶狀加熱器鑄鋁加熱器陶瓷加熱器2023/11/2①帶狀加熱器：將電阻絲包在云母片中，外面再覆以鐵皮，安裝在料筒或機(jī)頭上。該加熱器體積小，尺寸緊湊，調(diào)整簡單，裝拆方便，韌性好，價格便宜。但易受損害，而且只能承受2～5W/cm的負(fù)荷，在500℃以上，云母會氧化。如果設(shè)置不當(dāng)，與料筒接觸不好，將影響加熱器的壽命及效率，導(dǎo)致料筒不規(guī)則過熱，會使加熱器本身過熱甚至損壞。圖5-36帶狀加熱器1、云母片2、電阻絲3.4、金屬包皮2023/11/2②鑄鋁加熱器：將電阻絲裝于金屬管中，并將管中填進(jìn)氧化鎂粉之類的絕緣材料，壓實(shí)后彎成一定形狀再鑄于鋁合金中。將兩半鑄鋁塊包在料筒上通電即可加熱。體積小、裝拆方便，節(jié)省材料。電阻絲可防氧化、防潮、防震、防爆、壽命長。傳熱效率很高。它可以承受5W/cm的負(fù)荷，最大加熱溫度為350～370℃。如果要求更高的加熱溫度，則可采用鑄鐵或鑄銅加熱器，以提高加熱裝置的耐久性。該加熱器的缺點(diǎn)是溫度波動大，制作較困難。圖5-37鑄鋁加熱器1、連接柱2、鋼管3、電阻絲4、氧化鎂粉5、鑄鋁外殼2023/11/2③陶瓷加熱器：將電阻絲穿過陶瓷塊，然后固定在鐵皮外殼中。它比用云母片絕緣的帶狀加熱器要牢固些。它能滿足現(xiàn)代工業(yè)中越來越高的工作溫度要求，也是可彎曲成多種用途加熱器；優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，壽命長、耐高溫、抗污染、絕緣性高。圖5-38陶瓷加熱器1、陶瓷塊2、鐵皮外殼2023/11/2④電感加熱器：通過電磁感應(yīng)而在料筒內(nèi)產(chǎn)生電的渦流，使料筒發(fā)熱而加熱料筒中塑料的一種加熱方法。它可以利用改變交流電的頻率來控制熱量產(chǎn)生的深度。感應(yīng)加熱預(yù)熱快，在料筒的徑向方向上的溫度梯度小。溫控方便靈敏，溫度穩(wěn)定性好。比電阻加熱器省電30%，而且加熱均勻，壽命長。但加熱溫度會受到感應(yīng)線包絕緣性能的限制，對成型溫度要求較高的塑料，特別是一些工程塑料不適合；而且徑向尺寸較大，裝卸不便；價格較貴。圖5-38感應(yīng)加熱器1、砂鋼片2、冷卻劑3、機(jī)箱4、感應(yīng)電流(機(jī)筒上)5、線圈2023/11/23、遠(yuǎn)紅外線加熱

原理——利用遠(yuǎn)紅外線輻射元件發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線被加熱物體所吸收，直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏訜崴芰?。特點(diǎn)——加熱效率比其他加熱方法高。遠(yuǎn)紅外線不需要通過介質(zhì)，可直接到達(dá)被加熱物體，能量損失小。加熱溫度均勻，有利于制件質(zhì)量的提高。因此遠(yuǎn)紅外線加熱是一種非常有前途的加熱方法。2023/11/2二、冷卻系統(tǒng)目的——避免物料過熱而分解，保證塑料在工藝要求的溫度條件下完成擠出成型過程，使成型過程順利進(jìn)行。擠出機(jī)一般在三個部位進(jìn)行冷卻：料筒螺桿料斗座2023/11/21、料筒冷卻料筒的冷卻方法有兩種，即風(fēng)冷和水冷。風(fēng)冷：主要采用空氣冷卻。此法比較柔和、均勻、干凈。但冷卻系統(tǒng)體積大、成本高，冷卻效果易受外界氣溫影響。如果鼓風(fēng)機(jī)質(zhì)量不好，易有噪聲。一般用于中小型擠出機(jī)。水冷：水冷法冷卻速度快，主要采用自來水。裝置簡單，但易造成急冷，而且水一般都未經(jīng)過軟化處理，水管容易出現(xiàn)結(jié)垢和銹蝕而降低冷卻效果或管道被堵塞、損壞等。2023/11/22、螺桿冷卻冷卻螺桿的目的是為了提高固體輸送率以及控制制件的質(zhì)量。通入螺桿的冷卻介質(zhì)為水或空氣。冷卻水溫可以用冷水流量來控制，對粘度大的物料，要特別注意掌握冷卻水的出水溫度不能太低，否則會造成螺桿扭斷的事故。在新型擠出機(jī)上，螺桿的冷卻長度是可調(diào)的。根據(jù)各種塑料的不同加工要求，依靠調(diào)整伸進(jìn)螺桿的冷卻水管的插入長度來提高機(jī)器的適應(yīng)性。2023/11/23、冷卻料斗座冷卻料斗座的冷卻介質(zhì)大多用水。擠出機(jī)工作時，進(jìn)料口的溫度不能過高，否則將造成加料段塑料熔融，產(chǎn)生物料粘結(jié)螺桿的現(xiàn)象，在進(jìn)料口形成“架橋”，使物料不能順利加入料筒，所以在擠出機(jī)的料斗座部位必須設(shè)置冷卻裝置對其進(jìn)行冷卻。冷卻料斗座還能阻止擠壓部分的熱量傳往推力軸承和減速箱，保證擠出機(jī)正常工作。2023/11/2

5.3擠出機(jī)的控制掌握控制擠出機(jī)工作溫度、物料壓力、螺桿轉(zhuǎn)速和過載保護(hù)的原理。2023/11/2擠出機(jī)的控制系統(tǒng)主要由電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其主要作用為：

（1）控制主、輔機(jī)的拖動電機(jī)，滿足工藝要求所需的轉(zhuǎn)速和功率，并保證主、輔機(jī)能協(xié)調(diào)地運(yùn)行。（2）控制主、輔機(jī)的溫度、壓力、流量和制品的質(zhì)量。（3）實(shí)現(xiàn)整個機(jī)組的自動控制。

2023/11/25.3.1溫度的測量與控制溫度的測控一般是按照測量、調(diào)節(jié)操作、目標(biāo)控制等順序形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，即測出控制對象（料筒、機(jī)頭等）的溫度，找出它與給定溫度的誤差，修改執(zhí)行元件（指加熱、冷卻系統(tǒng)）的操作量，使被控制對象的溫度維持在一定值。2023/11/2一、溫度的測量

1、使用熱電偶溫度傳感器測量安裝方式——一般熱電偶安裝在機(jī)頭和料筒各控制段的中間，使物料和料簡直接接觸測溫元件。熱電偶的輸出端與溫度顯示儀表和溫度控制裝置相連接。工作原理——當(dāng)由于某種原因物料或料筒（測點(diǎn)）溫度有變化時，熱電偶將溫度變化值以電壓的形式輸出到顯示儀表和控制裝置。溫度顯示儀表常見的有：可動線圈式示溫儀、電位差式自動平衡示溫儀等。目前，溫度顯示可以用數(shù)字顯示。2023/11/2優(yōu)點(diǎn):1)結(jié)構(gòu)簡單:通常由兩根熱電偶絲、一個穩(wěn)定的參考點(diǎn)以及一個電位差計系統(tǒng)組成；2)測量溫度范圍寬；3)多個熱電偶組合可以在較寬范圍內(nèi)給出幾乎線性的輸出；4)熱電偶系統(tǒng)很容易與檢測儀表相匹配；5)熱電偶的體積比熱電阻的體積小得多，因而它的動態(tài)誤差也比熱電阻小很多，使快速測量很少受限制。采用熱電偶可以達(dá)到較好的精度，便于實(shí)施、穩(wěn)定可靠。2023/11/2缺點(diǎn):1)在熱電偶測溫時,冷端必須保持在零度，否則將產(chǎn)生誤差。但在工業(yè)上使用時，使冷端保持零度是比較困難的，所以容易出現(xiàn)測量誤差。2)熱電偶測量的是電壓值，需進(jìn)一步查找各種類型熱電偶的分度表才能得出其溫度值，因此在溫度測量中也有諸多不便。2023/11/22、使用熱電阻溫度傳感器測量分類——電阻溫度傳感器分導(dǎo)體型及半導(dǎo)體型兩類。工作原理——測溫裝置材料的電阻隨溫度而改變,因此,利用溫度可確定材料的電阻值,然后將此電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值。2023/11/2優(yōu)點(diǎn):1)測量精度高，630℃以下的溫度可利用鉑電阻溫度傳感器作為基準(zhǔn)溫度計；2)由于測量溫度時得到的是電信號，故容易實(shí)現(xiàn)信號的遠(yuǎn)距離傳送和自動控制；3)靈敏度高。2023/11/2缺點(diǎn):1)電阻－溫度曲線一般為非線性的;2)當(dāng)電流較低時(I<100μA),有漂移現(xiàn)象;3)熱交換會引起誤差,包括由導(dǎo)熱損失、對流損失和輻射損失引起的誤差;4)熱電阻分度有誤差,即熱電阻體的電阻值與溫度的關(guān)系和統(tǒng)一分度表的差值;5)線路電阻會引起誤差;6)通過熱電阻的電流產(chǎn)生的焦耳熱也會引起誤差;7)顯示儀表也存在誤差(大小一般由儀表的精度等級決定)。2023/11/23、紅外線測溫儀聚合物熔體發(fā)出的射線能量是其溫度的函數(shù)，利用這一關(guān)系，可用紅外線溫度計檢測熔體的溫度。紅外線測溫方法的響應(yīng)速度比熱電偶快1000倍，響應(yīng)時間僅為5ms。把紅外線測溫方法應(yīng)用于模腔內(nèi)聚合物冷卻過程的研究中我們發(fā)現(xiàn)，由于不受流速和壓力的影響，可以測量在高注射壓力下快速注射的熔體溫度分布。2023/11/2缺點(diǎn)：只能測量整體平均溫度，且具有非線性特征；因紅外線測溫的信號與聚合物熔體透明度有關(guān)，即熔體內(nèi)部發(fā)出的射線能量會因其吸收或散射而被衰減，這樣對其進(jìn)行溫度標(biāo)定的工作量就較大、難度也較高；與常用熱電偶相比，成本較高，探頭尺寸過大需要一定的安裝空間。2023/11/2二、溫度的控制

溫度控制的方法：手動控制位式調(diào)節(jié)(又稱開關(guān)控制)時間比例控制和比例積分微分控制(也稱PID控制)模糊控制2023/11/2手動控制——通過調(diào)壓變壓器的控制，精度較低，且人為造成的負(fù)面因素較多，目前已漸趨于淘汰；位式調(diào)節(jié)（開關(guān)控制）——算法簡單且成本較低。但控溫精度不高，繼電器較容易受損。時間比例控制和比例積分微分控制（PID控制）——利用計算機(jī)程序處理參數(shù)，通過比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)3種作用的綜合來達(dá)到準(zhǔn)確控溫的。模糊控制——采用模糊控制器對被控對象進(jìn)行自動控制，以控制經(jīng)驗作為控制的模型，以模糊集合、模糊語言變量和模糊推理作為控制算法的數(shù)學(xué)工具，通過計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的一種智能控制。其缺點(diǎn)是升溫不夠靈敏；另外，由于模糊控制器不具備積分作用，因此很難完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。2023/11/2溫度定值控制：原理——熱電偶測得控制對象的溫度T（或是溫度偏差ΔT′）轉(zhuǎn)換成熱電勢V（或電勢差ΔV′）信號，輸入到溫度顯示和調(diào)節(jié)儀表，與給定值T0進(jìn)行比較，根據(jù)其偏差值ΔT＝T-T0數(shù)值的大小和極性，由溫度調(diào)節(jié)儀表按一定規(guī)律去控制加熱器和冷卻器的動作，從而控制料筒溫度和物料溫度，并使之保持在給定值附近（允許范圍內(nèi)）。2023/11/2圖5-39溫度定值控制原理2023/11/2 溫度定值控制方法主要有：位式調(diào)節(jié)時間比例控制比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)溫度定值控制是目前擠出機(jī)常用的溫度自動控制系統(tǒng)。2023/11/21、位式調(diào)節(jié)這種控制方式目前較普遍采用XCT—101、XCT—111、XCT—121型動圈式溫度指示調(diào)節(jié)儀。該方式將溫度顯示和溫度控制系統(tǒng)制成一體，料筒實(shí)際溫度波動較大。圖5-40位式控制工作曲線圖2023/11/22、時間比例控制時間比例控制用的溫度指示調(diào)節(jié)儀是按時間比例原則設(shè)計的，如XCT—13l型動圈式溫度指示調(diào)節(jié)儀。溫度波動要小，但不能單獨(dú)用，而是把XCT—131與XCT—01結(jié)合起來，設(shè)計出XCT—141型儀表能達(dá)到較高的控制精度。2023/11/23、比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)PID控制(即“比例+積分+微分”控制)，是一種成熟的技術(shù)，它具有算法簡單、易于實(shí)現(xiàn)、魯棒性好的特點(diǎn)，在溫度控制領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。采用XCT—191型動圈式儀表，與ZK型可控硅電壓調(diào)整器及可控硅元件等組成的溫度自動控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)。

該方法調(diào)節(jié)精度高，溫度可控制在±1℃以內(nèi)。2023/11/2比例作用是指：加熱電流I和溫度偏差ΔT存在著線性比例關(guān)系，偏差ΔT越小，加熱器電流也越小。微分作用是指：加熱電流I正比于溫度偏差ΔT對時間t的微分，即偏差ΔT出現(xiàn)越快，加熱電流相應(yīng)變化量也越大。這就提高了系統(tǒng)的抗外界突然干擾的能力。積分作用是指：加熱電流I正比于偏差ΔT對時間的積分，這樣即使偏差很小，在一定時間后總能消除這個偏差(即靜差)，提高了系統(tǒng)的靜態(tài)精度。PID控制：2023/11/25.3.2物料壓力的的測量與控制一、壓力的測量

物料壓力的測量方法主要有：機(jī)械式測壓表液壓式測壓表氣動測壓表電氣測壓表(稱電測式測壓計)2023/11/2將壓力傳感器裝入測量部位，擠出機(jī)工作時熔料的壓力在測壓計上反映出來，以電量的形式輸出，測壓計的輸出信號由二次儀表接收顯示或經(jīng)放大后顯示出讀數(shù)。機(jī)頭壓力的測量原理：圖5-41測量機(jī)頭壓力的示意圖1、導(dǎo)線2、壓緊軸3、應(yīng)變片4、外殼5、傳動桿6、料筒(或機(jī)頭)7、膜片2023/11/2二、壓力的控制

壓力調(diào)節(jié)的原理——通過改變物料輸送過程中的過流截面面積（改變流道阻力）進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制方法：手動調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié)2023/11/2右圖(a)所示為最簡單的壓力調(diào)節(jié)方式，它是由螺栓來調(diào)節(jié)過流截面。但調(diào)節(jié)范圍小、精度低，且不利于物料流通，屬于徑向調(diào)節(jié)。右圖(b)所示為調(diào)節(jié)閥，由于其形狀呈流線型，對物料的流動影響小，屬于徑向調(diào)節(jié)。右圖(c)所示為軸向調(diào)節(jié)間隙的壓力調(diào)節(jié)裝置，它靠改變閥與螺桿頭之間的間隙實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。圖5-42各種壓力調(diào)節(jié)裝置2023/11/25.3.3轉(zhuǎn)速的控制擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速控制是擠出機(jī)控制過程中的重要環(huán)節(jié)。螺桿轉(zhuǎn)速的工作穩(wěn)定性直接影響擠出量，若螺桿轉(zhuǎn)速因外界干擾而引起波動，則直接引起擠出量的波動。2023/11/21、在傳統(tǒng)的螺桿擠出機(jī)系統(tǒng)中，螺桿是由直流電機(jī)驅(qū)動的。在直接傳動情況下，螺桿直接由齒輪箱驅(qū)動；在間接傳動情況下，螺桿由皮帶和牽引盤驅(qū)動。傳統(tǒng)的直流電機(jī)本身存在著一定的缺點(diǎn)：例如直流電機(jī)的電刷每個月就要更換一次，在多粉塵或腐蝕性環(huán)境中直流電機(jī)需要經(jīng)常清洗，有時甚至還需要從車間外為直流電機(jī)通入潔凈的冷卻空氣。傳統(tǒng)螺桿擠出機(jī)的控制：2023/11/22、間接傳動螺桿擠出機(jī)的缺點(diǎn)在于：存在皮帶滑差，皮帶會造成一定的能量損失，更多的機(jī)械裝置增加了磨損和發(fā)生故障的可能性。

直流電機(jī)最大的弊端是噪音過大、電刷打火、轉(zhuǎn)子污染、電機(jī)溫度過高、排氣不充分和電機(jī)震動。因此使用直流電機(jī)的螺桿擠出機(jī)維護(hù)費(fèi)用更高，直流電動機(jī)的最初成本也更高一些。傳統(tǒng)螺桿擠出機(jī)的控制：2023/11/2閉環(huán)控制系統(tǒng)指的是輸出量以反饋到輸入端的控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在有外界干擾的情況下，能由反饋信號進(jìn)行補(bǔ)償，自動調(diào)整使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在預(yù)先給定的轉(zhuǎn)速下。擠出機(jī)一般采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)：圖5-43螺桿驅(qū)動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)框圖2023/11/2電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速稱為輸出量。當(dāng)在輸入端給定一個輸入量（要求在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行）時，通過調(diào)節(jié)器控制可控硅觸發(fā)電路，使其按相應(yīng)觸發(fā)角觸發(fā)可控硅，可獲得相應(yīng)電壓，使直流電動機(jī)按預(yù)先給定的輸入量（轉(zhuǎn)速）運(yùn)行。如果我們將輸出量n用測速發(fā)電機(jī)測出（電壓U），并以負(fù)反饋的形式反饋到輸入端，與給定輸入量（電壓U0）相比較，即ΔU＝U-U0，稱為偏差。當(dāng)偏差不等于0時，經(jīng)過調(diào)節(jié)器再次改變觸發(fā)角，進(jìn)而使電動機(jī)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)速，使偏差消除。螺桿驅(qū)動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)原理：2023/11/25.3.4過載保護(hù)和其他安全防護(hù)目的：為了使擠出機(jī)在出現(xiàn)過載時機(jī)器（特別是螺桿和電動機(jī)）不致?lián)p壞，以保證生產(chǎn)順利進(jìn)行，在擠出機(jī)上設(shè)置了過載保護(hù)和安全保護(hù)裝置。2023/11/2一般擠出機(jī)上的保護(hù)裝置有兩種方式：電氣保護(hù)裝置——大多數(shù)采用快速熔斷器或過流繼電器，通過電氣控制系統(tǒng)中設(shè)置過電流繼電器，當(dāng)擠出機(jī)過載時，過電流繼電器動作，使電源切斷，從而保護(hù)電動機(jī)和螺桿。機(jī)械保護(hù)裝置——大多數(shù)采用剪切銷（或安全鍵），剪切銷通常設(shè)置在電動機(jī)的輸出軸上。螺桿過載時，保護(hù)銷被剪斷，電動機(jī)和螺桿間傳動關(guān)系脫離，從而保護(hù)了螺桿。剪切銷的尺寸需經(jīng)過強(qiáng)度計算，否則不能起保護(hù)作用。2023/11/2圖5-44快速熔斷器圖5-45過流繼電器2023/11/2

5.4擠出成型輔機(jī)了解吹塑薄膜輔機(jī)的工作原理和構(gòu)成了解擠管輔機(jī)的工作原理和構(gòu)成2023/11/2擠出成型輔機(jī)的種類較多，根據(jù)生產(chǎn)制品的不同可分為：擠管輔機(jī)(包括擠出硬管和軟管)擠板輔機(jī)擠膜輔機(jī)吹塑薄膜輔機(jī)吹塑中空制品輔機(jī)涂層輔機(jī)電纜電線包層輔機(jī)拉絲輔機(jī)薄膜雙軸拉深輔機(jī)造粒輔機(jī)2023/11/2各種輔機(jī)一般均由以下5個基本環(huán)節(jié)組成：圖5-46擠出成型工藝流程原理圖1、機(jī)頭2、定型3、冷卻4、牽引5、切割6、卷取(或堆放)定型冷卻牽引切割卷曲（堆放）2023/11/2輔機(jī)的作用：輔機(jī)的作用是將從機(jī)頭擠出來的已初具形狀和尺寸的高溫熔體通過冷卻，并在定型裝置中定型，再通過進(jìn)一步冷卻，使之由高彈態(tài)最后轉(zhuǎn)變?yōu)槭覝叵碌牟ＡB(tài)，而獲得合乎要求的制品。在輔機(jī)提供的成型溫度、力、速度和各種動作的條件下，物料完成從熔融粘流態(tài)到成型后的玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)化，完成進(jìn)一步成型。如果輔機(jī)不能很好配合，將對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。輔機(jī)對擠出成型加工起著重要作用，在某種意義上講輔機(jī)是擠出生產(chǎn)中的關(guān)鍵，要引起足夠重視。2023/11/25.4.1吹塑薄膜輔機(jī)塑料薄膜生產(chǎn)方法擠出法壓延法流涎法吹塑法狹縫機(jī)頭直接擠出法2023/11/2通常擠出吹塑法生產(chǎn)的薄膜(片)其厚度在0.01～0.3mm(其中厚度在0.25mm以下的稱為膜，在0.25mm以上的稱為片材)，而展開寬度最大可達(dá)20m。可用吹塑法生產(chǎn)薄膜的塑料有：聚氯乙烯(PVC)聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)聚酰胺(PA，俗稱尼龍)2023/11/2圖5-47吹塑薄膜裝置示意圖1、進(jìn)氣管2、卷取輥3、風(fēng)環(huán)4、牽引輥5、牽引架6、人字板7、膜管8、機(jī)頭9、擠出機(jī)薄膜吹塑成型過程：熔融物料擠出成圓筒狀的膜管，從進(jìn)氣口吹入一定量的壓縮空氣使之橫向吹脹，同時牽引輥連續(xù)地縱向牽伸，并經(jīng)冷卻風(fēng)環(huán)吹出的空氣冷卻定型。充分冷卻后的膜管被人字板壓疊成雙折薄膜進(jìn)入卷取裝置，被牽引輥完全壓緊。膜管內(nèi)部保持恒定的空氣量，保證薄膜的寬度不變。最后薄膜由卷取裝置卷取。2023/11/2根據(jù)擠出物料方向的不同，吹塑薄膜工藝可以分為：

1、上吹法：工作原理——薄膜泡管從機(jī)頭上方引出，薄膜出料方向與擠出機(jī)螺桿方向成90度垂直方向向上引出。應(yīng)用——上吹法是吹塑薄膜生產(chǎn)采用最多的工藝，如通常的聚乙烯、聚氯乙烯薄膜的生產(chǎn)。2023/11/21、上吹法：優(yōu)點(diǎn)：①在不同速度的牽引條件下，泡管的形狀穩(wěn)定。②薄膜厚度范圍較寬，厚度相對較均勻。③薄膜寬度較大，生產(chǎn)產(chǎn)量較高。④設(shè)備占地面積小。缺點(diǎn)：①廠房要求較高。②風(fēng)冷卻薄膜比下吹水冷的冷卻效果較差，薄膜的透明度較差。③不適用于粘度小的原料。2023/11/22、下吹法：工作原理——薄膜泡管從機(jī)頭下方引出，薄膜出料方向與擠出機(jī)螺桿成90度垂直向下的下方向引出。應(yīng)用——下吹法主要用于聚丙烯、尼龍薄膜等熔體粘度較小的樹脂的生產(chǎn)。圖5-48薄膜的下吹法1、擠出機(jī)2、膜管3、人字板4、牽引輥5、卷取裝置2023/11/22、下吹法：優(yōu)點(diǎn)：①可直接用冷卻水冷卻泡管，冷卻效率高，薄膜透明性能較好。②引膜操作較方便，泡管穩(wěn)定性好。③生產(chǎn)線速度較高，產(chǎn)量也較高。④適宜于粘度較小的樹脂、結(jié)晶度高的樹脂生產(chǎn)薄膜。缺點(diǎn)：①不適宜生產(chǎn)較厚的薄膜。②操作不方便，擠出機(jī)要架高。2023/11/23、平吹法：工作原理——薄膜泡管從水平方向引出，與擠出機(jī)螺桿在同一水平線。應(yīng)用——平吹法主要用于生產(chǎn)折徑在500mm以下的聚乙烯、聚氯乙烯薄膜。圖5-49薄膜的平吹法1、擠出機(jī)2、膜管3、人字板4、牽引輥5、導(dǎo)輥6、卷取裝置2023/11/23、平吹法：優(yōu)點(diǎn)：①設(shè)備成本較低②操作與維修較方便③泡管形狀穩(wěn)定，可取較大的吹膜比。缺點(diǎn)：①平吹法塑料由于自重而下垂，模具上下溫差等造成薄膜厚度均勻性差②不適于粘度較低的樹脂吹膜。2023/11/2一、機(jī)頭

1、芯棒式：優(yōu)點(diǎn)：①機(jī)頭內(nèi)存料較少，不易分解，適宜于生產(chǎn)聚氯乙烯薄膜；②結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價格便宜；③機(jī)頭只有一條拼縫線，膜熔接較好。缺點(diǎn)：①從螺桿出來的物料直角轉(zhuǎn)彎，造成物料流速不同，影響薄膜厚度均勻性；②芯棒側(cè)面受力，致使芯棒產(chǎn)生“偏中”現(xiàn)象，影響薄膜厚度均勻性，到一定程度要更換。2023/11/2

2、水平式：優(yōu)點(diǎn)：①物料流速均勻，薄膜厚度均勻性好；②機(jī)頭加工容易，價格低；③適宜加工折徑小的用平吹法生產(chǎn)各種薄膜；④不會產(chǎn)生“偏中”。

缺點(diǎn)：①機(jī)頭存料較多，不適宜加工易分解塑料；②薄膜有3-4拼縫線，口模平直部分長。2023/11/23、直角式：優(yōu)點(diǎn)：①適宜于上吹法和下吹法生產(chǎn)工藝；②適宜生產(chǎn)PE、PP、PA、PS等各種樹脂吹膜；③薄膜厚度比較均勻；④芯棒不會“偏中”，壽命較長。

缺點(diǎn)：①機(jī)頭存料多，不適宜生產(chǎn)PVC樹脂吹膜；②機(jī)頭加工比前兩種困難。2023/11/24、螺桿式：優(yōu)點(diǎn)：①薄膜厚度較均勻；②口模內(nèi)壓較高，薄膜物理力學(xué)性能較好；③適宜于PE、PP、PA、PS等多種樹脂吹膜；④適宜于上吹法和下吹法工藝吹膜；⑤機(jī)頭芯棒不會產(chǎn)生“偏中”現(xiàn)象。

缺點(diǎn)：①機(jī)頭制造價格較高；②物料壓在機(jī)頭內(nèi)停留時間較長，不適宜PVC塑料吹膜。③薄膜易產(chǎn)生縱向流量波動，要求口模平直部分較長。2023/11/25、旋轉(zhuǎn)式：優(yōu)點(diǎn)：①薄膜厚度公差分配均勻，膜卷平整度好；②適宜于上吹法和下吹法工藝吹膜；③適宜于多種樹脂吹塑加工。

缺點(diǎn)：①機(jī)頭旋轉(zhuǎn)輔機(jī)造價較高；②機(jī)頭清洗較困難。2023/11/2二、吹脹和牽伸控制吹脹比：吹脹后的膜管直徑與機(jī)頭環(huán)形口模直徑之間的比，通?？刂圃?.5～3。為了得到滿意的制品，吹脹比應(yīng)保持恒定。這主要是通過控制壓縮空氣的壓力來實(shí)現(xiàn)的。牽伸比：牽引輥的牽引速度和機(jī)頭口模處物料的擠出速度之比，通常取4～6。為了保證薄膜縱、橫方向的強(qiáng)度一致，吹脹比和牽伸比最好取值相同。2023/11/2三、冷卻定型裝置從機(jī)頭出來的泡管溫度很高，樹脂呈粘流態(tài)，立即吹脹，直徑變大，需立即冷卻定型。冷卻效率直接影響擠出成型生產(chǎn)能力和薄膜光學(xué)等物理性能。若冷卻不足，薄膜在牽引夾輥壓力作用下，會發(fā)生粘連現(xiàn)象。2023/11/2①按冷卻介質(zhì)不同：空氣冷卻水冷②按冷卻部位不同：外冷卻法——結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，目前使用普遍；內(nèi)冷卻法——冷卻效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，只在有特殊要求時方使用。分類：2023/11/2四、人字板作用：使吹脹的膜管穩(wěn)定地導(dǎo)入牽引輥；逐漸將圓筒形的薄膜折疊成平面狀；進(jìn)一步冷卻薄膜。特點(diǎn)：

兩塊板狀結(jié)構(gòu)物組成，呈人字形。夾角可用螺釘調(diào)節(jié)。對平吹法人字板一般取30°，上吹法和下吹法約為50°。結(jié)構(gòu)種類較多，常用的有導(dǎo)輥式和夾板式。2023/11/2圖5-50人字板結(jié)構(gòu)2023/11/2五、牽伸裝置作用——將人字板壓扁的薄膜壓緊并送至卷取設(shè)備，防止膜管內(nèi)空氣漏出，保證膜管形狀尺寸穩(wěn)定