第2講-擠出機

1、 概述概述 2 、擠出機的工作過程、擠出機的工作過程 擠出過程擠出過程是這樣進行的：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?彈態(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)） 塑料物料從料斗進入到擠出機，在螺桿的轉動帶動下 將其向前進行輸送，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

2、續(xù)化操作連續(xù)化操作, ,生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 應用范圍廣，用途多，產(chǎn)品品種多應用范圍廣，用途多，產(chǎn)品品種多 設備簡單設備簡單，操作簡單操作簡單，投資少投資少, ,見效快見效快 制品質量均勻密實，各向異性少，尺寸較穩(wěn)定制品質量均勻密實，各向異性少，尺寸較穩(wěn)定 擠出成型設備擠出成型設備 主機部分主機部分 以螺桿擠出機為主以螺桿擠出機為主 輔機部分輔機部分 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、輔機速度主機、輔機速度 匹配；匹配； 2. 控制溫度和壓力等控制溫度和壓力等 (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) 料斗、機筒、螺桿組成；

3、料斗、機筒、螺桿組成； 功能：使粒料加入機筒功能：使粒料加入機筒 后，經(jīng)攪拌、塑化，然后，經(jīng)攪拌、塑化，然 后由機頭擠出。后由機頭擠出。 保證螺桿按需保證螺桿按需 要的扭矩和轉要的扭矩和轉 速均勻旋轉速均勻旋轉 通過對機筒加熱或冷通過對機筒加熱或冷 卻，保證物料在機筒卻，保證物料在機筒 各段內的溫度要求。各段內的溫度要求。 評價擠出機，從兩個方面考慮：評價擠出機，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) 應具有較完善的控制系統(tǒng)應具有較完善的控制系統(tǒng) 一一 主機主機-概述概述 概述概述 擠壓系統(tǒng) 傳動系統(tǒng) 加熱冷卻 系統(tǒng) 機頭 概述概述

4、 機頭 擠壓系統(tǒng) 傳動系統(tǒng) 擠出輔機擠出輔機-概述概述 擠出機 主機 機頭 定型 裝置 冷卻 裝置 牽引 裝置 切割 裝置 定長 裝置 擠出機輔機擠出機輔機 機頭機頭 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 機頭的型孔決定制機頭的型孔決定制 品斷面的形狀，不品斷面的形狀，不 同的制品可更換同的制品可更換 作用：穩(wěn)定擠作用：穩(wěn)定擠 出型材的形狀，出型材的形狀， 對其表面進行對其表面進行 修正。修正。 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 速度的大小可以調節(jié)斷速度的大小可以調節(jié)斷 面尺寸，對

5、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。 單螺桿擠出主機的基本結構及作用單螺桿擠出主機的基本結構及作用 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)、 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)等幾部分組成。（此外，還有一等幾部分組成。（此外，還有一 些輔助設備）些輔助設備） 擠出系統(tǒng)擠出系統(tǒng)是成形是成形關鍵部分關鍵部分，主要包括，主要包括 加料裝置、料筒、螺桿、機頭（口模）等加料裝置、料筒、螺桿、機頭（口模）等 加料裝置的作用是給擠出機供料。它一般由料斗部加料裝置的作用是給擠出機供料。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料斗的容積約為擠出機

6、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、鼓風上料、真空上料、運上料方法有彈簧上料、鼓風上料、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。 根據(jù)需要還可配有保溫夾套、定時定量自動加料根據(jù)需要還可配有保溫夾套、定時定量自動加料 裝置以及可視裝置等。裝置以及可視裝置等。 工作環(huán)境：工作環(huán)境：料筒是在高壓、高溫、嚴重的磨損、一定料筒是在高壓、高溫、嚴重的磨損、一定 的腐蝕條件下工作的。的腐蝕條件下工作的。 材質：材質： 4545號鋼、號鋼、40Cr40Cr、38CrMoAL38CrMoAL等。等。 作用

7、：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 料筒結構料筒結構 整體料筒整體料筒： 螺桿結構參數(shù)螺桿結構參數(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擠螺桿直徑是一個重要參量，它在一定意義上表征擠出機擠 出量的大小。出量的大小。 我國擠出機標準所規(guī)定的螺桿直徑系列為：我國擠出機標準所規(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

8、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 質量。質量。 缺點缺點 單螺桿的長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年代年代 為為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

9、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 料到達螺桿末端時有足夠的致密度。料到達螺桿末端時有足夠的致密度。 物理壓縮比：物理壓縮比：物料加工之前的松密度與均化段熔體密度之比。物料加工之前的松密度與均化段熔體密度之比。 設計原則：設計原則：應使幾何壓縮比大于物理壓縮比應使幾何壓縮比大于物理壓縮比 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

10、等方法。其中等距不等深螺槽的辦 法易于進行機械加工，故多采用。法易于進行機械加工，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)，生產(chǎn) 率率。故熱敏性塑料（如。故熱敏性塑料（如PVCPVC）宜用深螺槽，而熔體粘度低且熱）宜用深螺槽，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。穩(wěn)定性好的塑料（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。料段的螺紋升角要求也不一樣。 1 1）=30 =30 左右適于粉料，左右適于粉料，

11、 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。 出于機械加工的方便，一般取出于機械加工的方便，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e 1 1）e e太小會使漏流增加，而導太小會使漏流增加，而導 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，有局部過熱的危險。 3 3）一般?。┮话闳

12、=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，必須結合各方面的因素綜合性的問題，必須結合各方面的因素 綜合考慮綜合考慮 被加工物料的性質。（如熱敏性與非被加工物料的性質。（如熱敏性與非 熱敏型物料）熱敏型物料） 機頭阻力情況。阻力越大間隙越小。機頭阻力情況。阻力越大間隙越小。 螺桿頭部結構螺桿頭部結構 當塑料熔體從螺旋槽進入機頭流道時，其料流形式急劇當塑料熔體從螺旋槽進入機

13、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 出質量。要求物料盡可能平穩(wěn)地從螺桿進入機頭，盡可能出質量。要求物料盡可能平穩(wěn)地從螺桿進入機頭，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頭體中流道的設計和分形狀、螺桿末端螺紋的形狀以及機頭體中流道的設計和分 流板的設計等有密切關系。流板的設計等有密切關系。 螺桿頭部常設計為錐形或半圓形，如魚雷頭等螺桿頭部常設計為錐形或半圓形，如魚雷頭等. . 常規(guī)全螺紋三段螺桿常規(guī)全螺紋

14、三段螺桿 當物料沿螺桿前移時，螺桿會對物料產(chǎn)生輸送、傳熱塑化當物料沿螺桿前移時，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(31010）D

15、 D，與物料種類有關：結晶，與物料種類有關：結晶 性塑料硬質無定形塑料軟質無定形塑料性塑料硬質無定形塑料軟質無定形塑料。對于結晶性塑對于結晶性塑 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。螺桿的輸送能力與螺桿的幾何參數(shù)和固體輸送角有關。 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

16、。壓縮段的長度，主要與塑料的熔點等性能有關。 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完成的。槽的過渡，是在一個較長的螺桿軸向距離內完成的。

17、漸變型螺桿可等距不等深，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，也可局限于壓縮段圍可在全螺桿范圍內，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，傳熱均勻，效果對大多數(shù)物料能夠提供較好的熱傳導，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

18、短的螺桿軸向距離內完成的。渡是在較短的螺桿軸向距離內完成的。 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、具有突變熔對物料能產(chǎn)生巨大的剪切，故適用于粘度低、具有突變熔 點的塑料，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、進一步均勻塑化；、進一步均勻塑化； 2 2、將來自壓縮段的已熔物料定壓定量定溫地擠到機頭中去。、將來自壓縮段的已熔物料定壓定量定溫地擠到機頭中去。 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 機頭（口模）機頭（口模） 機頭是口模與料筒的過度連接部分，口模 是制品的成型部件，通常機頭和口模是一 個