【文章內(nèi)容簡介】 。 ? 2）口模的幾何形狀和機(jī)頭阻力特性。 ? 由擠出機(jī)的工作圖可知，口模特性線要與螺桿特性線很好地匹配，才能獲得滿意的擠出效果。如： ? a、高阻力機(jī)頭，一般要配以均化段螺槽深度較淺的螺桿， ? b、低阻力機(jī)頭，需與均化段螺槽較深的螺桿相配。 ? c、對排氣擠出機(jī)，機(jī)頭阻力的大小和螺桿性能的匹配顯得更重要，弄得不好，擠出機(jī)甚至不能工作。 ? 3)料筒的結(jié)構(gòu)形式和加熱冷卻情況。 ? 由固體輸送理論知，在加料段料筒壁上加工出錐度和縱向溝槽并進(jìn)行強(qiáng)力冷卻，會大大提高固體輸送效率。若采用這種結(jié)構(gòu)形式的料筒，設(shè)計螺桿時必須在熔融段和均化段采取相應(yīng)措施，使熔融速率、均化能力與加料段的輸送能力相一致。 ? 4)螺桿轉(zhuǎn)數(shù)。 ? 由于物料的熔融速率很大程度上取決于剪切速率，而剪切速率與螺桿轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，故進(jìn)行螺桿設(shè)計時必須考慮螺桿轉(zhuǎn)數(shù)這個因素。 ? 5)擠出機(jī)的用途。 ? 設(shè)計螺桿時必須弄清楚擠出機(jī)是用作加工制品，還是用作混料、造粒或喂料。因為不同用途的擠出機(jī)的螺桿在設(shè)計上是有很大不同的。 ? 在對評價螺桿的標(biāo)準(zhǔn)有了統(tǒng)一的看法和對螺桿設(shè)計必須考慮的因素有了一個全面的了解之后，方能進(jìn)行螺桿的具體設(shè)計。 ? 常規(guī)全螺紋三段螺桿的設(shè)計 ? 所謂常規(guī)全螺紋三段螺桿，是指出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣、整根螺桿由三段組成，其擠出過程完全依靠全螺紋的形式完成的螺桿。這種螺桿的設(shè)計包括螺桿型式的確定、螺桿分段及各段參數(shù)的確定、螺桿直徑和長徑比的確定、螺桿和料筒間隙的確定等，下面分別敘述。 ? 1）關(guān)于螺桿型式的確定 ? 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和突變型螺桿。 ? a、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。特點如下： ? a）漸變螺桿大多用于無定形塑料和橡膠的加工。如聚氯乙烯； ? b）它對大多數(shù)物料能夠提供較好的熱傳導(dǎo)，傳熱均勻，效果好。適用于熱敏性塑料； ? c）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，也可用于結(jié)晶性塑料。 ? b、突變型螺桿 是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。特點如下 : ? 1）突變螺桿具有較短的壓縮段，有的甚至只有（ 1— 2） D； ? 2）對物料能產(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； ? 3）對于高粘度的塑料容易引起局部過熱，故不適于聚氯乙烯。 ? c、等深等距螺桿 ，橡膠熱喂料螺桿。 ? 2）關(guān)于螺桿直徑的確定： ? 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。 ? a、螺桿直徑已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 : ? 在設(shè)計螺桿時不能任意確定，因為螺桿直徑已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。我國擠出機(jī)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的螺桿直徑系列為： 4 6（ 85） 90、（ 115） 1 150、200、 250、 300 ? 一般情況下，確定的螺桿直徑應(yīng)符合此系列。 ? b、螺桿直徑的確定： ? 螺桿直徑的大小一般根據(jù)所加工制品的斷面尺寸、加工物料的種類和所要求的生產(chǎn)率來確定。 ? 制品截面積的大小和螺桿直徑的大小有一個適當(dāng)?shù)年P(guān)系。一般說來，大截面的制品選大的螺桿直徑，小截面的制品選小的螺桿直徑，這對制品的質(zhì)量、設(shè)備的利用率和操作比較有利。 ? 3）關(guān)于螺桿長徑比的確定 ? 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質(zhì)量。 ? a、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，50年代一般為 18— 20， 60年代為 25— 28，目前為 30左右。 ? b、大長徑比的優(yōu)點 ? 長徑比加大后，螺桿的長度增加，物料在料筒中停留的時間長，塑化得更充分更均勻，故可以保證產(chǎn)品質(zhì)量。 ? 在此前提下，可提高螺桿的轉(zhuǎn)數(shù)．從而提高擠出量。 ? c、大長徑比的缺點 ? 長徑比加大后，螺桿、料筒的加工和裝配都比較困難和復(fù)雜，成本也相應(yīng)提高， ? 長徑比加大后，擠出機(jī)加長，增加所占廠房的面積。 ? 長徑比增大后，因螺桿的下垂度與其長度的四次方成正比，故會增加螺桿的彎曲度而造成螺桿與料筒的間隙不均勻，有時會使螺桿刮磨料筒而影響擠出機(jī)的壽命。 ? 長徑比加大后，若提高螺桿轉(zhuǎn)數(shù)，其扭矩必然加大，這對小直徑的螺桿來說，因其加料段的螺紋根徑較小，就要考慮其強(qiáng)度是否滿足要求的問題。 ? 因此，應(yīng)當(dāng)力求在較小的長徑比的條件下獲得高產(chǎn)量和高質(zhì)量，才是多快好省的途徑。切不可盲目地加大長徑比。 ? 4）螺桿的分段及各段參數(shù)的確定 ? 如前所述，常規(guī)全螺紋三段螺桿一般分為加料段、壓縮段、均化段（計量段、擠出段）。 ? 由擠出過程知，物料在這三段中的擠出過程是不相同的。在設(shè)計螺桿時，每一段幾何參數(shù)的選擇，應(yīng)當(dāng)圍繞著該段的作用以及整根螺桿和各段的相互關(guān)系來考慮。 ? a、加料段。 輸送物料給壓縮段和均化段。 ? a)熔體控制型螺桿 即熔融均化能力低，擠出量主要由壓縮段和均化段的熔融均化速率所決定的螺桿。加料段的設(shè)計應(yīng)當(dāng)與壓縮段和均化段相匹配，輸送的物料應(yīng)與后兩段熔融均化速率相一致，使熔體充滿均化段螺槽，過多或過少都會造成擠出的不穩(wěn)定。 ? b)加料控制型螺桿 即熔融均化能力很高，擠出量主要取決于加料段的輸送能力的螺桿。加料段應(yīng)當(dāng)輸送盡可能多的物料給后兩個區(qū)段。當(dāng)然，這時也有一個熔融均化能力和加料能力相一致的問題，否則會引起過熱和塑化不良。 ? c）加料段的核心問題是輸送能力。 ? 通過加大加料段的螺槽深度 h1來實現(xiàn)提高輸送量 Qs。 ? 通過在料筒加料段處開縱向溝槽和加工出錐度來實現(xiàn)提高輸送量 Qs。 ? 增加加料段的長度會使產(chǎn)量的提高。加料段的長度與壓力的建立、熔融區(qū)的熔融狀況和波動有關(guān)。 ? 加料段的長度一般取 (3— 10） D，對于結(jié)晶性塑料，加料段長度一般取為螺桿全長的 60— 65%。 ? 螺旋角也是一個影響輸送能力的因素，由固體輸送理論得知， θb越大， QS越大。但通常取 D=S，即θb=17176。 40’。 ? 螺桿表面摩擦系數(shù)越?。贤驳哪Σ料禂?shù)越大）， QS越大。 ? b、壓縮段。 壓實物料，熔融物料。 ? 壓縮段螺桿參數(shù)中有個重要概念，即壓縮比。 ? a)壓縮比： 它的作用是將物料壓縮，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。壓縮比有二，一是幾何壓縮比，一是物理壓縮比。 ? 所謂 幾何壓縮比： 加料段第一個螺槽容積與均化段最后一個螺槽容積之比。 ? 所謂 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。 ? b)設(shè)計原則 ? 應(yīng)使幾何壓縮比大于物理壓縮比。 ? 物理壓縮比與物料的性質(zhì)、制品的情況等有關(guān)。它可用試驗決定。目前多根據(jù)經(jīng)驗選取，因而即使加工同一種物料和同一種制品，各廠也會采取不盡相同的壓縮比。 ? c）獲得壓縮比的方法 ，可采用等距變深螺槽、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法易于進(jìn)行機(jī)械加工，故多采用。 ? d) 壓縮比的確定： ? 熱喂料螺桿 — ? 冷喂料螺桿 — ? 塑料螺桿一般根據(jù)塑料種類不同取 25 ? e）壓縮段的長度 ? 目前國內(nèi)多以經(jīng)驗方法確定。根據(jù)一般經(jīng)驗。對非結(jié)晶型塑料，壓縮段約占整個螺桿長度的 55%65%；而對于結(jié)晶性塑料，則?。?1— 4） D不等。 ? c、均化段。 由擠出過程知，該段的作用是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均化段的長度是兩個重要參量。 ? 螺槽深度 應(yīng)當(dāng)設(shè)計得使該段的計量能力與壓縮段的熔融能力相匹配，以適當(dāng)?shù)乜刂泼恳晦D(zhuǎn)的擠出量。 ? a)如果該段螺槽深度過大，使其潛在的熔體輸送能力大于熔體熔融能力，壓縮段未熔融的物料會進(jìn)入該段，殘留的固相碎片若得不到進(jìn)一步均勻塑化而擠入機(jī)頭，會影響制品質(zhì)量。 ? b)如果螺槽太淺，產(chǎn)量就會降低，而且熔體會受到過大的剪切，熔體的溫度會變得過高，非但不能獲得低溫擠出，甚至?xí)疬^熱分解。 ? c)均化段螺槽深度的選擇還應(yīng)當(dāng)與使用的機(jī)頭相匹配：若想獲得高的擠出量，高壓機(jī)頭應(yīng)當(dāng)與淺的均化段螺槽的螺桿相匹配，低壓機(jī)頭應(yīng)當(dāng)與均化段螺槽深的螺桿相匹配。 ? d)均化段螺槽深度 h3的確定比較復(fù)雜，目前仍以經(jīng)驗方法確定。 ? h3=（ — ） D ? 螺桿直徑較小者， h3取大值，反之，取小值。 ? 均化段長度 L3是另一個重要參數(shù)。 ? a) L3長一些，可以使物料得到相對長一些的均化時間，也可以減少壓力、產(chǎn)量、溫度的波動。 ? b)但 L3不能過長，否則會使壓縮段和加料段在螺桿全長中占的比例變小，不利于物料的熔融，或使螺桿加長。 ? c)均化段的長度也多憑經(jīng)驗確定。對于非結(jié)晶性塑料，均化段長度約占螺桿全長的 22%— 25%；對結(jié)晶性塑料，均化段長度約占螺桿全長的 25%～ 35%。 ? 對于某種給定的物料，有一個最佳的均化段螺槽深度和均化段長度。均化段的尺寸決定了它的均化能力。 ? 有實驗證明，在其它條件不變的情況下，均化段螺槽深度稍為增加就使均化質(zhì)量大大下降；相反，h3稍為減少，產(chǎn)量會大大減少（約 50%）。而均化段的長度如果減少太多，同樣也會引起塑化質(zhì)量的下降。 ? 附帶說明一下：有一種習(xí)慣的計算方法，當(dāng)壓縮比 ε和均化段槽深 h3決定后， h1可以用下式計算： ? h1={D一 [D2一 4εh3（ D一 h3） ]1/2 } ? 應(yīng)當(dāng)指出，這僅是一個幾何關(guān)系。壓縮比 ε不應(yīng)作為決定加料段螺槽深度的標(biāo)準(zhǔn)。 ? 5）螺桿與料筒間隙的確定 ? a、間隙 δ選取所考慮的因素： ? a）被加工物料的性質(zhì)。（如熱敏性與非熱敏性物料） ? b）機(jī)頭阻力情況。阻力越大，間隙越小。 ? c）螺桿料筒的材質(zhì)及其熱處理情況。 ? d）機(jī)械加工條件。 ? e）螺桿直徑的大小。螺桿直徑越大， δ的絕對值應(yīng)選得越大；螺桿直徑越小， δ的絕對值應(yīng)選得越小。 ? b、選取 ? 我國已有擠出機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)的直徑間隙值，可根據(jù)情況選取。 δ＝（ ~） D, 直徑大者取小值，直徑小者取大值。 ? 6）螺桿其它參數(shù)的確定 ? a、螺旋升角 θ： ? 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。 ? a） θ=30176。 左右，適于粉料， ? b） θ=l7176。 左右，適于圓柱料， ? c） θ=15176。 左右，適于方塊料。 ? 出于機(jī)械加工的方便，一般取 D=S， θ=17176。 40’。 ? b、螺紋的頭數(shù) i ? 螺桿螺紋可以是單頭的，也可以是雙頭的。多頭螺紋用得較少，這是因為物料在多頭螺紋中不易均勻充滿，易造成波動。 ? c、螺紋棱部寬度 e ? a） e太小會使漏流增加，而導(dǎo)致產(chǎn)量降低，特別是對低粘度的熔體來說更是如此。 ? b） e太大會增加螺棱上的動力消耗，有局部過熱的危險。 ? 一般取 e=（ ~） D。 ? 7）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)計和分流板的設(shè)計等有密切關(guān)系。 ? 根據(jù)常用的螺桿頭的形狀，分成以下幾類： ? a、鈍的螺桿頭 ? 總有因物料在螺桿頭前面停滯而分解的危險，即使稍有曲面和錐面的螺桿頭通常也不足以防止這一點，對以上形式的螺桿頭一般要求裝分流板。 ? b、帶有較長錐面的螺桿頭 ? 也難免在螺桿的端點出現(xiàn)物料因停滯被燒焦的現(xiàn)象。 ? c、斜切截錐體的螺桿頭 ? 其端部有一個橢圓平面，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時，它能使料流攪動，物料不易因滯流而分解。 ? d、錐部帶螺紋的螺桿頭 ? 能使物料借助螺紋的作用而運(yùn)動，主要用于電纜行業(yè)。 ? e、魚雷頭螺桿頭 ? 與料筒之間的間隙通常小于它前面的螺槽深度。有的魚雷頭表面上開有溝槽或加工出特殊花紋