【文章內(nèi)容簡介】 螺桿、機(jī)筒、料斗、機(jī)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(jī)頭。 （ 1） 螺桿： 是擠塑機(jī)的最主要部件，它直接關(guān)系到擠塑機(jī)的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)率，由高強(qiáng)度耐腐蝕的合金鋼制成。 （ 2） 機(jī)筒： 是一金屬圓筒，一般用耐熱、耐壓強(qiáng)度較高、堅(jiān)固耐磨、耐腐蝕的合金鋼或內(nèi)襯合金鋼的復(fù)合鋼管制成。機(jī)筒與螺桿配合，實(shí)現(xiàn)對塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、 排氣和壓實(shí)，并向成型系統(tǒng)連續(xù)均勻輸送膠料。一般機(jī)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?cái)嘌b置，以便調(diào)整和切斷料流，料斗的側(cè)面裝有視孔和標(biāo)定計(jì)量裝置。 （ 4） 機(jī)頭和模具： 機(jī)頭由合金鋼內(nèi)套和碳素鋼外套構(gòu)成，機(jī)頭內(nèi)裝有成型模具。機(jī)頭的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運(yùn)動，均勻平穩(wěn)的導(dǎo)入模套中，并賦予塑料以必要的成型壓力。塑料在機(jī)筒內(nèi)塑化壓實(shí)，經(jīng)多孔濾板沿一定的流道通過機(jī)頭脖頸流入機(jī)頭成型模具，模芯模套適當(dāng)配合，形成截面不斷減小的環(huán)形空隙，使塑料熔體在芯線的 周圍形成連續(xù)密實(shí)的管狀包覆層。為保證機(jī)頭內(nèi)塑料流道合理，消除積存塑料的死角，往往安置有分流套筒，為消除塑料擠出時(shí)壓力波動，也有設(shè)置均壓環(huán)的。機(jī)頭上還裝有模具校正和調(diào)整的裝置，便于調(diào)整和校正模芯和模套的同心度。 擠塑機(jī)按照機(jī)頭料流方向和螺桿中心線的夾角，將機(jī)頭分成斜角機(jī)頭（夾角 120o）和直角機(jī)頭。機(jī)頭的外殼是用螺栓固定在機(jī)身上，機(jī)頭內(nèi)的模具有模芯坐，并用螺帽固定在機(jī)頭進(jìn)線端口，模芯座的前面裝 電線押出工藝學(xué) 第 15 頁 作者： daibo 有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用于通過芯線；在機(jī)頭前部裝有均壓環(huán)，用于均衡壓力；擠包成型部分由模套座和模套組成，模套 的位置可由螺栓通過支撐來調(diào)節(jié)，以調(diào)整模套對模芯的相對位置，便于調(diào)節(jié)擠包層厚度的均勻性。機(jī)頭外部裝有加熱裝置和測溫裝置。 傳動系統(tǒng)的作用是驅(qū)動螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動機(jī)、減速器和軸承等組成。 加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進(jìn)行的必要條件。 （ 1） 現(xiàn)在擠塑機(jī)通常用的是電加熱，分為電阻加熱和感應(yīng)加熱，加熱片裝于機(jī)身、機(jī)脖、機(jī)頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內(nèi)的塑料，使之升溫，以達(dá)到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(shè)置的 。具體說是為了排除螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切摩擦產(chǎn)生的多余熱量，以避免溫度過高使塑料分解、焦燒或定型困難。機(jī)筒冷卻分為水冷與風(fēng)冷兩種，一般中小型擠塑機(jī)采用 風(fēng)冷比較合適，大型則多采用水冷或兩種形式結(jié)合冷卻；螺桿冷卻主要采用中心水冷，目的是增加物料固體輸送率，穩(wěn)定出膠量，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量；但在料斗處的冷卻，一是為了加強(qiáng)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，二是保證傳動部分正常工作。 二、 輔助設(shè)備 塑料擠出機(jī)組的輔機(jī)主要包括放線裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計(jì)米器、火花試驗(yàn)機(jī)、收線裝置。擠出機(jī) 組的用途不同其選配用的輔助設(shè)備也不盡相同。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(chǎn)生絕緣偏心的重要原因之一。在護(hù)套擠出中，護(hù)套表面的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的。因此，各種擠塑機(jī)組中的校直裝置是必不可少。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)定張力等多種作用；壓輪式（分為水平式和垂直式）等。 預(yù)熱裝置： 纜芯預(yù)熱對于絕緣擠出和護(hù)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(yù)熱可以徹底清除表面的水份、油污。對于護(hù)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(hù)套中出現(xiàn)氣孔的可能。預(yù)熱還可防止擠 電線押出工藝學(xué) 第 16 頁 作者： daibo 出中塑料因驟冷而殘留內(nèi)壓力的作用。在擠塑料過程中，預(yù)熱可消除冷線進(jìn)入高溫機(jī)頭，在?？谔幣c塑膠接觸時(shí)形成的懸殊溫差，避免塑膠溫度的波動而導(dǎo)致擠出壓力的波動，從而穩(wěn)定擠出量，保證擠出質(zhì)量。擠塑機(jī)組中均采用電加熱線芯預(yù)熱裝置，要求有足夠的容量并保證升溫迅速，使線芯預(yù)熱和纜芯烘干效率高。預(yù)熱溫度受放線速度的制約，一般與機(jī)頭 溫度相仿即可。 冷卻裝置：成型的塑料擠包層在離開機(jī)頭后，應(yīng)立即進(jìn)行冷卻定型，否則會在重力的作用下發(fā)生變形。冷卻的方式通常采用水冷卻，并根據(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(jié)晶高聚物而言，因驟熱冷卻，易在擠包層組織內(nèi)部殘留內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致使用過程中產(chǎn)生龜裂，一般 PVC 塑膠層采用急冷。緩冷則是為了減少制品的內(nèi)應(yīng)力，在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水，使制品逐漸降溫定型，對 PE、 PP 的擠出就采用緩冷進(jìn)行，即經(jīng)過熱水、溫水、冷水三段冷卻。 三、 控制系統(tǒng) 塑料擠出機(jī)的控制系統(tǒng)包括加 熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及工藝參數(shù)測量系統(tǒng)，主要由電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即控制屏和操作臺）組成。其主要作用是：控制和調(diào)節(jié)主輔機(jī)的拖動電機(jī)，輸出符合工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率，并能使主輔機(jī)協(xié)調(diào)工作；檢測和調(diào)節(jié)擠塑機(jī)中塑料的溫度、壓力、流量；實(shí)現(xiàn)對整個(gè)機(jī)組的控制或自動控制。 擠出機(jī)組的電氣控制大致分為傳動控制和溫度控制兩大部分，實(shí)現(xiàn)對擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、螺桿冷卻、機(jī)筒冷卻、制品冷卻和外徑的控制，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控制。 1. 擠塑機(jī)主機(jī)的溫度控制 電線電纜絕緣和護(hù)套的塑料擠出 是根據(jù)熱塑性塑料變形特性，使之處于粘流態(tài)進(jìn)行的。除了要求螺桿和機(jī)筒外部加熱，傳到塑料使之融化擠出，還要考慮螺桿擠出塑料時(shí)其本身的發(fā)熱，因此要求主機(jī)的溫度應(yīng)從整體來考慮，既要考慮加熱器加熱的開與關(guān)，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(shè)施。并要求正確合理的確定測量元件熱電偶的位置和安裝方法，能從控溫儀表讀數(shù)準(zhǔn)確反映主機(jī)各段的實(shí)際溫度。以及要求溫控儀表的精度與系統(tǒng)配合好，使整個(gè)主機(jī)溫度控制系統(tǒng)的波動穩(wěn)定度達(dá)到各種塑料的擠出溫度的要求。 電線押出工藝學(xué) 第 17 頁 作者： daibo 2. 擠塑機(jī)的壓力控制 為了反映機(jī)頭的擠出情況，需要檢測擠出時(shí) 的機(jī)頭壓力，由于國產(chǎn)擠塑機(jī)沒有機(jī)頭壓力傳感器，一般是對螺桿擠出后推力的測量替代機(jī)頭壓力的測量，螺桿負(fù)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，也是引起擠出質(zhì)量不穩(wěn)的重要因素之一，擠出壓力的波動與擠出溫度、冷卻裝置的使用，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長短等因素密切相關(guān)。當(dāng)發(fā)生異?，F(xiàn)象時(shí)，能排除的迅速排除，必須重新組織生產(chǎn)的則應(yīng)果斷停機(jī)，不但可以避免廢品的增多，更能預(yù)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(shí)的壓力狀態(tài)，一般取后推力極限值報(bào)警控制。 3. 螺桿轉(zhuǎn)速的控制 螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定是 主機(jī)傳動的重要工藝要求之一。螺桿轉(zhuǎn)速直接決定出膠量和擠出速度，正常生產(chǎn)總希望盡可能實(shí)現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速及實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，對擠塑機(jī)要求螺桿轉(zhuǎn)速從起動到所需工作轉(zhuǎn)速時(shí)，可供使用的調(diào)速范圍要大。而且對轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求高，因?yàn)檗D(zhuǎn)速的波動將導(dǎo)致擠出量的波動，影響擠出質(zhì)量，所以在牽引線速度沒有變化情況下，就會造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線速波動大也會造成線纜外徑的變化，螺桿和牽引線速度可通過操作臺上相應(yīng)儀表反映出來，擠出時(shí)應(yīng)密切觀察，確保優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。 4. 外徑的控制 如上所述為了保證制品線纜外徑的尺寸，除要求控制線芯（纜芯）的尺寸公 差外，在擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、牽引裝置線速度等方面應(yīng)有所控制保證，而外徑的測量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機(jī)組設(shè)備中，特別是高速擠塑生產(chǎn)線上，應(yīng)配用在線外徑檢測儀，隨時(shí)對線纜外徑進(jìn)行檢測，并且將超差信號反饋以調(diào)整牽引或螺桿的轉(zhuǎn)速，糾正外徑超差。 5. 收卷要求的張力控制 為了保證不同線速下的收線，從空盤到滿盤工作的恒張力要求，希望收排線裝置有貯線張力調(diào)整機(jī)構(gòu)，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。 6. 整機(jī)的電氣自動化控制 這是實(shí)現(xiàn)高速擠出生產(chǎn)線應(yīng)具備的工藝控制要求，主要是：開機(jī)溫度聯(lián)鎖；工作 壓力保護(hù)與聯(lián)鎖；擠出、牽引兩大部件傳動的比例同步控制；收線與牽引的同步控制；外徑在線檢測與反饋控制；根據(jù)各種不 電線押出工藝學(xué) 第 18 頁 作者： daibo 同需要組成部件的單機(jī)與整機(jī)跟蹤的控制。 第二節(jié)塑料擠出機(jī)螺桿 螺桿是擠塑機(jī)主機(jī)擠壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，它不僅起輸送塑料的作用，同時(shí)對塑料的擠壓、塑化、成型的難易也起著極其重要的作用，所以合理選用螺桿結(jié)構(gòu)和參數(shù)是獲得理想的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)。 一、 螺桿的類型 為適應(yīng)不同塑料加工的需要，螺桿的型式有很多種，常見的有以下幾種：漸變型（等距不等深），漸變型（等深不等距），突變型，魚雷頭型等。 1. 螺桿的選擇 螺桿型式的選用主要根據(jù)塑料的物理性能及擠塑機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范來確定。 （ 1） 非結(jié)晶型聚合物的軟化是在一個(gè)比較寬的溫度內(nèi)完成的，一般選用等距漸變螺桿。結(jié)晶型聚合物熔融的溫度范圍比較窄，一般選用等距突變螺桿。 （ 2） 在小型擠塑機(jī)上，如φ 45 擠塑機(jī)螺桿采用的是等距不等深的全螺紋型式，螺桿的長徑比較小，主要用于擠出小截面的絕緣層和護(hù)套層，擠出速度較快。 （ 3） 中型螺桿采用等距而螺紋深度漸變的全螺紋型式，它的長徑比比小型螺桿大些，螺紋的節(jié)距相等，從根部起由淺到深。螺紋端部的螺紋較深，根部的螺紋較淺，這樣塑料擠出量較多，又不影響螺桿強(qiáng)度， 擠出速度快，塑料塑化好，是一般中小型擠塑機(jī)生產(chǎn)絕緣層和護(hù)套層的理想螺桿。 （ 4） 大型螺桿直徑一般在 150mm 以上，如φ 150、φ 200、φ 250 擠塑機(jī)。大型螺桿采用兩種型式，一是等距不等深，如φ 150、φ 200 擠塑機(jī)；二是螺桿分三段，即等距等深、等距不等深、不等距不等深，如φ 250 擠塑機(jī)，壓縮比在 2～ 3 之間，長徑比在 15： 1 左右，主要用于生產(chǎn)大截面的電線電纜絕緣層和護(hù)套層。 二、 螺桿的主要參數(shù) 螺桿的主要參數(shù)有直徑、長徑比、壓縮比、螺距、螺槽寬度、螺槽深度、螺旋角、螺桿與機(jī)筒之間的間隙等，這些參數(shù)對擠塑工藝和性能有很 大影響。 電線押出工藝學(xué) 第 19 頁 作者： daibo 1. 螺桿直徑 Ds 螺桿直徑即螺紋的外徑，擠塑機(jī)的生產(chǎn)能力（擠塑量）近似與螺桿直徑的平方成正比，在其它條件相同時(shí)，螺桿直徑少許增大，將引起擠出量的顯著增加，其影響甚至比螺桿轉(zhuǎn)數(shù)的提高對擠出量的影響還大。故常用螺桿直徑來表征擠塑機(jī)規(guī)格大小的技術(shù)參數(shù)。 2. 螺桿長徑比 L/Ds 螺桿工作部分長度 L 與螺桿直徑 Ds 之比稱為長徑比，在其它條件一定時(shí)（如螺桿直徑），增大長徑比就意味著增加螺桿的長度。 L/Ds 值大，溫度分布合理有利于塑料的混合和塑化，此時(shí)塑料在機(jī)筒中受熱的時(shí)間也較長，塑料的塑化將充分、更均勻。從而提高機(jī)塑質(zhì) 量。如果在塑化質(zhì)量要求不變的前提下，長徑比增大后，螺桿的轉(zhuǎn)速可提高，從而增加了塑料的擠出量。但是，選擇過大的長徑比，螺桿消耗的功率將相應(yīng)增大，而且螺桿和機(jī)筒的加工和裝配雞難度增加；螺桿彎曲的可能性也會增加，將會引起螺桿與機(jī)筒內(nèi)壁的刮磨，降低使用壽命。另外，對于熱敏性塑料，過大的長徑比因停留時(shí)間長而熱分解，影響塑料的塑化和擠出質(zhì)量。因此，在充分利用長徑比加大后的優(yōu)點(diǎn)，選取時(shí)要根據(jù)加工塑料的物理性能和對產(chǎn)品的擠塑質(zhì)量要求而定。 3. 壓縮比ε 亦稱為螺桿的幾何壓縮比，是螺桿加料段第一個(gè)螺槽容積與均化段最后一個(gè)螺槽容積 之比。它是由塑料的物理壓縮比――即制品的密度與進(jìn)料的表現(xiàn)密度之比來決定的。使擠塑機(jī)壓縮比較大，目的是為了使顆粒狀塑料能充分塑化、壓實(shí)。加工塑料的種類不同時(shí)，壓縮比的選擇也應(yīng)不同。 按壓縮比來分，螺桿的型式可分為三種：等距不等深、等深不等距、不等深不等距。其中等距不等深是最常用的一種，這種螺桿加工容易，塑料與機(jī)筒的接觸面積大，傳熱效果好。 4. 螺旋升角θ 即螺紋與螺桿橫斷面的夾角。螺旋角太大保證不了塑化時(shí)間，降低螺桿的塑化質(zhì)量，太小則螺紋密，螺槽容積減小，影響擠出量。對于送料段，