第2讲-挤出机wps

1、概述概述2 、挤出机挤出机的工作过程的工作过程 挤出过程挤出过程是这样进行的：将塑料塑料加热，使之呈粘流状态，在加压的情况下，使之通过具有一定形状的口模而成为截面与口模形状口模形状相仿相仿的连续体，然后通过冷却，使其具有一定几何形状和尺寸的塑料由粘流态变为高弹态，最后冷却定型为玻璃态，得到所需要的制品。（玻璃态玻璃态-高弹态高弹态-粘流态粘流态-高弹态高弹态-玻璃玻璃态态） 塑料物料从料斗进入到挤出机，在螺杆的转动带动下将其向前进行输送，物料在向前运动的过程中，接受料筒的加热、螺杆带来的剪切以及压缩作用使得物料熔融，因而实现了在玻璃态、高弹态和粘流态的三态间的变化连续化操作连续化操作, ,生产

2、效率高生产效率高应用范围广，用途多，产品品种多应用范围广，用途多，产品品种多设备简单设备简单，操作简单操作简单，投资少投资少, ,见效快见效快制品质量均匀密实，各向异性少，尺寸较稳定制品质量均匀密实，各向异性少，尺寸较稳定挤出成型设备挤出成型设备主机部分主机部分以螺杆挤出机为主以螺杆挤出机为主口模以后部分口模以后部分控制系统控制系统1. 主机、辅机速度主机、辅机速度匹配；匹配； 2. 控制温度和压力等控制温度和压力等辅机部分辅机部分(1) 挤压系统挤压系统 (2) 传动系统传动系统 (3) 加热和冷却系统加热和冷却系统 组成组成:料斗、机筒、螺杆料斗、机筒、螺杆功能：使粒料加入机筒后，功能：使

3、粒料加入机筒后，经搅拌、塑化，然后由机经搅拌、塑化，然后由机头挤出。头挤出。保证螺杆按需保证螺杆按需要的扭矩和转要的扭矩和转速均匀旋转速均匀旋转通过对机筒加热或冷通过对机筒加热或冷却，保证物料在机筒却，保证物料在机筒各段内的温度要求。各段内的温度要求。评价挤出机，从两个方面考虑：评价挤出机，从两个方面考虑：(1) 生产能力的高低，适生产能力的高低，适用范围是否广泛用范围是否广泛 (2) 应具有较完善的控制系统应具有较完善的控制系统 一一 主机结构及作用主机结构及作用 挤出机辅机挤出机辅机 机头机头定型装置定型装置冷却装置冷却装置牵引装置牵引装置切割装置切割装置堆放装置堆放装置机头的型孔决机头的

4、型孔决定制品断面的定制品断面的形状，不同的形状，不同的制品可更换制品可更换使挤出的使挤出的制品充分制品充分冷却固化冷却固化将挤出制品引出，牵引将挤出制品引出，牵引速度的大小可以调节断速度的大小可以调节断面尺寸，对生产效率有面尺寸，对生产效率有一定的影响。一定的影响。作用：稳定挤作用：稳定挤出型材的形状，出型材的形状，对其表面进行对其表面进行修正。修正。单螺杆挤出机单螺杆挤出机的基本结构及作用的基本结构及作用 由由传动系统传动系统、挤出系统挤出系统、加热和冷却系统加热和冷却系统 等几部分组成。（此外，还有一些辅助设备）等几部分组成。（此外，还有一些辅助设备） 挤出系统挤出系统是成形是成形关键部分

5、关键部分，主要包括，主要包括加加料装置、料筒、螺杆、机头（口模）等料装置、料筒、螺杆、机头（口模）等 加料装置的作用是给挤出机供料。它一般由料斗部加料装置的作用是给挤出机供料。它一般由料斗部分和上料部分组成。分和上料部分组成。料斗的容积约为挤出机料斗的容积约为挤出机l ll.5l.5小时小时的挤出量的挤出量加料方式分为加料方式分为重力加料重力加料和和强制加料强制加料 上料方法有弹簧上料、鼓风上料、真空上料、运上料方法有弹簧上料、鼓风上料、真空上料、运 输带传送及人工上料等。输带传送及人工上料等。 工作环境：工作环境：料筒是在高压、高温、严重的磨损、一定料筒是在高压、高温、严重的磨损、一定的腐蚀

6、条件下工作的。的腐蚀条件下工作的。材质：材质： 4545号钢、号钢、40Cr40Cr、38CrMoAL38CrMoAL等。等。作用：作用： 传热（加热或冷却）传热（加热或冷却）、配合螺杆加强塑化配合螺杆加强塑化料筒结构料筒结构整体料筒整体料筒：简化装配工作，热量沿轴向简化装配工作，热量沿轴向分布比较均匀。分布比较均匀。组合料筒组合料筒：便于改变料筒长度，便于改变料筒长度，利于设置排气段；但破坏了料筒利于设置排气段；但破坏了料筒加热的均匀性，增加了热损失。加热的均匀性，增加了热损失。也不便于加热冷却系统的设置和也不便于加热冷却系统的设置和维修维修双金属料筒双金属料筒：为了既能满足料筒：为了既能满

7、足料筒对材质的要求，又能节省贵重材对材质的要求，又能节省贵重材料，不少料筒在一般碳素钢或铸料，不少料筒在一般碳素钢或铸钢的基体内部镶一合金钢衬套。钢的基体内部镶一合金钢衬套。IKV料筒料筒：提高固体输送率：提高固体输送率1、料筒加料段内壁开设纵向沟、料筒加料段内壁开设纵向沟槽；槽；2、将加料段靠近加料口处的一、将加料段靠近加料口处的一段料筒内壁做成锥形；段料筒内壁做成锥形；3、强制冷却加料段料筒、强制冷却加料段料筒螺杆结构参数螺杆结构参数螺杆直径螺杆直径 螺杆直径是一个重要参量，它在一定意义上表征挤出机挤螺杆直径是一个重要参量，它在一定意义上表征挤出机挤出量的大小。出量的大小。 我国挤出机标准

8、所规定的螺杆直径系列为：我国挤出机标准所规定的螺杆直径系列为：3030、4545、6565、（8585）9090、（、（115115）120120、150150、200200。 螺杆直径的大小一般根据所加工制品的断面尺寸、加工螺杆直径的大小一般根据所加工制品的断面尺寸、加工塑料的种类和所要求的生产率来确定。塑料的种类和所要求的生产率来确定。螺杆长径比螺杆长径比 螺杆的长径比是螺杆的重要参数之一。若将它与螺杆转数螺杆的长径比是螺杆的重要参数之一。若将它与螺杆转数联系起来考虑，在一定意义上也表示螺杆的塑化能力和塑化联系起来考虑，在一定意义上也表示螺杆的塑化能力和塑化质量。质量。问题问题 单螺杆的长

9、径比有一个由小到大的发展趋势，单螺杆的长径比有一个由小到大的发展趋势，5050年代一般为年代一般为18182020，6060年代为年代为25252828，目前为，目前为3030左右。左右。压缩比（压缩比（25） 几何压缩比：几何压缩比：螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后一个螺槽螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后一个螺槽的容积比：的容积比： 作用作用：是将物料压缩，排除气体，建立必要的压力，保证物是将物料压缩，排除气体，建立必要的压力，保证物料到达螺杆末端时有足够的致密度。料到达螺杆末端时有足够的致密度。 获得压缩比的方法：获得压缩比的方法：等距变深螺槽、等深不等距螺槽、不等深等距变深螺槽、等深不等

10、距螺槽、不等深不等距螺槽、锥形螺杆等方法。其中等距不等深螺槽的办不等距螺槽、锥形螺杆等方法。其中等距不等深螺槽的办法易于进行机械加工，故多采用。法易于进行机械加工，故多采用。螺槽深度（螺槽深度（h）：）： h h，剪切速率，剪切速率，传热效率，传热效率，混合及塑化效率，混合及塑化效率，生产率，生产率。故热敏性塑料（如。故热敏性塑料（如PVCPVC）宜用深）宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳定性好螺槽，而熔体粘度低且热稳定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用浅螺槽的塑料（如聚酰胺等）宜用浅螺槽。螺旋升角螺旋升角实验证明，物料形状不同，对加实验证明，物料形状不同，对加料段的螺纹升角要求也不一样。料段的螺纹升角

11、要求也不一样。1 1）=30 =30 左右适于粉料，左右适于粉料，2 2）=l7=l7左右适于圆柱料，左右适于圆柱料，3 3）=15=15左右适于方块料。左右适于方块料。出于机械加工的方便，一般取出于机械加工的方便，一般取D=SD=S，=17=174040。，出料快，生产能力，出料快，生产能力，但停留时间短，塑化但停留时间短，塑化。螺纹棱部宽度螺纹棱部宽度e1 1）e e太小会使漏流增加，而导太小会使漏流增加，而导致产量降低，特别是对低粘度的致产量降低，特别是对低粘度的熔体来说更是如此。熔体来说更是如此。2 2）e e太大会增加螺棱上的动力太大会增加螺棱上的动力消耗，有局部过热的危险。消耗，有

12、局部过热的危险。3 3）一般取）一般取e=e=（0.08-0.120.08-0.12）D D。 螺杆与料筒间隙螺杆与料筒间隙（0.0030.0030.0050.005）D D 直径直径大者取小值，小者取大值。大者取小值，小者取大值。 螺杆和料筒的间隙螺杆和料筒的间隙的选取是一个的选取是一个综合性的问题，必须结合各方面的因素综合性的问题，必须结合各方面的因素综合考虑综合考虑被加工物料的性质。（如热敏性与非被加工物料的性质。（如热敏性与非热敏型物料）热敏型物料）机头阻力情况。阻力越大间隙越小。机头阻力情况。阻力越大间隙越小。螺杆头部结构螺杆头部结构 当塑料熔体从螺旋槽进入机头流道时，其料流形式急剧

13、当塑料熔体从螺旋槽进入机头流道时，其料流形式急剧改变，由螺旋带状的流动变成直线流动。为得到较好的挤改变，由螺旋带状的流动变成直线流动。为得到较好的挤出质量。要求物料尽可能平稳地从螺杆进入机头，尽可能出质量。要求物料尽可能平稳地从螺杆进入机头，尽可能避免局部受热时间过长而产生热分解现象。这与螺杆头部避免局部受热时间过长而产生热分解现象。这与螺杆头部形状、螺杆末端螺纹的形状以及机头体中流道的设计和分形状、螺杆末端螺纹的形状以及机头体中流道的设计和分流板的设计等有密切关系。流板的设计等有密切关系。 螺杆头部常设计为锥形或半圆形，如鱼雷头等螺杆头部常设计为锥形或半圆形，如鱼雷头等. . 常规全螺纹三段

14、螺杆常规全螺纹三段螺杆 当物料沿螺杆前移时，螺杆会对物料产生输送、传热塑化当物料沿螺杆前移时，螺杆会对物料产生输送、传热塑化和混合均化等作用。和混合均化等作用。 根据物料的变化特征，可把螺杆分为加根据物料的变化特征，可把螺杆分为加料段（输送段）、压缩段（熔化段）和均化段（计量段）料段（输送段）、压缩段（熔化段）和均化段（计量段）加料段加料段 加料段的作用是输送物料给压缩段和均化段。加料段的作用是输送物料给压缩段和均化段。 物料受热软化，受压前移，无压缩（可等距等深），物料受热软化，受压前移，无压缩（可等距等深），产生固体输送产生固体输送. . 加料段的长度一般取加料段的长度一般取(3(3101

15、0）D D，与物料种类有关：结晶，与物料种类有关：结晶性塑料硬质无定形塑料软质无定形塑料性塑料硬质无定形塑料软质无定形塑料。对于结晶性塑对于结晶性塑料，加料段长度一般取为螺杆全长的料，加料段长度一般取为螺杆全长的606065%65%。 加料段的核心问题是输送能力。由固体输送理论得知，加料段的核心问题是输送能力。由固体输送理论得知，螺杆的输送能力与螺杆的几何参数和固体输送角有关。螺杆的输送能力与螺杆的几何参数和固体输送角有关。压缩段压缩段 压缩段的作用是压实物料（压缩比），排出空气以及压缩段的作用是压实物料（压缩比），排出空气以及熔化物料。熔化物料。 压缩段的长度，主要与塑料的熔点等性能有关。压

16、缩段的长度，主要与塑料的熔点等性能有关。如熔化温度范围宽（如熔化温度范围宽（PVCPVC），压缩段最长；而熔化温度很），压缩段最长；而熔化温度很窄（窄（PAPA），压缩段很短，甚至只有一个螺距的长度。），压缩段很短，甚至只有一个螺距的长度。螺杆型式的确定螺杆型式的确定 按照传统的说法，常规全螺纹三段螺杆分为渐变型螺杆按照传统的说法，常规全螺纹三段螺杆分为渐变型螺杆和突变型螺杆。和突变型螺杆。 所谓渐变型螺杆是指由加料段较深螺槽向均化段较浅螺所谓渐变型螺杆是指由加料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过渡，是在一个较长的螺杆轴向距离内完成的。槽的过渡，是在一个较长的螺杆轴向距离内完成的。 渐变型螺杆可等

17、距不等深，也可等深不等距；变化范渐变型螺杆可等距不等深，也可等深不等距；变化范围可在全螺杆范围内，也可局限于压缩段围可在全螺杆范围内，也可局限于压缩段。 对大多数物料能够提供较好的热传导，传热均匀，效果对大多数物料能够提供较好的热传导，传热均匀，效果好。大多用于无定形塑料的加工，适用于热敏性塑料，好。大多用于无定形塑料的加工，适用于热敏性塑料， 对物料的剪切作用较小，而且可以控制，其混炼特性不对物料的剪切作用较小，而且可以控制，其混炼特性不是很高，是很高， 所谓突变型螺杆的指由加料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过所谓突变型螺杆的指由加料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过渡是在较短的螺杆轴向距离内完成

18、的。渡是在较短的螺杆轴向距离内完成的。 突变螺杆由于具有较短的压缩段，有的甚至只有（突变螺杆由于具有较短的压缩段，有的甚至只有（1 12 2）D D。 对物料能产生巨大的剪切，故适用于粘度低、具有突变熔对物料能产生巨大的剪切，故适用于粘度低、具有突变熔点的塑料，如尼龙、聚烯烃点的塑料，如尼龙、聚烯烃。均化段均化段 该段的作用是该段的作用是: :1 1、进一步均匀塑化；、进一步均匀塑化；2 2、将来自压缩段的已熔物料定压定量定温地挤到机头中去。、将来自压缩段的已熔物料定压定量定温地挤到机头中去。 均化段的螺槽深度和长度是两个重要参量均化段的螺槽深度和长度是两个重要参量概述概述 3）控制系统（检测和控制）控制系统（检测和控制） 挤出机的控制系统：它由各种电器、仪表和执行机构组成。 根据自动化水平的高低，可控制控制挤出机的主机、辅机的拖动电机、驱动油泵、油（汽）缸和其它各种执行机构按所需的功率、速度和轨迹运行，以及检测检测、控制控制主辅机的温度、压力、流温度、压力、流量量，最终实现对整个挤出机组的自动控制和对产品质量的控制。 一般称由以上各部分组成的挤出装置为挤出机组。概述概述3、挤出机的分类、挤出机的分类 挤出机的分类：随着挤出机用途的增加，出现了各种挤出机，分类方法很多。 1）按按加工物料加工物料：可分为塑