《挤出成型技术》课件-模块3 挤出成型设备

业精于勤荒于嬉模块3挤出成型设备1.挤出机的设备理论01挤出机的作用01挤出机的作用挤出成型又叫挤出模塑，是利用加热使塑料熔融塑化成为流动状态，然后在机械力（螺杆或柱塞的挤压）的作用下，使熔融塑料通过一定形状的口模并固化定型，制成具有恒定截面连续的制品，适用于绝大部分热塑性树脂和部分热固性树脂。01挤出机的作用挤出成型可用于树脂的共混、染色、接枝、扩链等改性，并将塑料进行造粒、拉丝、吹膜、挤管，用于生产截面一定、长度连续的塑料包覆材、薄膜、管材、板材、片材、棒材、线材（3D打印）和异型材等塑料制品。02挤出机的工作过程02挤出机的工作过程将原料加热，使之呈粘流状态，在加压的情况下，熔融物料通过具有一定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体，然后经过冷却和切割，得到具有一定几何形状和尺寸的塑料制品。树脂原料挤出连续体成型连续体塑料熔体一定规格的制品助剂加热黏流加压冷却定型切割混合过程成型过程02挤出机的工作过程熔融塑化挤出定型固化收取02挤出机的工作过程原料熔体挤出连续体定型连续体制品树脂助剂初混合加热剪切加压挤出固化定型切割收取混合过程成型过程03挤出机的工作机理03挤出机的工作机理挤出机工作的三大阶段固体输送阶段螺杆槽被松散的玻璃态物料（粒料或粉末）所充满，在螺杆旋转挤压和料筒加热作用下，固体物料被输送、预热，并排除气体并压实。熔融阶段物料受到外热和内剪切作用而熔融塑化，并进一步压实和排出气体，输送熔体物料。熔体输送阶段熔融物料进一步塑化均匀，并定量、定压从口模挤出。03挤出机的工作机理螺杆槽被松散的玻璃态物料（粒料或粉末）所充满，在螺杆旋转挤压和料筒加热作用下，固体物料被输送、预热，并排除气体并压实。固体输送阶段

要求突出加料段的输送能力，可通过适当提高料筒温度、提高螺杆转速、降低螺杆温度等方法提高输送能力。轴向运动旋转运动03挤出机的工作机理物料受到外热和内剪切作用而熔融塑化，并进一步压实和排出气体，输送熔体物料。熔融阶段固体物料受热和剪切作用，由表面开始逐渐熔融，熔体粘合团聚形成熔池，从螺杆棱面和料筒之间的缝隙溢出，向前输送，从而使固体物料转变为熔体。固体床熔池03挤出机的工作机理熔融物料进一步塑化均匀，并定量、定压从一定形状的机头口模挤出。熔体输送阶段正流倒流横流（环流）漏流要求在压缩段物料要完全熔融塑化，可通过多种螺杆元件的组合提高塑化能力。业精于勤荒于嬉模块3挤出成型设备2.挤出机的结构01挤出机的整体结构01挤出机的整体结构挤出机的整体结构由主机部分、辅机部分和控制系统组成。其中主机部分结构包括挤压系统、传动系统、加热冷却系统和加料系统等。01挤出机的整体结构挤出机的分类按螺杆的数目单螺杆挤出机双螺杆挤出机按能否排气排气式挤出机非排气式挤出机按挤出机用途成型挤出机混炼挤出机反应型挤出机01挤出机的整体结构挤出机主机型号SJ-品种代号规格参数设计代号塑料挤出机挤出机类型直径×长径比第几代设备挤出机辅机型号SJ-F品种代号规格参数塑料挤出机辅机类型辅机制品规格挤出机组型号SJ-Z品种代号规格参数塑料挤出机辅机类型机组设备和制品规格02挤出机主机的结构02挤出机主机的部分挤压系统主要由机筒、螺杆、分流版和过滤网等组成，其作用是将粒状或粉状的原料塑化成均匀的熔体，然后被螺杆连续挤入机头。02挤出机主机的部分传动系统主要由电动机、齿轮减速箱和轴承等组成，其作用是使螺杆在给定的工艺条件下获得稳定的转速。02挤出机主机的部分加热冷却系统主要由加热装置和冷却装置组成，其作用是对挤出机组的相关部件进行加热或冷却。02挤出机主机的部分加料系统主要由料斗和自动上料装置组成，其作用是给机筒稳定连续地提供物料。业精于勤荒于嬉模块3挤出成型设备3.1挤出机的主要零部件——螺杆01挤出机螺杆的基本结构01挤出机螺杆的基本结构螺杆作为挤出机的心胜，对挤出机产品的质量和产量有着非常重要的影响，主要功能是输送物料、传热塑化物料以及混合与均化物料。为了实现螺杆的这几个功能，适应物料物理状态的变化，通常螺杆被设计成三段。01挤出机螺杆的基本结构加料段位置：靠近料斗的一段。作用：固体输送，主要对固体物料进行压实、预热，并排除气体，减少固体物料之间的缝隙，有利于传热。特点：物料仍以玻璃态的形式存在，在加料段末端物料表面接近或达到黏流温度，表面发黏。要求：输送能力要稍高于熔融段和均化段。01挤出机螺杆的基本结构压缩段位置：螺杆中部的一段。作用：熔体输送，通过热和剪切作用使物料熔融塑化，并进一步压实和排出气体。特点：物料逐渐由玻璃态转变为粘流态，在熔融段末端物料为粘流态。要求：螺杆结构逐渐紧密，使物料进一步压实。01挤出机螺杆的基本结构均化段（计量段）位置：靠均挤出口模的一段。作用：使塑化均匀的熔融物料定量、定压从口模挤出。特点：物料完全达到粘流态。要求：保证挤出压力能使熔融物料稳定挤出。02挤出机螺杆的设计02挤出机螺杆的设计L1L2L3D内D外φhδS螺杆的主要结构参数①螺杆长度（L）：加料段（L1），熔融段（L2），均化段（L3）②螺杆直径（D）③螺槽深度（h）④螺纹距离（S）⑤螺棱宽度（е）⑥螺旋角度（φ）⑦螺杆间隙（δ）02挤出机螺杆的设计螺棱的断面形状1.矩形断面：在螺槽根部有一个很小的圆角半径，它有最大的装填体积，而且机械加工比较容易，适用于加料段。2.锯齿形断面：改善了塑料的流动情况，有利于搅拌塑化，也避免了物料的滞留，适用于压缩段和均化段。02挤出机螺杆的设计螺杆的头部结构当塑料熔体从螺旋槽进入机头流道时，其流动形式急剧改变，由螺旋带状的流动变成直线流动。为得到较好的挤出质量，要求物料尽可能平稳地从螺杆进入机头，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流板的设计等有密切关系。02双螺杆的设计03双螺杆的设计物料在单螺杆挤出机中的输送是依靠物料与机筒的摩擦力，而双螺杆挤出机则为“正向输送”，有强制将物料向前输送的作用。另外，双螺杆挤出机在两根螺杆的啮合处还对物料产生剪切作用，对物料具有良好的分散混合效果。双螺杆挤出的工作原理03双螺杆的设计按相对位置啮合型完全啮合型部分啮合型非啮合型按轴线是否平行锥形双螺杆平行双螺杆按旋转方向同向旋转向内异向旋转向外异向旋转双螺杆的分类03双螺杆的设计同向旋转双螺杆挤出机多采用组合式结构，由多个单独的功能结构元件通过串连芯轴串连而成。组合式螺杆的突出特点是可实现一机多用，即可根据物料的不同特性，把螺杆元件进行多种组合，扩大对物料的适用范围，又可随时更换损坏的螺杆元件，使维修费用大大降低。组合式双螺杆03双螺杆的设计根据螺杆元件的结构可分为输送元件、剪切元件、混合元件和新型元件。组合式双螺杆输送元件剪切元件混合元件业精于勤荒于嬉模块3挤出成型设备3.2挤出机的主要零部件——料筒01挤出机料筒的基本结构01挤出机料筒的基本结构挤出机料筒为合金钢或者内衬为合金钢的复合钢管制成，其基本特点为耐温、耐压、耐磨、耐腐蚀，强度较高。在料筒内部装配有螺杆，外部附有电阻、热电偶以及其他方式加热的电热器、温度自控装置及冷却系统。01挤出机料筒的基本结构料筒与螺杆料筒在装备螺杆时，靠考虑料筒和螺杆的间隙δ。另外还要考虑料筒和螺杆的长度，以使物料得到充分加热和塑化均匀为原则，一般料筒的长度为直径的15~30倍。01挤出机料筒的基本结构料筒与进料口进料口的形状及其在料筒上的开设位置对加料性能有很大影响。加料口应能使物料自由地高效地加入料筒而不产生架桥，设计时还应当考虑到加料口是否合适设置加料装置，是否有利于清理，是否便于在此段设置冷却系统。加料口的形状（俯视）有圆的，方的，也有矩形的。一般情况下多用矩形的，其长边平行于料筒轴线，长度约为螺杆直径1.5—2倍。01挤出机料筒的基本结构料筒壁料筒应该有其足够的厚度与刚度，还要考虑料筒结构的工艺性和热惯性。内部应该光滑，有些料筒刻有各种沟槽，以增大与塑料的摩擦力。02挤出机料筒的类型02挤出机料筒的类型整体式料筒整体式料筒是在整体坯料上加工出来的，这种结构容易保证较高的制造精度和装配精度，也可以简化装配工作，便于加热冷却系统的设置和装拆，而且热量沿轴向分布比较均匀，但是整体式料筒的加工制造条件要求较高。双螺杆整体式料筒单螺杆整体式料筒02挤出机料筒的类型组合式料筒由几个料筒段用法兰或其他形式连接组合而成，实验室挤出机和排气式挤出机多用组合料筒，便于改变料筒长度来适应不向长径比的螺杆和设置排气段。

但是，组合机筒为保证各段的对中，对加工精度要求更高，法兰连接处影响机筒加热的均匀性，增加了热损失，也不便于加热冷却系统的设置和维修。02挤出机料筒的类型衬套式料筒为了既能满足料筒对材质的要求，又能节省贵重材料，不少料筒在一般碳素钢或铸钢的基体内部镶一合金钢衬套。衬套磨损后可以拆出加以更换。衬套和料筒要配合好，料筒和衬套间既不能有相对运动（保证整个料筒壁上热传导不受影响），又要能方便地拆装，这就要选择合适的配合精度。02挤出机料筒的类型IKV式料筒在料筒加料段内壁开设纵向沟槽，增加料筒表面的摩擦系数，将加料段靠近加料口处的一段料筒内壁做成锥形，增大加料口处的物料通过垂直于螺杆轴线的横截面积，提高固体输送率。业精于勤荒于嬉模块3挤出成型设备3.3挤出机的主要零部件——机头01挤出机机头的基本结构01挤出机机头的基本结构机头和口模通常为一整体，习惯上统称机头；但也有机头和口模各自分开的情况。（1）机头的作用是将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，使塑料进一步塑化均匀，并使熔体均匀而平稳的导入口模，还赋予必要的成型压力，使塑料熔料易于成型和所得制品密实。（2）口模为具有一定截面形状的通道，塑料熔体在口模中流动时取得所需形状，并被口模外的定型装置和冷却系统冷却固化而定型。01挤出机机头的基本结构机头与口模的组成部件包括过滤网、多孔扳、分流器(有时它与模芯结合成一个部件)、模芯、口模和机颈等部件。02分流板和过滤网02分流板和过滤网分流板和过滤网的作用在口模和螺杆头之间的过渡区经常设置分流板和过滤网，其作用是使料流由螺旋运动变为直线运动，阻止未熔融的粒子进入口模，滤去金属等杂质。

此外，分流板和过滤网还可以提高熔体压力，使制品比较密实，当物料通过孔眼时，得以进一步均匀塑化，以控制塑化质量。02分流板和过滤网分流板结构分流板有各种形式，使用较多的是结构简单、制造方便的平板式分流板。（1）孔眼的分布原则是使流过它的物料流速均匀。因料筒壁阻力大，分流板中间的孔分布疏，边缘的孔分布密；也有的分流板边缘孔的直径大，中间的孔直径小。（2）分流板的厚度由挤出机的尺寸及分流板承受的压力而定。02分流板和过滤网过滤网结构在制品质量要求高或需要较高的压力时会放置过滤网，网的细度为20到120目，层数为1到5层，具体要求根据塑料性能、制品要求来选择。为了保证制品的质量，提高生产率，一些挤出机会装置可更换滤网。02口模03口模挤出管材口模03口模挤出板材口模03口模挤出吹膜口模业精于勤荒于嬉模块3挤出成型设备3.4挤出机辅机的结构01挤出机辅机的作用01挤出机辅机的作用根据辅助的作用不同，挤出机可生产相对应的产品，如挤出造粒、挤出吹膜、挤出管材等。