擠出機螺桿的性能評價和設計

于文娟

摘 要：擠出機螺桿的作用是使膠料隨螺桿旋轉運動逐漸變為直線運動，向機頭方向推移，并與機身相配合，實現壓縮生熱、軟化攪拌，混合膠料等。文章結合實際，分析了螺桿性能的評價指標等，在此基礎上，闡述了擠出機螺桿的設計要領，供大家參考。

關鍵詞：擠出機螺桿；熔融；混煉；流變；計量

中圖分類號：TQ32 文獻標識碼：A

據目前不完全統計，現在我們使用的80%以上的塑料產品都是由塑料制品中擠出成型法生產的。而擠出成型法主要是由螺桿擠出機進行操作，可以這樣說，擠出機螺桿在實際生產中起著最為重要的作用，所以我們平時要對擠出機螺桿性能進行設計并作評價，來不斷滿足日益生產的需要。

一、螺桿性能的評價指標

1 產量與成本。擠出機的產量主要是由螺桿決定著，也是對其進行綜合評價的一個重要指標之一。而除此之外，它的功率也是衡量產量與成本的參考物。這些都是在生產中決定其優劣好壞的標準。因此，我們要著重對其進行對比。

2 螺桿的質量問題。在生產成品中，成品的質量一般來說是有外觀，尺寸等決定著，也是影響質量好壞的標準。在操作中，它的機筒內和機筒末端的塑料溫度、質量流關鍵在螺桿的操作，也可以這樣說，這些標準分別起著不同的作用。而熔體的流變性能是用來評價螺桿的性能了，它與溫度、壓力及質量流率有一定關系，還與螺桿的結構及參數有關。下面筆者分別對操作參數，混煉均勻性等分別做一分析介紹。供大家參考借鑒。

首先來看它的操作參數。螺桿性能它的操作參數第一取決于溫度。尤其對強度與光學性能有很大關系。在生產中如果提高它的溫度，這樣可能會降低熔體的粘度，同時在一定程度上會增加流動性，提高產品制品質量。所以來說，溫度的把握一定要實施與產品實際性能，種類，尺寸大小等來決定，不能一味根據某些定義來果斷判定，設定。這是要注意的。

第二取決于它的壓力。壓力要比溫度好些，沒有那么大的明顯，可以減小擠出參數的波動。但也要確保塑料熔體塑化均勻性來控制，那就是擠出機的出口壓力，同時還有壓力分布狀態。

第三是操作參數的波動。我們知道，操作參數的波動容許值取決于塑料的種類及要求的制品性能。如果說溫度、壓力及質量流率的波動值大于容許值，那么就會造成制品的機械性能不勻，出現光學性能降低等現象。

其次是螺桿的混煉均勻性。如果混煉均勻性不好，就會導致產品質量下降，促使產品性能不均勻，更會影響外觀的質量。

再次是它的熔體流變性。一般來說，熔體流變性是指粘性與彈性。粘性是隨著剪切速率的提高而降低，根據離模膨脹來確定熔體的彈性。而粘度是由分子量覺得的，分子量多粘度就會增加。

二、螺桿的設計分析研究

1 第一，螺桿直徑的選擇。它的選擇直接決定著制品的質量。在操作中要把握好直徑的選擇，不能忽視。所以，螺桿直徑D指螺桿螺紋的外徑。螺桿有效長度L指螺桿工作部分長度。有效長度和螺桿總長不同。長徑比就是螺桿有效長與直徑的比值。早期的拚出機螺桿的一長徑比較小，只有12-16。隨著塑料成型加工工業的發展，擠出機螺桿的長徑比逐漸增大，目前常用的為15、20、25，最大可達43。

2 影響因素的判定。這個判定主要是有排氣口影響螺桿的結構與長徑比來定的。對排氣式擠出機，螺桿要采用多階結構。設置一個排氣口，螺桿為雙階結構；設置兩個排氣口則為三階結構，以此類推。

3 固態塑料的判定。這個主要是指料粒間的空隙在內的塑料密度。在生產中如果松密度高于實際密度的50%，那么在輸送過程中就會很容易輸送。原因是螺桿進料段螺槽深度應該在0.1-0.2D；壓縮在1.5-3。但是要注意的是，如果說松密度低于實際密度的50%時，我們在輸送是就應該取H應采用較大值。相反也是。同樣來說，采取錐形結構。其進料段直徑較熔融段及計量段直徑大一些。

4 螺桿熔融能力結構分析研究。影響它的熔融能力各個因素取決于較小的螺棱寬度、多螺棱；較大的羅棱角及內加熱螺桿。

5 熔體流變性能及機頭阻力影響螺桿計量段的結構。這個主要因素是流變性能及機頭的阻力，在實際設計時一定要考慮。

高粘度熔體能有效的建立起壓力，故計量段槽深應采取較小值。螺桿計量采取多螺棱結構，這樣就會直接減少壓力波動。

6 它的混煉元件分析。為了減少普通螺桿混煉不夠均勻，出現分散混煉現象，我們必須在螺桿中設置混煉元件。而分散混煉元件是有UC式、Egan式以及三角槽式屏障段等組成。這樣的作用就是要減少熔體的徑向溫差。

7 設置開槽襯套或齒輪泵時的螺桿設計分析研究。在進料機筒內設置開槽強制進料襯套，主要是用來提高擠出機的性能，滿足實際需要。但是要注意在開槽襯套擠出機時候，要滿足較高的固體輸送能力。這樣做的目的是因為在開槽進料段建立了70-100Mpa高壓，所以要加以注意。

我們可以這樣操作，第一，螺桿選取時，我們應采用較小的壓縮比，壓縮比最好是1.第二，不斷提高螺桿的熔融和混煉能力，特別是要設置分流混煉元件。主要目的是發揮開槽襯套段較高的固體輸送能力。

為了提高擠出過程的穩定性，我們可以在擠出機與機頭之間裝設有齒輪泵。我們可以讓螺桿僅需建立2-3.5Mpa的壓力，就可把熔體送入齒輪泵中。因此，螺桿計量段也可采用較深的螺槽，另外，我們還可以增強螺桿的熔融與混煉能力這個指標，這樣在實際生產中可以不斷提高擠出機的產量與質量。

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