導(dǎo)語:我國是生產(chǎn)制造大國,近幾年來我國塑料機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展。國內(nèi)從事塑料機(jī)械生產(chǎn)的企業(yè)有六百余家,注塑機(jī)產(chǎn)量為29311臺(tái),擠出機(jī)為7784臺(tái),吹塑機(jī)為1425臺(tái)。我們都知道螺桿是塑料機(jī)械的靈魂配件。那么如何選擇適合自己的螺桿呢?下面讓我們了解一下螺桿。
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。
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φ45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φ150、φ200、φ250擠塑機(jī)。大型螺桿采用兩種型式,一是等距不等深,如φ150、φ200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φ250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。
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(huì)增加,將會(huì)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,30°螺旋角最合適于粉料;15°螺旋角合適于方形料粒;17°左右螺旋角合適于球狀或柱狀料粒。由均勻段理論分析得知,螺旋角30°時(shí)的擠出流率最高。實(shí)際上為了加工方便,多取螺旋角17°41′。
5、螺距S和螺槽寬度W
螺距即螺紋的軸向距離,螺槽寬度即垂直于螺棱的螺槽寬度。在其它條件相同時(shí),螺距和槽寬的變化,不但決定螺桿的螺旋角,而且還影響螺槽的容積,從而影響塑料的擠出量和塑化的程度。螺槽寬度加大則意味著螺棱寬度減小,螺槽容積相應(yīng)增大,擠出量提高;同時(shí)螺棱寬度減小,螺桿旋轉(zhuǎn)摩擦阻力減小,所以功率消耗低。
6、螺槽深度H
即螺紋外半徑于根部半徑之差。根據(jù)壓縮比的要求,加料段槽深大于熔融段,熔融段槽深又大于均化段。加料段螺槽深度大,有利于提高其輸送能力;但槽深太深,一則使螺桿強(qiáng)度下降,導(dǎo)致螺桿在較大扭力作用下發(fā)生剪斷;二則太深使塑料在槽間混合不均、攪拌不勻,影響熱傳導(dǎo)和熱平衡,導(dǎo)致螺桿塑化能力下降。而熔融段和均化段螺槽漸淺,螺桿對物料產(chǎn)生較高的剪切速率,有利于筒壁向物料傳熱和物料的混合、塑化;但是太淺,螺槽容積減小,直接影響擠出量。
7、螺桿與機(jī)筒的間隙δ
即機(jī)筒內(nèi)徑與螺桿外徑之差的一半。螺桿與機(jī)筒間隙的大小,對擠塑質(zhì)量和產(chǎn)量都有很大的影響,特別是對塑化起著主要作用。當(dāng)螺桿與機(jī)筒的間隙太大時(shí),尤其時(shí)均化段間隙增大,則塑料的逆流、漏流現(xiàn)象增加,不但引起擠出壓力的波動(dòng),影響擠出量;而且由于這些回流的增加,使塑料過熱,這是由于摩擦加劇的結(jié)果,這種過熱,尤其發(fā)生在散熱不良的環(huán)境中,往往導(dǎo)致塑料分解,造成塑化差、成型困難。因此,螺桿與機(jī)筒間隙一般控制在0.1~0.6mm間。
8、螺桿頭部結(jié)構(gòu)
螺桿頭部的形狀和幾何尺寸,與物料能否平衡的從螺桿進(jìn)入機(jī)頭,能避免滯流,以免局部物料受熱時(shí)間過長而產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象等。不同形狀的螺桿頭,在擠塑過程中,塑料從螺桿進(jìn)入機(jī)頭時(shí)的流動(dòng)方式也不同。從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),這時(shí)靠筒壁處的塑料流動(dòng)慢,在中心處的流動(dòng)快,根據(jù)塑料的流動(dòng)狀態(tài),螺紋深度和兩側(cè)的圓弧半徑可以相應(yīng)變化,以適應(yīng)螺桿各段的要求。螺桿頭部常采用錐角較小的錐體形狀,為了增加攪拌作用,可在錐體形狀上制成與螺桿均化段連續(xù)的螺紋。
9、螺桿螺紋的頭數(shù)
在其它條件相同時(shí),多頭螺紋與單頭螺紋相比,多頭螺紋對物料的正推力較大,攫取物料的能力較強(qiáng),并可降低塑料熔體的倒流現(xiàn)象。但螺紋全部都是多頭螺紋時(shí),會(huì)由于各條螺槽的熔融、均化或?qū)θ垠w輸送能力不一致,容易引起擠出量波動(dòng)和壓力波動(dòng),不利于擠出質(zhì)量。所以,有時(shí)只是為了提高加料段攫取物料的能力,在加料段設(shè)置雙頭螺紋,以提高塑料粒子的輸送能力。
相信通過對以上知識(shí)的了解,您對如何選擇適合自己的螺桿有一定的認(rèn)識(shí)了吧。其次的就是選擇好一家好的螺桿生產(chǎn)廠家也很重要,全國塑料機(jī)械總產(chǎn)量的55%集中在廣東省、浙江省和江蘇省。中國機(jī)械塑料行業(yè)在飛速發(fā)展,選擇屬于您自己的螺桿,創(chuàng)造美好未來。