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常見問(wèn)題
common problem
塑(sù)料成(chéng)型最重要的(de)兩種工藝即(jí)注塑成(chéng)型和擠(jǐ)出成型,螺杆是(shì)整個成型過程(chéng)中的(de)關鍵部件，所以一直(zhí)強調(diào)螺杆的重要性。我們知道，單螺(luó)杆有各式各樣的，如(rú)分離性、混(hùn)煉型(xíng)以及壓縮(suō)減壓(yā)型的(de)單(dān)螺(luó)杆。其中，壓縮減(jiǎn)壓型(xíng)螺杆又分(fèn)爲:能量傳遞式(et)螺(luó)杆和波形螺(luó)杆。
波型(xíng)螺杆與(yǔ)普通(tōng)單螺杆一樣，仍(réng)分(fèn)固體輸送段(duàn)、壓縮(suō)段及計量(liàng)段，但不同(tóng)之處是：在(zài)從壓縮段起，螺紋有(yǒu)偏心(xīn)距，螺槽展(zhǎn)開時呈波狀。硬(yìng)聚氯(lǜ)乙烯物料在擠出塑化時(shí)，除要經過螺旋輸送和(hé)一定的(de)熱曆程(chéng)外(wài)，還要(yào)經過(guò)波(bō)峰(fēng)和波(bō)谷的間(jiān)歇作用，促使(shǐ)物料(liào)收到(dào)周期性的壓縮---減壓(yā)作用，在減(jiǎn)壓時分子産生(shēng)應力松弛。這(zhè)樣(yàng)，硬聚氯乙烯在(zài)塑化過(guò)程(chéng)中不(bú)緻因不斷收到(dào)剪切(qiē)、不擦(cā)作用(yòng)而使物料溫度持續上升(shēng)，從而發生降(jiàng)解(jiě)，這就(jiù)大打(dǎ)提高了硬聚氯乙烯(xī)産品(pǐn)的質(zhì)量。
經過多年的努(nǔ)力，目前(qián)達到實用階段(duàn)，應大(dà)力推廣應用，華南理工大(dà)學主(zhǔ)要研究(jiū)雙(shuāng)波形螺杆、排氣(qì)或擠出(chū)機用螺杆，而(ér)背景化工(gōng)學院則着(zhe)重研(yán)究注塑(sù)用波狀(zhuàng)螺杆(gǎn)，本文(wén)重點(diǎn)介紹這(zhè)種波狀注塑螺杆。
近年來,由(yóu)于擠出(chū)機(jī)産量越來(lái)越大,驅動(dòng)功(gōng)率越來(lái)越大,螺杆的(de)轉速(sù)也(yě)随之提高。爲了有效提(tí)高軸承(chéng)受單(dān)向扭矩能(néng)力(lì)，分析研究擠(jǐ)出機(jī)螺杆(gǎn)芯軸(zhóu)的失(shī)效和(hé)受力(lì)原因是非常重要的(de)。爲(wèi)何獲取(qǔ)更好的塑(sù)化效(xiào)果和(hé)生産能力(lì)，大直徑螺杆、超(chāo)深螺(luó)槽是(shì)近年(nián)擠出(chū)機發展的趨向，其軸所承(chéng)受的(de)扭矩也越(yuè)大，擠出機(jī)在運(yùn)行中發生(shēng)的芯(xīn)軸折(shé)斷事故拼(pīn)拼出現。因(yīn)此，研(yán)究擠出機(jī)螺杆(gǎn)芯軸失效(xiào)的原因，對(duì)于提高擠(jǐ)出機生産能力(lì)和(hé)産(chǎn)品質量，有(yǒu)着至關重(zhòng)要的(de)意義(yì)。
在塑料加工工(gōng)業中，選用(yòng)合理(lǐ)地裝(zhuāng)配結構和部件的加工精(jīng)度；正(zhèng)确地(dì)設計(jì)螺杆(gǎn)結(jié)構形狀以及采(cǎi)用新型(xíng)材料和螺(luó)扡表面的處(chù)理是降(jiàng)低螺杆(gǎn)表(biǎo)面磨(mó)損，腐蝕，提高生産率的(de)有(yǒu)效措(cuò)施。
擠出機(jī)塑化裝置中除(chú)了擠(jǐ)出機螺杆(gǎn)很重要(yào),還(hái)有機筒和射嘴(zuǐ)在加工生産中(zhōng)也非常重要,接下來(lái)簡單接(jiē)受下這(zhè)兩個部(bù)件的結(jié)構特點。
擠出機機筒(tǒng)是(shì)一(yī)個直(zhí)筒，與螺杆緊密(mì)配(pèi)合。螺杆與機(jī)筒之(zhī)間的(de)徑(jìng)向(xiàng)間隙(xì)一(yī)般爲0.2m(0.008in);螺(luó)杆直徑不大于(yú)40mm的擠(jǐ)出機的間隙約0.15mm(0.006in)。機筒(tǒng)通常(cháng)由雙(shuāng)金(jīn)屬通(tōng)過(guò)中心澆鑄(zhù)制成(chéng)。當塑化(huà)裝置要求排(pái)氣(qì)時，機筒上(shàng)要開(kāi)排(pái)氣口(kǒu)。在機筒的喂料(liào)端開喂料口。喂(wèi)料口(kǒu)與料鬥相(xiàng)連，固(gù)體塑料顆(kē)粒(lì)經科鬥(dòu)加到(dào)擠出(chū)機中。
擠出機的噴嘴(zuǐ)頂到主澆套(tào)上。噴嘴(zuǐ)的尖部通常倒(dǎo)圓，圓(yuán)弧的半徑(jìng)略小于(yú)與其配合的主(zhǔ)澆套的半徑，以(yǐ)實現良(liáng)好密封(fēng)。爲避免過(guò)度磨損，半徑(jìng)應足(zú)夠大。美國(guó)标淮中，噴魔的半徑爲。0.5in和0.75in；在歐(ōu)洲歐(ōu)盟标準中(zhōng)，噴(pēn)嚏(tì)的(de)半徑取(qǔ)10mm、15mm、20mm和30mm。噴嘴(zuǐ)既(jì)可(kě)以(yǐ)是直通式，也可(kě)以包含一(yī)個開關裝(zhuāng)
置(zhì)。直(zhí)通式(shì)噴嘴一般(bān)推薦(jiàn)用于熱敏(mǐn)性整(zhěng)合物(wù)和高(gāo)黏度(dù)聚合物的加工，例如(rú)硬pvc、熱(rè)固型(xíng)樹脂(zhī)和彈(dàn)性體(tǐ)。圖1.12顯示了(le)一種(zhǒng)直通式(shì)噴嘴的(de)結構。
1.螺筒要直。
2.螺(luó)筒的設(shè)計應(yīng)能經(jīng)受擠(jǐ)出機(jī)的工作壓(yā)力。這些壓(yā)力可能(néng)高(gāo)達70-140mpa(10000-20000psi)，在(zài)注塑(sù)中還(hái)要更高(gāo)些。
3.螺筒(tǒng)内壁面應(yīng)比擠出(chū)機螺杆(gǎn)更耐(nài)磨(mó)，因爲螺杆比螺(luó)筒易更(gèng)換，重新加工也比螺(luó)筒便(biàn)宜。
4.螺(luó)筒後端的支撐應采用滑(huá)動支(zhī)撐，當螺筒被加(jiā)熱時允許(xǔ)其膨脹。剛性的支撐會引起(qǐ)螺筒的(de)彎曲，可(kě)能導緻(zhì)螺(luó)杆(gǎn)和(hé)螺(luó)筒嚴(yán)重損(sǔn)壞。
5.爲了改(gǎi)進團體(tǐ)輸送，螺(luó)筒的加料段可(kě)以開槽。開槽加解段應保證良(liáng)好的冷卻(què)能力(lì)，以帶走(zǒu)高摩擦(cā)産生的熱(rè)，并阻(zǔ)止槽(cáo)内堆(duī)積物(wù)料(liào)的熔融(róng)。另外(wài)，溝槽(cáo)應傾斜開，深度逐漸變淺，最大限度(dù)地減小物(wù)料在構糟内(nèi)的挂料機會(huì)。
6. 如果(guǒ)沒(méi)有搭(dā)氣口，應偏(piān)置，并且(qiě)開口側壁(bì)與螺(luó)筒内壁相切，以(yǐ)減(jiǎn)小塑料(liào)熔體(tǐ)挂在(zài)排氣口前沿的機會，見圖(tú)2．20。較傳統(tǒng)的對稱式排氣口設計(jì)，易使(shǐ)物料在排(pái)氣口的底部不斷堵(dǔ)塞。排(pái)氣口的開口處(chù)可以設計(jì)成向下傾(qīng)斜的，以(yǐ)避免冷(lěng)卻物流人擠(jǐ)出(chū)機螺筒(tǒng)。
一(yī).擠出(chū)機螺杆與(yǔ)其支撐傳動軸(zhóu)的裝配間隙過大，旋轉工作時兩軸心線不同(tóng)心(xīn)，誤差過大。
二(èr).擠出(chū)機螺杆(gǎn)彎(wān)曲變形，軸(zhóu)中心(xīn)線的直線度超(chāo)差較大。
三.擠出(chū)機(jī)料筒端面與(yǔ)機座連(lián)接法蘭(lán)端面和料(liào)筒中(zhōng)心線的垂直度沒能(néng)保證，誤差(chà)大(dà)。
四.擠出機螺杆裝(zhuāng)配(pèi)在擠出機料筒内(nèi)，兩零(líng)件同(tóng)心度的誤差大(dà)。
腐蝕性、磨(mó)蝕性和耐(nài)高溫(wēn)的樹脂有可能(néng)在不知不覺中(zhōng)損害螺杆(gǎn)和機(jī)筒。例(lì)如，部(bù)分工程材料、熱(rè)塑性彈性(xìng)體和生物(wù)高分(fèn)子材(cái)料，有(yǒu)時會(huì)形成一種(zhǒng)腐蝕性環境(jìng)。另(lìng)外，增強材(cái)料（如(rú)玻璃纖維、玻璃(lí)球等(děng)）、某些填料以及添加(jiā)劑，都(dōu)具有磨蝕性(xìng)。
爲(wèi)避免影(yǐng)響生産效率(lǜ)和産品質(zhì)量，加工商必須密切監(jiān)測這些(xiē)材料可(kě)能(néng)會對(duì)設備(bèi)造(zào)成的危(wēi)害。爲了(le)保(bǎo)持較(jiào)高的(de)加工标準(zhǔn)，建立(lì)一種(zhǒng)預防性的維護方案(àn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“pm方案(àn)”）非常必(bì)要。在需(xū)要的時候，應該(gāi)對機筒螺杆進(jìn)行檢查和(hé)測量，并将(jiāng)螺杆(gǎn)拉出(chū)來，重新(xīn)進(jìn)行安裝或(huò)更換(huàn)，因爲(wèi)極小的磨損也(yě)會影(yǐng)響産品質(zhì)量。
保護(hù)設(shè)備免遭腐(fǔ)蝕性和磨(mó)蝕性樹脂(zhī)的損害，最(zuì)好的(de)辦法(fǎ)是選擇合适的(de)材料來制造螺(luó)杆和機(jī)筒(tǒng)。爲應(yīng)對腐蝕性、磨損(sǔn)性和耐(nài)高溫的(de)熔體而制造耐(nài)耗損機筒(tǒng)和螺杆，其(qí)加工成本(běn)超過(guò)标準的聚(jù)烯(xī)烴(tīng)用螺(luó)杆約(yuē)3~4倍。這是因爲耐耗損(sǔn)合(hé)金(jīn)的價(jià)格比較昂貴，并且很難加(jiā)工。但(dàn)它們能提(tí)供更(gèng)長的(de)使(shǐ)用(yòng)壽命(mìng)，并且(qiě)維修(xiū)的間(jiān)隔可以(yǐ)更(gèng)長。
1.擠出(chū)生産過程中，由于工(gōng)藝溫度過低或(huò)擠出(chū)機機筒内随物料混進金屬異物，會(huì)使螺杆的工作(zuò)轉動扭矩(jǔ)突然(rán)增加，這(zhè)種扭矩(jǔ)力超出(chū)螺(luó)杆的強度(dù)極限，會造(zào)成螺(luó)杆(gǎn)扭斷。
2.物(wù)料中如(rú)果有碳酸鈣(gài)或(huò)玻璃纖維等填充料，會加劇擠出機螺(luó)杆和擠出機(jī)機(jī)筒的磨損(sǔn)。
3.擠出機螺杆在擠出(chū)機機筒内(nèi)轉動(dòng)、擠出(chū)物料(liào)，螺杆(gǎn)、機筒和物料三者之間長(zhǎng)時間(jiān)摩擦必(bì)然(rán)會造成機(jī)筒(tǒng)和螺杆(gǎn)的(de)磨損。機(jī)筒的(de)内徑會逐漸加(jiā)大、螺杆的(de)外徑逐漸(jiàn)縮(suō)小(xiǎo)，這樣(yàng)，螺杆(gǎn)與機筒的配(pèi)台(tái)間(jiān)隙(xì)會随(suí)着兩者的(de)逐漸磨損而(ér)一點點(diǎn)加大.
4.操作(zuò)不當(dāng)，工藝溫度控制(zhì)不(bú)穩定(dìng)，經常出(chū)現被(bèi)擠(jǐ)出(chū)物料(liào)分解(jiě)如(rú)pvc分解時(shí)放出(chū)大量hci氣體(tǐ)，加劇了對零件(jiàn)的腐(fǔ)蝕。
5.擠出機(jī)螺杆或機筒工作表(biǎo)面的熱處(chù)理硬度沒有達到要求(qiú)值，會加(jiā)快兩(liǎng)零件的磨(mó)損。
6.螺(luó)杆和擠出(chū)機機筒的材料(liào)選擇不(bú)當，使兩(liǎng)零件的工作強(qiáng)度不夠(gòu)，會縮短(duǎn)其工(gōng)作壽(shòu)命。
擠(jǐ)出産值直接決(jué)議于螺(luó)杆轉速，所以精密(mì)切量和操(cāo)控(kòng)擠出機(jī)螺杆轉速非常(cháng)主要。測量和閃(shǎn)現的冕(miǎn)杆(gǎn)轉速(sù)應最少精确到(dào)0.1r/min，最好精(jīng)确(què)到0.1r/min或更小(xiǎo)。換句話說，螺杆速度(dù)測量的敏(mǐn)感(gǎn)度和分(fèn)辯牢(láo)應爲0.1r/min或非常好(hǎo)。假設(shè)滿量程爲200r/min，則測量敏感度爲(wèi)滿(mǎn)量程(chéng)的0.05%。當擠出機在(zài)低速下作(zuò)業時(shí)．轉速的測量尤爲主要(yào)。例如，擠(jǐ)出機在(zài)5r/min下(xià)作業(yè)，螺杆(gǎn)轉速的分(fèn)辯率爲(wèi)1r/min．則(zé)實習(xí)的螺杆轉速改變在(zài)20%以内時，在(zài)測(cè)量(liàng)控(kòng)數(shù)上不(bú)會有(yǒu)改變。當分(fèn)辯率(lǜ)爲0.1r/min時，螺杆(gǎn)轉速在(zài)%以内改(gǎi)變時(shí)，螺杆測量(liàng)閃現值不(bú)會有(yǒu)改變(biàn)。
另一個需(xū)求思(sī)索的(de)主要疑問是(shì)擠出機(jī)和牽引(yǐn)機的速(sù)度(dù)調度疑問。典(diǎn)型帶(dài)有測(cè)速反響調度的電刷(shuā)式宜流(liú)電機的(de)速度(dù)調(diào)度精度(dù)爲滿量程(chéng)的1%。假(jiǎ)設最高轉速爲100r/min，則螺杆(gǎn)轉(zhuǎn)速爲10r/min時，其(qí)改(gǎi)變值可(kě)達正(zhèng)負1r/min，即正負10％，總改(gǎi)變置達20%。這(zhè)對大都擠出進(jìn)程是不允(yǔn)許的(de)。采用數(shù)字化驅(qū)動技(jì)能的(de)無刷(shuā)直(zhí)流電機或數(shù)字脈沖有刷直(zhí)流電機(jī)，調(diào)速精(jīng)度可大(dà)爲前進(jìn)，其調速精度可達(dá)滿量程的0.01%或(huò)非常好(hǎo)。這就是說．即便在很低(dī)的轉速(sù)下，這種(zhǒng)驅動(dòng)方法也能(néng)确保(bǎo)螺杆(gǎn)轉速(sù)非常安穩。
明(míng)顯(xiǎn)、牽引速(sù)度的調(diào)度具有(yǒu)相同主要的(de)含(hán)義(yì)。假設擠出(chū)産值堅持(chí)安穩，而牽引速度在(zài)改(gǎi)變，則成(chéng)品的尺度也會(huì)發生(shēng)改變。所以(yǐ)，建議擠(jǐ)出機和牽引裝置的(de)速(sù)度調度精(jīng)度都(dōu)要抵達(dá)滿量程(chéng)的0.01%或(huò)更高。因爲(wèi)現在數(shù)字化驅(qū)動在(zài)價(jià)錢上比(bǐ)起舊式的帶測(cè)速僅(jǐn)或不帶測(cè)速儀(yí)的刷(shuā)式直(zhí)流電機并不算貴，所(suǒ)以沒有理(lǐ)由不采用(yòng)數字(zì)驅動裝置。
在(zài)擠出物料時(shí)需要對螺(luó)杆(gǎn)進行(háng)冷卻，主(zhǔ)要是爲(wèi)了保證(zhèng)生産能(néng)順利進行(háng)，防止物料(liào)因塑化溫(wēn)度過高而造成分解。比如在螺(luó)杆的(de)加料(liào)段冷(lěng)卻，是防(fáng)止(zhǐ)此段(duàn)螺杆溫度過高(gāo)，避免(miǎn)物料(liào)因溫(wēn)度高而戮(lù)附在(zài)螺杆(gǎn)的螺紋槽(cáo)内随(suí)螺杆(gǎn)轉動，影響物料輸送(sòng)前移，造成(chéng)因供(gòng)料不(bú)足而不能(néng)正常生産(chǎn)。螺杆(gǎn)的均(jun1)化段冷卻(què)降溫(wēn)，是因爲此段熔料因(yīn)受較(jiào)大的擠(jǐ)壓、摩擦(cā)和剪切(qiē)作用，産生熱量多，溫升(shēng)較快，爲防(fáng)止物(wù)料分解(jiě)才(cái)需降(jiàng)溫冷卻。
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