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常見問題
common problem
塑料成型最重要(yào)的兩種工藝即(jí)注塑成型(xíng)和擠出成型,螺杆是(shì)整個成型過程(chéng)中的(de)關鍵部件(jiàn)，所以一(yī)直強調(diào)螺杆(gǎn)的重要性(xìng)。我們知(zhī)道，單螺(luó)杆有各式各樣(yàng)的，如分離性、混煉型以及壓縮(suō)減壓型的(de)單螺杆。其中，壓(yā)縮減(jiǎn)壓型(xíng)螺杆(gǎn)又分(fèn)爲:能(néng)量傳(chuán)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，仍分(fèn)固體輸(shū)送段(duàn)、壓縮(suō)段及(jí)計(jì)量(liàng)段，但(dàn)不同(tóng)之處是：在從壓縮段起，螺紋有(yǒu)偏心距，螺槽展開時呈波(bō)狀。硬(yìng)聚氯(lǜ)乙烯物料(liào)在擠出(chū)塑化(huà)時(shí)，除要經過(guò)螺旋(xuán)輸送和(hé)一定的(de)熱曆(lì)程(chéng)外，還要經過波峰和波(bō)谷的間(jiān)歇作用(yòng)，促使(shǐ)物(wù)料收到(dào)周期性的壓縮---減壓(yā)作用(yòng)，在減壓(yā)時分子産生應力松(sōng)弛。這樣，硬聚氯乙烯在塑化(huà)過(guò)程中不(bú)緻因不斷(duàn)收到(dào)剪切、不擦作用(yòng)而使物料溫度持續(xù)上(shàng)升(shēng)，從而(ér)發生(shēng)降解，這就(jiù)大打提高(gāo)了硬(yìng)聚氯乙烯(xī)産品(pǐn)的質量。
經過多(duō)年的努力(lì)，目前(qián)達到實用階段(duàn)，應大力(lì)推廣應(yīng)用，華南(nán)理(lǐ)工大(dà)學主要研(yán)究雙波形螺杆、排氣(qì)或擠出機(jī)用螺(luó)杆，而(ér)背(bèi)景化工(gōng)學院(yuàn)則着(zhe)重研(yán)究注(zhù)塑用波狀螺杆，本文重點(diǎn)介紹這種波狀(zhuàng)注塑(sù)螺杆。
近年來,由(yóu)于擠出機(jī)産量(liàng)越來(lái)越大,驅動(dòng)功率越(yuè)來越大,螺杆的轉速也(yě)随之提高(gāo)。爲了(le)有效(xiào)提高(gāo)軸承(chéng)受單(dān)向扭矩能(néng)力，分(fèn)析研究擠(jǐ)出機螺杆芯(xīn)軸(zhóu)的失效和(hé)受力(lì)原因是非常重(zhòng)要的。爲何獲取(qǔ)更好的塑(sù)化效(xiào)果和生産能(néng)力，大直徑螺杆、超深螺槽(cáo)是近年(nián)擠出(chū)機(jī)發展的趨向，其軸所承(chéng)受的扭(niǔ)矩也越(yuè)大，擠出機在運(yùn)行中發(fā)生(shēng)的芯軸折斷事故拼(pīn)拼出現。因(yīn)此，研(yán)究擠(jǐ)出機螺杆芯軸失效(xiào)的原因，對于提高擠(jǐ)出機生(shēng)産能力(lì)和産品質量，有(yǒu)着至(zhì)關重(zhòng)要的意義。
在塑(sù)料加(jiā)工工(gōng)業中，選用合理地裝(zhuāng)配結構(gòu)和部件的加工精(jīng)度；正确(què)地設計(jì)螺杆(gǎn)結構形狀(zhuàng)以(yǐ)及(jí)采用新型(xíng)材料和螺(luó)扡表面的(de)處理是降(jiàng)低螺杆表(biǎo)面磨損，腐蝕，提高生(shēng)産率的有效措(cuò)施。
擠(jǐ)出機(jī)塑化裝(zhuāng)置(zhì)中除(chú)了(le)擠(jǐ)出機螺杆(gǎn)很重要(yào),還有機(jī)筒和(hé)射(shè)嘴在加(jiā)工生産中(zhōng)也非(fēi)常重要,接下來(lái)簡單(dān)接受(shòu)下這(zhè)兩個部件的結(jié)構特點。
擠出機機筒(tǒng)是(shì)一個直(zhí)筒，與螺杆緊密(mì)配合。螺杆與機(jī)筒之間的(de)徑向(xiàng)間隙(xì)一般爲0.2m(0.008in);螺(luó)杆直徑(jìng)不大于(yú)40mm的擠(jǐ)出機(jī)的間隙約(yuē)0.15mm(0.006in)。機筒通常(cháng)由雙金屬通過(guò)中心澆(jiāo)鑄制成。當塑化裝置要(yào)求排(pái)氣時，機筒上要開排氣口(kǒu)。在機(jī)筒的喂料端開喂(wèi)料口。喂(wèi)料口與料鬥相(xiàng)連，固(gù)體塑(sù)料顆(kē)粒(lì)經科鬥加到(dào)擠出(chū)機中(zhōng)。
擠出(chū)機的噴嘴頂到主澆套(tào)上。噴嘴的尖部(bù)通常倒(dǎo)圓，圓(yuán)弧(hú)的半徑(jìng)略小于與其配合的(de)主澆(jiāo)套的半徑(jìng)，以(yǐ)實現良(liáng)好密(mì)封。爲避免(miǎn)過度磨損(sǔn)，半徑(jìng)應足(zú)夠大(dà)。美國(guó)标淮中，噴(pēn)魔的半徑爲。0.5in和0.75in；在歐(ōu)洲歐盟标(biāo)準中，噴嚏(tì)的半徑取(qǔ)10mm、15mm、20mm和30mm。噴嘴既可以(yǐ)是直(zhí)通式(shì)，也可(kě)以包含一個開(kāi)關裝(zhuāng)
置。直(zhí)通式噴(pēn)嘴(zuǐ)一般推薦用于熱敏性(xìng)整(zhěng)合物和高(gāo)黏度(dù)聚合物(wù)的(de)加工，例如硬pvc、熱(rè)固型(xíng)樹(shù)脂(zhī)和彈性體(tǐ)。圖1.12顯(xiǎn)示了(le)一(yī)種(zhǒng)直通(tōng)式噴(pēn)嘴的(de)結構。
1.螺筒(tǒng)要直(zhí)。
2.螺(luó)筒的設(shè)計應能(néng)經受擠(jǐ)出機的工(gōng)作壓(yā)力。這些壓力可(kě)能高達(dá)70-140mpa(10000-20000psi)，在(zài)注塑(sù)中還要(yào)更(gèng)高些。
3.螺筒(tǒng)内壁(bì)面應(yīng)比擠出(chū)機螺杆更耐磨，因爲螺(luó)杆比螺(luó)筒(tǒng)易更(gèng)換，重新加工也比螺筒便(biàn)宜。
4.螺筒後(hòu)端的(de)支撐(chēng)應采用滑動支(zhī)撐，當螺筒被加(jiā)熱時(shí)允許其膨脹。剛性(xìng)的(de)支撐(chēng)會引起(qǐ)螺筒的(de)彎曲(qǔ)，可能導緻(zhì)螺杆(gǎn)和螺筒嚴(yán)重損(sǔn)壞(huài)。
5.爲了改進團體輸(shū)送，螺(luó)筒的(de)加(jiā)料段可(kě)以開槽(cáo)。開(kāi)槽加(jiā)解(jiě)段應保證良(liáng)好的冷卻能力，以帶走(zǒu)高摩擦産生(shēng)的熱，并阻止槽内堆積物(wù)料的(de)熔融。另外(wài)，溝槽應傾(qīng)斜開(kāi)，深度逐漸(jiàn)變淺(qiǎn)，最大(dà)限度地減小物(wù)料在構糟(zāo)内的(de)挂(guà)料機會(huì)。
6. 如果沒有搭氣(qì)口，應(yīng)偏置(zhì)，并且(qiě)開口側壁(bì)與螺筒内(nèi)壁相切，以(yǐ)減小塑料(liào)熔體(tǐ)挂在排氣口前沿的(de)機(jī)會，見圖2．20。較傳統的對稱(chēng)式排氣口設計(jì)，易使(shǐ)物料在排(pái)氣口的底部不斷堵塞。排氣口的開口處(chù)可以設計(jì)成向下傾(qīng)斜的，以避免冷(lěng)卻物(wù)流人擠出(chū)機螺筒。
一(yī).擠出機螺杆與(yǔ)其支撐傳動軸(zhóu)的裝配間隙過大，旋轉工作時(shí)兩軸(zhóu)心線(xiàn)不同(tóng)心，誤(wù)差過(guò)大。
二(èr).擠出機螺杆(gǎn)彎曲變形，軸(zhóu)中心線的直(zhí)線(xiàn)度超差較(jiào)大(dà)。
三(sān).擠出機料筒端面與(yǔ)機座(zuò)連接法蘭端面和料筒中(zhōng)心線的(de)垂(chuí)直度(dù)沒能(néng)保證，誤差(chà)大。
四.擠出(chū)機螺(luó)杆裝(zhuāng)配在擠(jǐ)出(chū)機料(liào)筒内，兩零件同心度(dù)的誤(wù)差大。
腐(fǔ)蝕性、磨(mó)蝕性和(hé)耐高溫(wēn)的樹脂(zhī)有(yǒu)可能(néng)在不知(zhī)不覺中(zhōng)損害螺(luó)杆和機(jī)筒。例如，部(bù)分工程材料、熱(rè)塑性(xìng)彈性體和生物(wù)高分子材料，有(yǒu)時會形成一種(zhǒng)腐蝕性環(huán)境。另(lìng)外，增(zēng)強(qiáng)材料（如(rú)玻璃纖(xiān)維(wéi)、玻璃球等(děng)）、某些(xiē)填料(liào)以及添(tiān)加劑，都(dōu)具有磨蝕(shí)性。
爲(wèi)避免影響生産效率和産(chǎn)品質量，加工(gōng)商(shāng)必須(xū)密切監(jiān)測這些(xiē)材料可能會對(duì)設備(bèi)造成(chéng)的危害。爲了保持較(jiào)高的加(jiā)工标準(zhǔn)，建(jiàn)立一種預防(fáng)性的維護方案(àn)（以下簡稱(chēng)“pm方案(àn)”）非常必要。在需(xū)要的時候，應該對機筒螺杆進(jìn)行檢查和測量，并将螺杆拉出(chū)來，重新進(jìn)行安(ān)裝或更(gèng)換，因爲(wèi)極(jí)小的磨(mó)損也會影響(xiǎng)産品(pǐn)質(zhì)量。
保(bǎo)護(hù)設(shè)備免(miǎn)遭腐(fǔ)蝕性(xìng)和磨(mó)蝕性(xìng)樹脂(zhī)的損(sǔn)害(hài)，最好的辦法(fǎ)是選擇合适(shì)的(de)材料(liào)來(lái)制造螺(luó)杆和機筒。爲應對腐(fǔ)蝕(shí)性、磨損(sǔn)性和耐高(gāo)溫的(de)熔體而(ér)制造(zào)耐(nài)耗損機筒(tǒng)和螺(luó)杆，其加(jiā)工(gōng)成本(běn)超過(guò)标準的聚烯烴(tīng)用(yòng)螺(luó)杆約(yuē)3~4倍。這是因爲耐耗損合(hé)金(jīn)的價格比較(jiào)昂貴，并(bìng)且很(hěn)難加工。但它們能提供更(gèng)長的使用(yòng)壽命(mìng)，并且維修的間(jiān)隔可(kě)以(yǐ)更長。
1.擠出(chū)生産過程(chéng)中，由于工藝溫度過低或擠(jǐ)出機機(jī)筒内(nèi)随(suí)物(wù)料混(hùn)進(jìn)金(jīn)屬異(yì)物，會(huì)使螺杆的工作轉動扭矩突然(rán)增加，這種(zhǒng)扭矩(jǔ)力超(chāo)出螺杆的強度極限，會造(zào)成螺杆(gǎn)扭斷。
2.物料中如(rú)果有碳(tàn)酸鈣或玻璃纖(xiān)維等(děng)填充(chōng)料，會(huì)加劇擠出機螺(luó)杆和(hé)擠出機機(jī)筒的磨損(sǔn)。
3.擠出(chū)機螺杆在擠出(chū)機機筒内轉動、擠出物料，螺杆(gǎn)、機筒和物料三(sān)者之(zhī)間長時間(jiān)摩擦必(bì)然會造(zào)成機(jī)筒(tǒng)和螺杆的(de)磨損。機筒的(de)内徑(jìng)會逐漸(jiàn)加(jiā)大、螺(luó)杆(gǎn)的外徑(jìng)逐漸(jiàn)縮小(xiǎo)，這樣(yàng)，螺杆(gǎn)與機筒的(de)配台間隙(xì)會随(suí)着兩者的逐漸(jiàn)磨損(sǔn)而(ér)一點點(diǎn)加大(dà).
4.操作不當(dāng)，工藝(yì)溫(wēn)度控制(zhì)不穩定(dìng)，經常出(chū)現被(bèi)擠(jǐ)出(chū)物料(liào)分解如pvc分(fèn)解時放出大量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(gōng)作表面的(de)熱處理硬度(dù)沒有達到要(yào)求值，會加(jiā)快兩零件(jiàn)的磨(mó)損。
6.螺杆和擠(jǐ)出(chū)機機筒的(de)材料選擇不(bú)當，使兩(liǎng)零件(jiàn)的(de)工作強(qiáng)度不夠，會縮短(duǎn)其工作(zuò)壽命。
擠(jǐ)出(chū)産值直接決(jué)議于螺杆轉速，所以精密切量(liàng)和操(cāo)控擠出機(jī)螺杆轉速非常主要(yào)。測量和閃(shǎn)現的冕杆(gǎn)轉速(sù)應最少精确到(dào)0.1r/min，最好精(jīng)确到0.1r/min或(huò)更小(xiǎo)。換句話說(shuō)，螺(luó)杆速度(dù)測量(liàng)的敏感度和分(fèn)辯牢應爲0.1r/min或非常好。假設滿量(liàng)程爲200r/min，則測量敏(mǐn)感度爲滿(mǎn)量程(chéng)的0.05%。當擠出機在(zài)低速下作(zuò)業時(shí)．轉速的(de)測量尤(yóu)爲主(zhǔ)要(yào)。例如，擠出機(jī)在5r/min下作業(yè)，螺杆轉速(sù)的分(fèn)辯率(lǜ)爲1r/min．則(zé)實習(xí)的螺(luó)杆轉(zhuǎn)速改(gǎi)變在20%以内(nèi)時，在(zài)測量(liàng)控(kòng)數上不(bú)會有改變。當分(fèn)辯率爲0.1r/min時(shí)，螺杆(gǎn)轉速(sù)在%以内改(gǎi)變時，螺杆(gǎn)測量(liàng)閃現值不會有(yǒu)改變。
另一(yī)個(gè)需(xū)求思索的(de)主要(yào)疑問是(shì)擠(jǐ)出機(jī)和牽引機的速度(dù)調度疑問。典(diǎn)型帶有(yǒu)測速(sù)反(fǎn)響調度的(de)電刷(shuā)式宜流(liú)電(diàn)機的(de)速度調度精度(dù)爲滿量(liàng)程的1%。假(jiǎ)設最(zuì)高(gāo)轉速(sù)爲(wèi)100r/min，則螺杆轉(zhuǎn)速爲10r/min時，其(qí)改(gǎi)變(biàn)值可達正(zhèng)負1r/min，即正負10％，總改(gǎi)變置達20%。這(zhè)對大都擠出進程是不允許的(de)。采用數(shù)字化驅動技(jì)能(néng)的無刷(shuā)直流電機(jī)或數(shù)字脈沖(chòng)有刷(shuā)直(zhí)流電機，調速精度可(kě)大(dà)爲(wèi)前進(jìn)，其調速(sù)精度可(kě)達滿量程的0.01%或(huò)非常好。這(zhè)就是說．即便(biàn)在很低(dī)的轉速下(xià)，這種(zhǒng)驅動(dòng)方(fāng)法也能确保(bǎo)螺(luó)杆(gǎn)轉速(sù)非常安穩(wěn)。
明(míng)顯(xiǎn)、牽引(yǐn)速(sù)度(dù)的調度具有相同主(zhǔ)要的(de)含(hán)義。假設(shè)擠出(chū)産值堅持(chí)安穩，而牽引速(sù)度在(zài)改(gǎi)變(biàn)，則成品的尺(chǐ)度(dù)也會(huì)發生(shēng)改變。所以(yǐ)，建議擠出機和(hé)牽引裝(zhuāng)置的(de)速(sù)度調度精(jīng)度都要抵(dǐ)達滿量程(chéng)的0.01%或更高(gāo)。因爲現在數字(zì)化驅(qū)動在價錢上(shàng)比起舊(jiù)式的帶測速僅(jǐn)或不帶測(cè)速儀(yí)的刷式直流電機(jī)并不算(suàn)貴，所以(yǐ)沒有理(lǐ)由不(bú)采用數字(zì)驅動(dòng)裝置。
在(zài)擠出物料時需(xū)要對(duì)螺杆進行(háng)冷卻，主要(yào)是爲(wèi)了保(bǎo)證(zhèng)生産能(néng)順利進(jìn)行，防止(zhǐ)物料因塑化溫(wēn)度過高(gāo)而(ér)造成分解。比如在螺(luó)杆的加料(liào)段冷(lěng)卻(què)，是(shì)防止此段(duàn)螺杆(gǎn)溫度過(guò)高(gāo)，避免(miǎn)物料(liào)因溫(wēn)度高而(ér)戮(lù)附在螺杆(gǎn)的螺紋槽(cáo)内随螺杆(gǎn)轉動(dòng)，影響(xiǎng)物(wù)料輸送(sòng)前移，造成因供料不(bú)足(zú)而(ér)不能(néng)正常生産(chǎn)。螺杆的均化段冷卻(què)降溫，是(shì)因爲(wèi)此段熔(róng)料(liào)因受較大的擠(jǐ)壓、摩擦(cā)和剪切作用，産(chǎn)生熱量多，溫升(shēng)較快(kuài)，爲防止(zhǐ)物(wù)料分解才(cái)需降(jiàng)溫冷卻(què)。
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