塑料挤出机的心脏——螺杆

塑料挤出机的心脏——螺杆,挤出成型是塑料加工中 重要的两种工艺之一。所谓塑料挤出工艺，是指将聚合物在挤出机机筒中塑化并通过模具挤出，然后经冷却、拉伸、吹胀、涂覆、复合、切割和卷取等工序组合，制得各种成型制品，例如常见的管材和型材。在塑料挤出生产线中，挤出机作为主要的成型主机之一，是用来提供温度和组成均匀的熔料，以得到稳定可控的产品。近年来，各种不同的塑料复合管和含有不同金属及先进纤维的塑料管的挤出生产，对挤出机的设计提出了很大的挑战。 挤出机的分类方法有很多，按螺杆的数量可分为无螺杆、单螺杆、双螺杆和多螺杆；按空间位置可分为卧式和立式；按螺杆转速可分为普通、高速和超高速；按机筒可否排气可分为排气式和非排气式；按装配结构可分为整体式和分开式。在塑料管材挤出生产线中， 常用的挤出机是卧式单螺杆挤出机。单螺杆挤出机主要由4部分组成：挤出系统、传动系统、加热/冷却系统和控制系统。 螺杆作为挤出机挤出系统的重要零件之一，是挤出机输送固体塑料、塑化塑料和熔体的部件，其各部分几何形状的变化将直接影响塑料制品的质量及产量，对挤出机的性能起着决定性的作用。在设计螺杆时，必须考虑各种因素，以适应不同塑料的特性。在塑料工业中，不可能只用一根“ ”螺杆来满意地生产各种塑料制品。 一般，螺杆可分为3段：加料段、压缩段（或塑化段）和计量段（或均化段）。 加料段主要接受供料系统供给的物料，然后将其输送给压缩段。压缩段对物料进行压实，熔融塑化后经螺纹推给计量段。物料在计量段中得到进一步塑化，然后在等压、等温的条件下，螺杆把均匀塑化的熔融料等量地推向机头 螺杆作为挤出系统的主要零件，需在高压、高温的机筒内作大扭矩的旋转动作，因此用于制造螺杆的合金钢材需要有很高的力学强度、能承受巨大的扭矩并在高温条件下工作不变形，且经热处理后要有很高的表面硬度，能抵抗较大摩擦力的磨损。目前，国内多用合金钢38CrMoAl钢材制造螺杆，经调质处理，硬度为HB260-290，然后再对表面进行渗氮处理，渗氮深度可达0.3~0.6mm，表面硬度>HV740，螺杆的脆性≥2级。 随着挤出机应用领域的不断拓展和技术上的不断进步，挤出机市场始终保持着一定的上升势头。近年来，高速、高效和节能一直是国际塑料机械不断改进的主旋律。高速和高产量可使投资者以较低的投入获得高额的回报。对于挤出机主机和3D打印耗材生产线来说，今后的市场将向高技术含量、价格更趋走低的方向发展。其中，单螺杆挤出机将向着超大型、超微型、大长径比、高产出和良好的排气性等方向发展，这就使得能适应特殊加工需要的螺杆机筒结构，成为大家争相研发的重点。

塑料挤出机的传动系统

传动系统的作用是驱动螺杆，塑料挤出机供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。 而在结构基本相同的前提下，减速机的制造成本大致与其外形尺寸及重量成正比。因为减速机的外形和重量大，意味着制造时消耗的材料多，另所使用的轴承也比较大，使制造成本增加。 同样螺杆直径的挤出机，高速高效的挤出机比常规的挤出机所消耗的能量多，电机功率加大一倍，减速机的机座号相应加大是必须的。但高的螺杆速度，意味着低的减速比。同样大小的减速机，低减速比的与大减速比的相比，齿轮模数增大，减速机承受负荷的能力也增大。因此减速机的体积重量的增大，不是与电机功率的增大成线性比例的。如果用挤出量做分母，除以减速机重量，高速高效的挤出机得数小，普通挤出机得数大。 以单位产量计，高速高效塑料挤出机的电机功率小及减速机重量小，意味着高速高效挤出机的单位产量机器制造成本比普通挤出机低。 加热冷却装置 加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。 挤塑机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各部分。加热装置由外部加热筒内的塑料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。 冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。具体说是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，一般中小型挤塑机采用风冷比较合适，大型则多采用水冷或两种形式结合冷却；塑料挤出机螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送率，稳定出胶量，同时提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了加强对固体物料的输送作用，防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动部分正常工作。