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。

塑料挤出机螺杆头部的设计

塑料挤出机螺杆的头部结构形式比较多，相同之处是螺杆头部多数为锥形，这主要是为了减少熔融料注射阻力，防止熔融料在螺杆前部滞留。图1所示为尖形圆锥螺杆头部结构，维角为15°-30°。这种尖形圆锥头适合于聚氯乙烯熔料的注射，对于这种高黏度、热敏性原料，可减少熔料的滞留和熔料分解。 塑料挤出机螺杆头部为止逆型结构，种类比较多，此举例说明它的工作方法：塑化成熔融态的原料被螺温推动前移经逆止环与螺杆头之间间隙进入螺杆头前部，当注射工作开始时，由于螺杆头部熔料受压，则把止逆环推向后退与环座紧密接触贴合，阻止熔料的回流。阻止回流的效果好坏由止逆环与机筒的间隙大小决定。间隙小，阻止熔料回流效果好，但容易使止逆环与机筒内壁摩擦；间隙偏大，熔料回流增加，影响注射料量的准确性。比较合理的间隙是在0.01-0.02mm范围内，止逆环宽度是止逆环直径的2/3。熔料为中低黏度时，多用此种结构止逆型螺杆头部。