第2讲-挤出机技术方案.ppt
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概述,2、挤出机的工作过程挤出过程是这样进行的:
将塑料加热,使之呈粘流状态,在加压的情况下,使之通过具有一定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体,然后通过冷却,使其具有一定几何形状和尺寸的塑料由粘流态变为高弹态,最后冷却定型为玻璃态,得到所需要的制品。
(玻璃态-高弹态-粘流态-高弹态-玻璃态)塑料物料从料斗进入到挤出机,在螺杆的转动带动下将其向前进行输送,物料在向前运动的过程中,接受料筒的加热、螺杆带来的剪切以及压缩作用使得物料熔融,因而实现了在玻璃态、高弹态和粘流态的三态间的变化,挤出成型特点,连续化操作,生产效率高,应用范围广,用途多,产品品种多,设备简单,操作简单,投资少,见效快,制品质量均匀密实,各向异性少,尺寸较稳定,挤出成型设备,挤出成型设备,主机部分,以螺杆挤出机为主,辅机部分,口模以后部分,控制系统,1.主机、辅机速度匹配;2.控制温度和压力等,
(1)挤压系统,
(2)传动系统,(3)加热和冷却系统,料斗、机筒、螺杆组成;功能:
使粒料加入机筒后,经搅拌、塑化,然后由机头挤出。
保证螺杆按需要的扭矩和转速均匀旋转,通过对机筒加热或冷却,保证物料在机筒各段内的温度要求。
评价挤出机,从两个方面考虑:
(1)生产能力的高低,适用范围是否广泛,
(2)应具有较完善的控制系统,一主机-概述,概述,挤压系统,传动系统,加热冷却系统,概述,机头,挤压系统,传动系统,挤出辅机-概述,挤出机主机,机头,定型装置,冷却装置,牵引装置,切割装置,定长装置,塑料管材机组-辅机,挤出机辅机,机头,定型装置,冷却装置,牵引装置,切割装置,堆放装置,机头的型孔决定制品断面的形状,不同的制品可更换,作用:
稳定挤出型材的形状,对其表面进行修正。
使挤出的制品充分冷却固化,将挤出制品引出,牵引速度的大小可以调节断面尺寸,对生产效率有一定的影响。
单螺杆挤出主机的基本结构及作用,由传动系统、挤出系统、加热和冷却系统、控制系统等几部分组成。
(此外,还有一些辅助设备)挤出系统是成形关键部分,主要包括加料装置、料筒、螺杆、机头(口模)等,加料装置,加料装置的作用是给挤出机供料。
它一般由料斗部分和上料部分组成。
料斗的容积约为挤出机ll.5小时的挤出量,加料方式分为重力加料和强制加料,上料方法有弹簧上料、鼓风上料、真空上料、运输带传送及人工上料等。
根据需要还可配有保温夹套、定时定量自动加料装置以及可视装置等。
料筒,工作环境:
料筒是在高压、高温、严重的磨损、一定的腐蚀条件下工作的。
材质:
45号钢、40Cr、38CrMoAL等。
作用:
传热(加热或冷却)、配合螺杆加强塑化,料筒结构,整体料筒:
较高的制造精度和装配精度,简化装配工作,热量沿轴向分布比较均匀。
组合料筒:
便于改变料筒长度,利于设置排气段;但破坏了料筒加热的均匀性,增加了热损失。
也不便于加热冷却系统的设置和维修,双金属料筒:
为了既能满足料筒对材质的要求,又能节省贵重材料,不少料筒在一般碳素钢或铸钢的基体内部镶一合金钢衬套。
IKV料筒:
提高固体输送率1、料筒加料段内壁开设纵向沟槽;2、将加料段靠近加料口处的一段料筒内壁做成锥形;3、强制冷却加料段料筒,螺杆结构参数,螺杆直径,D螺杆外径d螺杆根径,螺杆直径是一个重要参量,它在一定意义上表征挤出机挤出量的大小。
D,加工能力。
挤出机生产率D2,我国挤出机标准所规定的螺杆直径系列为:
30、45、65、(85)90、(115)120、150、200。
螺杆直径的大小一般根据所加工制品的断面尺寸、加工塑料的种类和所要求的生产率来确定。
螺杆长径比,螺杆的长径比是螺杆的重要参数之一。
若将它与螺杆转数联系起来考虑,在一定意义上也表示螺杆的塑化能力和塑化质量。
1)长径比加大后,螺杆的长度增加,塑料在料筒中停留的时间长,塑化得更充分更均匀,故可以保证产品质量。
2)在此前提下,可以提高螺杆的转数从而提高挤出量。
1)长径比加大后,因自重而弯曲,功耗增大;螺杆、料筒的加工和装配都比较困难和复杂,2)长径比加大后,物料可能发生热降解,缺点,单螺杆的长径比有一个由小到大的发展趋势,50年代一般为1820,60年代为2528,目前为30左右。
压缩比(25),几何压缩比:
螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后一个螺槽的容积比:
作用:
是将物料压缩,排除气体,建立必要的压力,保证物料到达螺杆末端时有足够的致密度。
物理压缩比:
物料加工之前的松密度与均化段熔体密度之比。
设计原则:
应使几何压缩比大于物理压缩比,获得压缩比的方法:
等距变深螺槽、等深不等距螺槽、不等深不等距螺槽、锥形螺杆等方法。
其中等距不等深螺槽的办法易于进行机械加工,故多采用。
螺槽深度(h):
h,剪切速率,传热效率,混合及塑化效率,生产率。
故热敏性塑料(如PVC)宜用深螺槽,而熔体粘度低且热稳定性好的塑料(如聚酰胺等)宜用浅螺槽。
螺旋升角,实验证明,物料形状不同,对加料段的螺纹升角要求也不一样。
1)=30左右适于粉料,2)=l7左右适于圆柱料,3)=15左右适于方块料。
出于机械加工的方便,一般取D=S,=1740。
,出料快,生产能力,但停留时间短,塑化。
螺纹棱部宽度e,1)e太小会使漏流增加,而导致产量降低,特别是对低粘度的熔体来说更是如此。
2)e太大会增加螺棱上的动力消耗,有局部过热的危险。
3)一般取e=(0.08-0.12)D。
螺杆与料筒间隙,(0.0030.005)D直径大者取小值,小者取大值。
螺杆和料筒的间隙的选取是一个综合性的问题,必须结合各方面的因素综合考虑被加工物料的性质。
(如热敏性与非热敏型物料)机头阻力情况。
阻力越大间隙越小。
螺杆头部结构,当塑料熔体从螺旋槽进入机头流道时,其料流形式急剧改变,由螺旋带状的流动变成直线流动。
为得到较好的挤出质量。
要求物料尽可能平稳地从螺杆进入机头,尽可能避免局部受热时间过长而产生热分解现象。
这与螺杆头部形状、螺杆末端螺纹的形状以及机头体中流道的设计和分流板的设计等有密切关系。
螺杆头部常设计为锥形或半圆形,如鱼雷头等.,常规全螺纹三段螺杆,当物料沿螺杆前移时,螺杆会对物料产生输送、传热塑化和混合均化等作用。
根据物料的变化特征,可把螺杆分为加料段(输送段)、压缩段(熔化段)和均化段(计量段),加料段,加料段的作用是输送物料给压缩段和均化段。
物料受热软化,受压前移,无压缩(可等距等深),产生固体输送.,加料段的长度一般取(310)D,与物料种类有关:
结晶性塑料硬质无定形塑料软质无定形塑料。
对于结晶性塑料,加料段长度一般取为螺杆全长的6065%。
加料段的核心问题是输送能力。
由固体输送理论得知,螺杆的输送能力与螺杆的几何参数和固体输送角有关。
压缩段,压缩段的作用是压实物料(压缩比),排出空气以及熔化物料。
压缩段的长度,主要与塑料的熔点等性能有关。
如熔化温度范围宽(PVC),压缩段最长;而熔化温度很窄(PA),压缩段很短,甚至只有一个螺距的长度。
螺杆型式的确定,按照传统的说法,常规全螺纹三段螺杆分为渐变型螺杆和突变型螺杆。
所谓渐变型螺杆是指由加料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过渡,是在一个较长的螺杆轴向距离内完成的。
渐变型螺杆可等距不等深,也可等深不等距;变化范围可在全螺杆范围内,也可局限于压缩段。
对大多数物料能够提供较好的热传导,传热均匀,效果好。
大多用于无定形塑料的加工,适用于热敏性塑料,,对物料的剪切作用较小,而且可以控制,其混炼特性不是很高,,所谓突变型螺杆的指由加料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过渡是在较短的螺杆轴向距离内完成的。
突变螺杆由于具有较短的压缩段,有的甚至只有(12)D。
对物料能产生巨大的剪切,故适用于粘度低、具有突变熔点的塑料,如尼龙、聚烯烃。
均化段,该段的作用是:
1、进一步均匀塑化;2、将来自压缩段的已熔物料定压定量定温地挤到机头中去。
均化段的螺槽深度和长度是两个重要参量,机头(口模),机头是口模与料筒的过度连接部分,口模是制品的成型部件,通常机头和口模是一个整体,习惯上统称为机头。
概述,3)控制系统(检测和控制)挤出机的控制系统:
它由各种电器、仪表和执行机构组成。
根据自动化水平的高低,可控制挤出机的主机、辅机的拖动电机、驱动油泵、油(汽)缸和其它各种执行机构按所需的功率、速度和轨迹运行,以及检测、控制主辅机的温度、压力、流量,最终实现对整个挤出机组的自动控制和对产品质量的控制。
一般称由以上各部分组成的挤出装置为挤出机组。
概述,3、挤出机的分类挤出机的分类:
随着挤出机用途的增加,出现了各种挤出机,分类方法很多。
1)按加工物料:
可分为塑料挤出机和橡胶挤出机2)按螺杆数目的多少,可以分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机;3)按可否排气,分为排气挤出机和非排气挤出机;4)按螺杆的有无,分为螺杆挤出机和无螺杆挤出机;5)按螺杆在空间的位置,可分为卧式挤出机和立式挤出机。
以上各种挤出机将在本章陆续予以介绍。
最常用的是卧式单螺杆非排气挤出机,机头和口模的作用,均匀平稳的导入模套中,并赋予塑料以必要的成型压力,将旋转运动的塑料熔体转变为平行的直线运动,
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- 挤出机 技术 方案