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常見(jiàn)問(wèn)題
Common problem
塑料成型最重要的兩種工藝即注塑成型和擠出成型,螺桿是整個(gè)成型過(guò)程中的關(guān)鍵部件，所以一直強(qiáng)調(diào)螺桿的重要性。我們知道，單螺桿有各式各樣的，如分離性、混煉型以及壓縮減壓型的單螺桿。其中，壓縮減壓型螺桿又分為:能量傳遞式(ET)螺桿和波形螺桿。
波型螺桿與普通單螺桿一樣，仍分固體輸送段、壓縮段及計(jì)量段，但不同之處是：在從壓縮段起，螺紋有偏心距，螺槽展開(kāi)時(shí)呈波狀。硬聚氯乙烯物料在擠出塑化時(shí)，除要經(jīng)過(guò)螺旋輸送和一定的熱歷程外，還要經(jīng)過(guò)波峰和波谷的間歇作用，促使物料收到周期性的壓縮---減壓作用，在減壓時(shí)分子產(chǎn)生應(yīng)力松弛。這樣，硬聚氯乙烯在塑化過(guò)程中不致因不斷收到剪切、不擦作用而使物料溫度持續(xù)上升，從而發(fā)生降解，這就大打提高了硬聚氯乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量。
經(jīng)過(guò)多年的努力，目前達(dá)到實(shí)用階段，應(yīng)大力推廣應(yīng)用，華南理工大學(xué)主要研究雙波形螺桿、排氣或擠出機(jī)用螺桿，而背景化工學(xué)院則著重研究注塑用波狀螺桿，本文重點(diǎn)介紹這種波狀注塑螺桿。
近年來(lái),由于擠出機(jī)產(chǎn)量越來(lái)越大,驅(qū)動(dòng)功率越來(lái)越大,螺桿的轉(zhuǎn)速也隨之提高。為了有效提高軸承受單向扭矩能力，分析研究擠出機(jī)螺桿芯軸的失效和受力原因是非常重要的。為何獲取更好的塑化效果和生產(chǎn)能力，大直徑螺桿、超深螺槽是近年擠出機(jī)發(fā)展的趨向，其軸所承受的扭矩也越大，擠出機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生的芯軸折斷事故拼拼出現(xiàn)。因此，研究擠出機(jī)螺桿芯軸失效的原因，對(duì)于提高擠出機(jī)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，有著至關(guān)重要的意義。
在塑料加工工業(yè)中，選用合理地裝配結(jié)構(gòu)和部件的加工精度；正確地設(shè)計(jì)螺桿結(jié)構(gòu)形狀以及采用新型材料和螺扦表面的處理是降低螺桿表面磨損，腐蝕，提高生產(chǎn)率的有效措施。
擠出機(jī)塑化裝置中除了擠出機(jī)螺桿很重要,還有機(jī)筒和射嘴在加工生產(chǎn)中也非常重要,接下來(lái)簡(jiǎn)單接受下這兩個(gè)部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
擠出機(jī)機(jī)筒是一個(gè)直筒，與螺桿緊密配合。螺桿與機(jī)筒之間的徑向間隙一般為0.2M(0.008in);螺桿直徑不大于40mm的擠出機(jī)的間隙約0.15mm(0.006in)。機(jī)筒通常由雙金屬通過(guò)中心澆鑄制成。當(dāng)塑化裝置要求排氣時(shí)，機(jī)筒上要開(kāi)排氣口。在機(jī)筒的喂料端開(kāi)喂料口。喂料口與料斗相連，固體塑料顆粒經(jīng)科斗加到擠出機(jī)中。
擠出機(jī)的噴嘴頂?shù)街鳚蔡咨?。噴嘴的尖部通常倒圓，圓弧的半徑略小于與其配合的主澆套的半徑，以實(shí)現(xiàn)良好密封。為避免過(guò)度磨損，半徑應(yīng)足夠大。美國(guó)標(biāo)淮中，噴魔的半徑為。0.5in和0.75in；在歐洲歐盟標(biāo)準(zhǔn)中，噴嚏的半徑取10mm、15mm、20mm和30mm。噴嘴既可以是直通式，也可以包含一個(gè)開(kāi)關(guān)裝
置。直通式噴嘴一般推薦用于熱敏性整合物和高黏度聚合物的加工，例如硬PVC、熱固型樹(shù)脂和彈性體。圖1.12顯示了一種直通式噴嘴的結(jié)構(gòu)。
1.螺筒要直。
2.螺筒的設(shè)計(jì)應(yīng)能經(jīng)受擠出機(jī)的工作壓力。這些壓力可能高達(dá)70-140MPa(10000-20000psi)，在注塑中還要更高些。
3.螺筒內(nèi)壁面應(yīng)比擠出機(jī)螺桿更耐磨，因?yàn)槁輻U比螺筒易更換，重新加工也比螺筒便宜。
4.螺筒后端的支撐應(yīng)采用滑動(dòng)支撐，當(dāng)螺筒被加熱時(shí)允許其膨脹。剛性的支撐會(huì)引起螺筒的彎曲，可能導(dǎo)致螺桿和螺筒嚴(yán)重?fù)p壞。
5.為了改進(jìn)團(tuán)體輸送，螺筒的加料段可以開(kāi)槽。開(kāi)槽加解段應(yīng)保證良好的冷卻能力，以帶走高摩擦產(chǎn)生的熱，并阻止槽內(nèi)堆積物料的熔融。另外，溝槽應(yīng)傾斜開(kāi)，深度逐漸變淺，最大限度地減小物料在構(gòu)糟內(nèi)的掛料機(jī)會(huì)。
6. 如果沒(méi)有搭氣口，應(yīng)偏置，并且開(kāi)口側(cè)壁與螺筒內(nèi)壁相切，以減小塑料熔體掛在排氣口前沿的機(jī)會(huì)，見(jiàn)圖2．20。較傳統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)式排氣口設(shè)計(jì)，易使物料在排氣口的底部不斷堵塞。排氣口的開(kāi)口處可以設(shè)計(jì)成向下傾斜的，以避免冷卻物流人擠出機(jī)螺筒。
一.擠出機(jī)螺桿與其支撐傳動(dòng)軸的裝配間隙過(guò)大，旋轉(zhuǎn)工作時(shí)兩軸心線不同心，誤差過(guò)大。
二.擠出機(jī)螺桿彎曲變形，軸中心線的直線度超差較大。
三.擠出機(jī)料筒端面與機(jī)座連接法蘭端面和料筒中心線的垂直度沒(méi)能保證，誤差大。
四.擠出機(jī)螺桿裝配在擠出機(jī)料筒內(nèi)，兩零件同心度的誤差大。
腐蝕性、磨蝕性和耐高溫的樹(shù)脂有可能在不知不覺(jué)中損害螺桿和機(jī)筒。例如，部分工程材料、熱塑性彈性體和生物高分子材料，有時(shí)會(huì)形成一種腐蝕性環(huán)境。另外，增強(qiáng)材料（如玻璃纖維、玻璃球等）、某些填料以及添加劑，都具有磨蝕性。
為避免影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，加工商必須密切監(jiān)測(cè)這些材料可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成的危害。為了保持較高的加工標(biāo)準(zhǔn)，建立一種預(yù)防性的維護(hù)方案（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“PM方案”）非常必要。在需要的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)機(jī)筒螺桿進(jìn)行檢查和測(cè)量，并將螺桿拉出來(lái)，重新進(jìn)行安裝或更換，因?yàn)闃O小的磨損也會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。
保護(hù)設(shè)備免遭腐蝕性和磨蝕性樹(shù)脂的損害，最好的辦法是選擇合適的材料來(lái)制造螺桿和機(jī)筒。為應(yīng)對(duì)腐蝕性、磨損性和耐高溫的熔體而制造耐耗損機(jī)筒和螺桿，其加工成本超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的聚烯烴用螺桿約3~4倍。這是因?yàn)槟秃膿p合金的價(jià)格比較昂貴，并且很難加工。但它們能提供更長(zhǎng)的使用壽命，并且維修的間隔可以更長(zhǎng)。
1.擠出生產(chǎn)過(guò)程中，由于工藝溫度過(guò)低或擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)隨物料混進(jìn)金屬異物，會(huì)使螺桿的工作轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩突然增加，這種扭矩力超出螺桿的強(qiáng)度極限，會(huì)造成螺桿扭斷。
2.物料中如果有碳酸鈣或玻璃纖維等填充料，會(huì)加劇擠出機(jī)螺桿和擠出機(jī)機(jī)筒的磨損。
3.擠出機(jī)螺桿在擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)、擠出物料，螺桿、機(jī)筒和物料三者之間長(zhǎng)時(shí)間摩擦必然會(huì)造成機(jī)筒和螺桿的磨損。機(jī)筒的內(nèi)徑會(huì)逐漸加大、螺桿的外徑逐漸縮小，這樣，螺桿與機(jī)筒的配臺(tái)間隙會(huì)隨著兩者的逐漸磨損而一點(diǎn)點(diǎn)加大.
4.操作不當(dāng)，工藝溫度控制不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)被擠出物料分解如pvc分解時(shí)放出大量HCI氣體，加劇了對(duì)零件的腐蝕。
5.擠出機(jī)螺桿或機(jī)筒工作表面的熱處理硬度沒(méi)有達(dá)到要求值，會(huì)加快兩零件的磨損。
6.螺桿和擠出機(jī)機(jī)筒的材料選擇不當(dāng)，使兩零件的工作強(qiáng)度不夠，會(huì)縮短其工作壽命。
擠出產(chǎn)值直接決議于螺桿轉(zhuǎn)速，所以精密切量和操控?cái)D出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速非常主要。測(cè)量和閃現(xiàn)的冕桿轉(zhuǎn)速應(yīng)最少精確到0.1r/min，最好精確到0.1r/min或更小。換句話說(shuō)，螺桿速度測(cè)量的敏感度和分辯牢應(yīng)為0.1r/min或非常好。假設(shè)滿(mǎn)量程為200r/min，則測(cè)量敏感度為滿(mǎn)量程的0.05%。當(dāng)擠出機(jī)在低速下作業(yè)時(shí)．轉(zhuǎn)速的測(cè)量尤為主要。例如，擠出機(jī)在5r/min下作業(yè)，螺桿轉(zhuǎn)速的分辯率為1r/min．則實(shí)習(xí)的螺桿轉(zhuǎn)速改變?cè)?0%以?xún)?nèi)時(shí)，在測(cè)量控?cái)?shù)上不會(huì)有改變。當(dāng)分辯率為0.1r/min時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速在%以?xún)?nèi)改變時(shí)，螺桿測(cè)量閃現(xiàn)值不會(huì)有改變。
另一個(gè)需求思索的主要疑問(wèn)是擠出機(jī)和牽引機(jī)的速度調(diào)度疑問(wèn)。典型帶有測(cè)速反響調(diào)度的電刷式宜流電機(jī)的速度調(diào)度精度為滿(mǎn)量程的1%。假設(shè)最高轉(zhuǎn)速為100r/min，則螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min時(shí)，其改變值可達(dá)正負(fù)1r/min，即正負(fù)10％，總改變置達(dá)20%。這對(duì)大都擠出進(jìn)程是不允許的。采用數(shù)字化驅(qū)動(dòng)技能的無(wú)刷直流電機(jī)或數(shù)字脈沖有刷直流電機(jī)，調(diào)速精度可大為前進(jìn)，其調(diào)速精度可達(dá)滿(mǎn)量程的0.01%或非常好。這就是說(shuō)．即便在很低的轉(zhuǎn)速下，這種驅(qū)動(dòng)方法也能確保螺桿轉(zhuǎn)速非常安穩(wěn)。
明顯、牽引速度的調(diào)度具有相同主要的含義。假設(shè)擠出產(chǎn)值堅(jiān)持安穩(wěn)，而牽引速度在改變，則成品的尺度也會(huì)發(fā)生改變。所以，建議擠出機(jī)和牽引裝置的速度調(diào)度精度都要抵達(dá)滿(mǎn)量程的0.01%或更高。因?yàn)楝F(xiàn)在數(shù)字化驅(qū)動(dòng)在價(jià)錢(qián)上比起舊式的帶測(cè)速僅或不帶測(cè)速儀的刷式直流電機(jī)并不算貴，所以沒(méi)有理由不采用數(shù)字驅(qū)動(dòng)裝置。
在擠出物料時(shí)需要對(duì)螺桿進(jìn)行冷卻，主要是為了保證生產(chǎn)能順利進(jìn)行，防止物料因塑化溫度過(guò)高而造成分解。比如在螺桿的加料段冷卻，是防止此段螺桿溫度過(guò)高，避免物料因溫度高而戮附在螺桿的螺紋槽內(nèi)隨螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，影響物料輸送前移，造成因供料不足而不能正常生產(chǎn)。螺桿的均化段冷卻降溫，是因?yàn)榇硕稳哿弦蚴茌^大的擠壓、摩擦和剪切作用，產(chǎn)生熱量多，溫升較快，為防止物料分解才需降溫冷卻。
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