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机筒螺杆的作用与原理

发布日期:2016-06-27

摘要:螺杆是注塑机的重要部件。

吹膜机机筒螺杆.png

 

下面我们介绍 机筒螺杆在注塑机里的作用与原理:

 

螺杆是注塑机的重要部件。它的作用是对塑料进行输送、压实、熔化、搅拌和施压。所有这些都是通过螺杆在机筒内的旋转来完成的。在螺杆旋转时,塑料对于机筒内壁、螺杆螺槽底面、螺棱推进面以及塑料与塑料之间在都会产生摩擦及相互运动。塑料的向前推进就是这种运动组合的结果,而摩擦产生的热量也被吸收用来提高塑料温度及熔化塑料。螺杆的结构将直接影响到这些作用的程度。

 

普通注塑螺杆结构,也有为了提高塑化质量设计成分离型螺杆,屏障型螺杆或分流型螺杆。

 

机筒的结构其实就是一根中间开了下料口的圆管。

 

在塑料的塑化过程中,其前进和混合的动力都是来源于螺杆和机筒的相对旋转。根据塑料在螺杆螺槽中的不同形态,一般把螺杆分为三段:固体输送段(也叫加料段)、熔融段(也叫压缩段)、均化段(也称计量段)。

 

在有关塑料塑化的教材上中,都把塑料在螺杆的固体输送段看成一个塑料颗粒间没有相互运动的固体床,然后通过固体床与机筒壁、与螺棱推进面以及与螺槽表面相互运动和摩擦的理想状态的计算,来确定塑料向前输送的速度。这与实际情况有不少差距,也不能以此为依据来分析不同形状塑料颗粒的进料情况。如果塑料的颗粒不大,它们在被机筒内壁拉动向前运动时会出现分层和翻滚,并逐步被压实形成固体塞。当望料颗粒的直径与螺槽深度尺寸差不多时,它们的运动轨迹基本上是沿螺槽径向的直线运动加上转一个角度的直线运动。由于颗粒大时塑料在螺槽中的排列很疏松,所以其输送速度也较慢。当颗粒大到一定程度,在进入压缩段而其直径大于螺槽深度时,塑料就会卡在螺杆与机筒之间,如果向前拉动的力不足以克服压扁塑料颗粒所需的力,则塑料会卡在螺槽里不向前推进。

 

塑料在接近熔点温度时,、与机筒相接触的塑料已开始熔融而形成一层熔膜。当熔膜厚度超过螺杆与机筒间的间隙时,螺棱顶部把熔膜从机筒内壁径向地刮向螺棱根部,从而逐渐在螺棱的推进面汇集成旋涡状的流动区——熔池。

 

由于熔融段螺槽深度的逐渐变浅以及熔池的挤压,固体床被挤向机筒内壁,这样就加速了热机筒向固体床的传热过程。同时,螺杆的旋转使固体床和机筒内壁之间的熔膜产生剪切作用,从而使熔膜和固体床分界面间的固体熔化。随着固体床的螺旋形向前推移,固体床的体积逐渐缩小,而熔池的体积逐渐增大。如果固体床厚度减小的速度低于螺槽深度变浅的速度,则固体床就可能部分或完全堵塞螺槽,使塑化产生波动,或者由于局部压力过大造成摩擦生热剧增,从而产生局部过热。

 

在螺杆均化段,固体床已经因体积过小而破裂形成分散在熔池里的小固体颗粒。这些固体颗粒通过各自与包覆周围的熔体摩擦及热传递而熔融。面这时,螺杆的功能主要是通过搅拌塑料熔体使之混合均匀,熔体的速度分布从贴近机筒壁的最高速到贴近螺槽底部的最低速。如果螺槽深度不大而熔体粘度很高,则这时熔体分子间的摩擦会很剧烈。

 

由于各种塑料的熔融速度、熔体粘度、熔融温度范围、粘度对温度及剪切速率的敏感程度、高温分解气体的腐蚀性、塑料颗粒间的摩擦系数差异很大,通常意义上的普通通用螺杆在加工某些熔体特性比较突出的塑料(如Pc、PA、高分子ABS、PP-R、PVC等)时会出现某一段剪切热过高的现象,这种现象—般可通过降低螺杆转速得以消除。但这势必影响生产效率。为了实现对这些塑料的高效塑化,很多公司先后开发了这些塑料的专用塑化螺杆和机筒。这些专用螺杆和机筒在设计时针对的主要问题是以上塑料的固体摩擦系数、熔体粘度、熔融速度等。