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1、第三小组,Member：何弘扬 汪恒 陈刘武 陈丽 陈健灵 陈桂贤,挤出机机头加工工艺参数,一，管材挤出机机头的结构组成 二， 压缩比 三，拉伸比 四，离模膨胀,管材挤出机头,管材挤出机机头的结构组成,(1)口模和芯模。 口模用于成型制品的外表面。 芯模用于成型制 品的内表面。 因此，口模和芯模的定型部分决定了制品的横截面形状 和尺寸。 (2)分流器和分流器支架。 分流器又称鱼雷头。塑料通过分流器 变成薄环状，并且平稳地进入成型区，同时进一步对熔体进行加热和塑 化。大型挤出机的分流器内部还装有加热装置。 分流器支架主要用来支撑分流器和芯棒,同时也能对分流后的塑 料熔体进一步进行剪切和混合作用（
2、有时会产生熔接痕而影响塑件强 度和外观）。小型机头的分流器支架可与分流器设计成一个整体。,(2)过滤板(多孔板、栅板）。过滤板的作用是将塑料熔体由在料 筒内的螺旋运动转变为直线运动，并且过滤杂质和尚未塑化的塑料原 料。此外，过滤板还能形成一定的机头压力，使塑料制品更加密 实。,(4)机头体。机头体相当于模架，用来安装固定机头的各零部件。 机头体需与挤出机料筒紧密连接，连接处应密封以防塑料熔体泄漏。 (5)调节螺钉。调节螺钉用来调节控制口模与芯模之间的环隙大 小和同轴度,以保证挤出制品壁厚均匀。通常调节螺钉的数量为4 8 个,视模口的尺寸而定。 (6)定径套。 离开口模后的塑料熔体虽以具有给定的
3、载面形状，但因其仍处于粘流状态而抵抗自重，会变形，为此需要用定经套对其进行冷却定型，以使制品固化，并获得良好的质量、准确的尺寸和几何形状。 (7)橡皮塞。橡皮塞的作用是防止压缩空气泄漏，保证管内具有 一定的压力。,1 口模是成型管材外部轮廓的机头零件，其结构如图1，其主要尺寸有口模内径D、定型长度L1、压缩段长度L2和压缩区锥角。尺寸的设计主要靠经验公式，查有关设计手册，有关经验公式如下：,1）、口模内径D： D= d1/k 3-1 式中： D口模内径（mm） d1 塑料管材外径（mm） 系数（见表）,2）、口模定型段长度L1： L1=（0.33.0）d1 3-2 或 L1 =ct 3-3 式
4、中： L1口模定型段长度（mm） d1塑料管材外径（mm） c系数（见表2） t塑料管材壁厚（mm）,3）、压缩区锥角： 压缩区的锥角一般在1060范围内选取，当过大时，挤出的管材表面会较粗糙，对于低粘度材料可选取较大值，反之取较小值。 4)、口模压缩段长度L2： L2=（1.52.5）D0 3-4 式中： L2口模压缩段长度（mm） D0塑料熔体在过滤板出口处的流道直径（mm）,2、芯棒的设计计算 芯棒是成型管材内部轮廓的机头零件，其结构如图2，通过用螺纹与分流器联接，其主要尺寸有芯棒外径d、芯棒定型段长度L3、芯棒压缩段长度L4。各尺寸的设计主要靠经验公式来确定。查有关设计手册，有关经验公
5、式如下： 1）、芯棒外径d： d=D -2 3-5 式中：d芯棒外径（mm） D口模内径（mm） 口模与芯棒的单边间隙，通常取（0.830.94）塑料管材壁厚（mm） 2）、芯棒定型段长度L3 = L1 ， 3)、芯棒压缩段长度L4 = L2=（1.52.5）,图2：芯棒结构图,3、过滤板出口处直径D0的确定： 该直径应与挤出机机筒出口处直径一致。,3、分流器和分流器支架的设计计算 1）分流器参数设计 分流器与分流器支架结构如图3。 对于小型挤出机分流器和分流器支架可设计成一体形式。分流器主要参数有：扩展角、分流锥面长度L3、分流器头部圆角R、分流器表面粗糙度R。各参数的确定原则如表5。,拉伸
6、比和压缩比,拉伸比和压缩比是塑料挤出成型工艺参数，两者都与口模和芯棒尺寸有关。各种塑料的拉伸比和压缩比都是通过实验确定的。,管材挤出机头,拉伸比：是指口模与芯棒在成型区的环形间隙截面积与所挤出的管材的截面积之比。挤出时，管材离开口模后，由于压力降低，塑料制品出现因弹性回复而膨胀的现象，管材截面积将增大。另一方面，又由于牵引和冷却收缩的关系，管材截面积也有缩小的趋势。这种膨胀与缩小的大小于塑料性质、口模温度与压力、定径套的结构形式等因素有直接关系。目前，由于理论计算尚不成熟，通常根据拉伸比来确定口模与芯棒间环形空隙的截面积与挤出管材的截面积之比。即：,较大拉伸比的好处有： （1）、在生产过程中，
7、变更管材规格时，一般不需拆装口模和芯棒，可以通过改变拉伸比来实现； （2）、在加工某些容易产生熔体破裂现象的塑料时，用较大尺寸的口模和芯棒，可以生产较小规格的管材，这样既可以避免产生熔体破裂，又可提高产量。 2）根据硬质PVC为高粘度材料，故确定压缩比=5。,管材挤出机头,压缩比：是指过滤板出口处最大进料截面积与口模和芯棒在成型区的环形间隙截面积之比。它反映挤出成型过程中塑料熔体的压实程度。不同的物料其压缩比不同：压缩比一般为410，RPVC管压缩比为310，随管径的增加而取小值：若压缩比过小，则接缝线不易消失，管壁不密实，强度低：过大则导致机头尺寸大，料流阻力大，易过热分解。,离模膨胀,概念
8、：在挤出过程中，挤出物离开模后，其横截面尺寸因弹性回复而大于口模尺寸的现象，也称巴勒斯（Barus）效应 。,离模膨胀是什么原因？,一般在挤出过程中,处于熔体状态的高分子链经取向和拉伸作用,分子处于应力状态.但是离开口模后,分子应力释放,分子链径向回缩,与流动方向垂直的方向“变胖”,也就是所谓的离模膨胀 。,离模膨胀效应（巴勒斯效应）不仅发生在高分子态物质上，还会发生在低分子态物质上。大家都见到过水管放水，如果水以较大的速度喷出水管，则喷出水管后的水柱的直径必然比水管的直径大。这是大家司空见惯的场景，如水龙头放水，尿尿（男生）等等，其实这正是巴勒斯效应。水在水管内部受到水管壁的作用力，处于被压
9、缩状态（有膨胀的趋势），当水离开水管后，水管壁对水的压缩作用消失，而水依然有一个反作用力（膨胀趋势），于是，水就膨胀了。,口模膨胀率主要影响因素,1.剪切速率 当其它的参数不变时, 挤出膨胀率随剪切速率的增加而增加, 并在发生熔体破裂的临界剪切速率之前有一极大值 (见图1) , 其原因是当剪切速率高时, 相应缩短了熔体弹性能在口模中的松驰时间, 当然当剪切速率增加时, 温度升高也是导致膨胀率升高的主要原因,2.温度,由于挤出膨胀率依赖于聚合物的粘弹性, 而粘度就是温度的函数, 所以膨胀率很大程度上依赖于温度。一般来说, 在低剪切速率时, 温度低, 粘弹性就高, 膨胀率就大; 反之, 膨胀率就小
10、。但最大膨胀随温度的升高而增加(如图1) , 有些特殊的材料如PVC, 其口模膨胀乃随温度升高而增大, 然而当剪切力比其临界值低得多时, 口模膨胀与温度无关。,3.松驰时间,口模膨胀随熔体在口模内停留时间呈指数地减小, 这主要由于在停留期间每个体积单元所引起的弹性变形得到逐步的恢复, 使正应力有效的减小的结果。,4.入口压力,口模构型,口模长径比L / D对于长径比有很多研究者做了实验, 而且涉及有圆形、矩形等规则截面。一般认为, 膨胀率随着长径比的增大而减小, 然后逐渐趋于平缓 (见图2)。当长径比变小时, 收敛入口处的弹性储能增加, 则弹性恢复主要是由入口处的拉伸弹性形变引起的。 然而当成型段足够长时, 弹性储能将最后完全消除, 挤出胀大主要是由口模流动中剪切变形所致.,图 2 膨胀率B 与长径比L / D 的关系,口模入口角度,当口模入口角A小于临界入口角时, 膨胀率随A增加而减小, 反之随A的减小而增加。另外研究表明, 熔体从狭缝口模中挤出的膨胀比圆管的大, 由此可见, 挤出口模的截面几何形状对出口膨胀有非常大的影响。,谢谢！,
