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1、螺杆螺筒基础知识和常见问题处理n塑料挤出螺杆的分类n塑料挤出螺杆螺筒的结构、工作原理和常 用材料n塑料挤出螺杆螺筒的损坏原因和修复方法n型材黑线的成因和处理方法n螺杆螺筒日常维护的注意事项n螺杆螺筒的间隙调整n筒五冷却的原理1892年德国人Paul Troester在汉诺威制造出 了世界上第一台运用于工业生产的单螺杆挤出机, 20世纪30年代后期意大利开发出了双螺杆挤出机, 经过100多年的研究与发展，塑料挤出机已由原来的 单螺杆衍生出双螺杆、多螺杆，甚至无螺杆等多种 机型。不论是单螺杆、双螺杆，还是其它挤出机， 其功能都是要完成对物料进行连续地输送、塑化、 混炼、均化，直至定压、定量挤出，然
2、后由塑料成 型辅机来完成产品的最终成型。塑料挤出螺杆的分类1、按照螺杆数量分：无螺杆、单螺杆、双螺 杆、多螺杆 单螺杆：普通式（三段式：加料段、压 缩段、计量段）；新型螺杆（分离型、屏 障型等） 双螺杆：锥形和平行、同向和异向、啮 合和非啮合2、按螺杆转速分：普通型、高速型、超高速 型。 3、按是否排气分：排气型和非排气型。 4、按空间位置分：卧式和立式。 5、按用途分：成型用、混炼造粒用、供料用 。螺杆、螺筒的结构1、单螺杆的结构：物料通过螺杆的转动在螺筒内发生移动，并得 到增压和部分热量（摩擦热）。螺杆的几何参数， 如直径、长径比、各段的长度及螺槽的深度等对螺 杆的工作特性均有重大的影响。
3、单螺杆的螺旋方向 通常为右旋。根据物料在螺槽中运转的情况，螺杆 通常分为加料、压缩和计量三段。 a.加料段是从物料入口向前延伸的一段距离，其长 度为（4-8）D。加料段物料仍然是固态，主要功 能是从料斗擢取物料传送给压缩段，同时使物料 受热。此段螺槽较深，深度H1为（0.10-0.15）D 。b.压缩段是螺杆中部的一段，长度根据需要而定。 物料在压缩段受热向前移动，由粒状固体逐渐压 实并转化为连续的熔体，为适应这一变化，螺槽 深度逐渐减小。通常将加料段第一个螺槽的容积 与计量段最后一个螺槽容积之比称为螺杆的压缩 比。 c.计量段是螺杆的最后一段,其长度为(6-10)D。功能 是使熔体进一步塑化
4、均匀，并定量、定压的从机 头口模挤出，所以称计量段。这段螺槽较浅，深 度H2为（0.02-0.06）D。 d.螺杆头部形状一般呈钝尖锥形，以避免物料停滞 过久而引起分解。e.单螺杆的螺筒为了提高挤出量会将内孔加工成锥形，并在与螺杆固体输送段相对应的部位开槽。沟槽的截面形式很多，大小应小于粒子截面尺寸，轴向呈锥形，即在与进料段到塑化段一致的方向上，槽的深度愈来愈浅，直至完全消失。这样，由于圆周上布满凹槽，增大了固体物料与机筒的摩擦面积，从而有效地防止物料颗粒随螺杆一起旋转。同时，由于螺筒与槽是锥形的，物料逐渐填满进料段，并被充分压实，保证了固体料的连续强制输送。2、异向啮合双螺杆的结构：异向啮合
5、双螺杆是由两根相互啮合但螺棱旋向相反的螺杆配合。根据两根螺杆轴线的 相对位置，主要有锥形和平行双螺杆两种。 锥形双螺杆止推轴承便于布置能够承受较大 的轴向推力，因此多用于PVC塑料门窗型材的生产，但其塑化、混炼能力没有平行双螺 杆强，因此产能受到限制。 螺杆主要参数： a.公称直径D：即螺杆外径，对于变径螺杆用最小直 径和最大直径表示，如：63/135b.长径比（L/DS):螺杆有效长度和直径之比。长径比大 能改善物料的温度分布，混合更均匀，并可减小挤 出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力。 c.压缩比（）：表示物料通过螺杆全过程被压缩的程 度。压缩比大，物料受到挤压的作用越大，排除物 料中
6、所含空气的能力就大。但压缩比过大，螺杆本 身的机械强度会下降，运行负荷也增大。 d.螺槽深度（H）和螺旋角（）：这两个参数决定了 啮合的螺棱与另一根螺杆螺槽之间的径向和轴向间 隙，决定了物料与螺杆的接触面积，决定了剪切和 传热效率，因此影响物料的塑化和挤出效率。 e.螺杆与螺筒的间隙（）：螺杆螺棱顶部与螺筒内壁 之间的间隙，直接影响挤出机的生产能力和物料的 塑化。 值大，生产效率低，不利于热传导并降低 剪切速率，不利于物料的熔融和混合。但值过小 ，强烈的剪切作用会引起物料降解。TTS 系列平行双螺杆计量段排气段压缩段预热段预塑化段加料段l 6 区段螺杆设计, 螺纹表面镀钼处理, 计量段和排气段
7、镀铬 l 长径比26D ，大塑化长度 (28D 总长径比) ，最大程度的保证熔体 均匀性螺纹角度对于螺杆磨损的影响螺纹宽度螺纹 间距传统设计泰森公司专 利技术螺纹角度与螺杆磨损之间的关系n右面的图示里面解释了在 螺杆的加工区段里面如压 缩段轴向载荷和螺纹宽度 与螺杆寿命之间的关系。 泰森公司拥有0度螺纹角度 甚至负角度设计上面的专 利.n对比：螺纹角度1050螺纹宽度 %22,53140 轴承表面积 %100139178磨损率 %1007457被动式螺杆温度控制系统 热传导原理液体介质 的蒸发能量传导通过液 体介质的蒸发和 冷凝实现冷凝为液体以水为主的液体介质的 热传导原理主动式螺杆温度控制系
8、统（油介质）螺杆的油封油封部分为陶瓷涂覆 保证了密封系统的工 作寿命. 不需要昂贵的轴封系 统，因为采用陶瓷密 封圈和高品质的导热 油。n制造螺杆和螺筒，目前国内常用材料有45、40Cr和 38CrMoAlA n进口挤出机中螺杆和螺筒的制造材料，常用合金钢有 34CrAINi7和CrMoV9。这种材料的屈服强度有900MPa左右 。经渗氮处理后，硬度在1000HV以上，既耐磨又有良好的 抗腐蚀性。n泰森公司螺杆螺筒特点 n螺杆为经过热处理加工的钢材制成，表面经过渗氮处理，螺 杆为CrMoV钢，表面为了增强耐磨性，螺纹的加工面采用了 喷镀钼处理n螺杆的部分区段采用了镀铬处理。n螺杆的轴封采用陶瓷
9、密封圈.n改进的螺杆设计能够带来更加柔和的加工特性和较宽的加工 范围并保证了更长的加工寿命。n受到专利技术保护的的螺纹角度设计保证了最优的加工应力 并减小了螺杆的磨损n螺筒材质为CrMoV9并经过渗氮热处理n螺筒和螺杆的设计及加工实现了生产过程的高精度温控螺杆螺筒的损坏原因和处理方法n螺杆和螺筒的损坏原因 螺杆在螺筒内转动，物料与二者的摩擦，使螺杆与机 筒的工作表面逐渐磨损：螺杆直径逐渐缩小，螺筒的内孔 直径逐渐加大。这样，螺杆与螺筒的配合直径间隙，随着 二者的逐渐磨损而一点点加大。可是，由于螺筒前面模具 和分流体的阻力没有改变，这就增加了被挤塑物料前进时 的漏流量，即物料从直径间隙处向进料方
10、向流动量增加， 结果使挤出机生产量下降。这种现象又使物料在机筒内停 留时间增加，造成物料过塑化甚至分解。如果是聚乙烯， 分解产生的氯化氢气体加强了对螺杆和机筒的腐蚀。n螺杆镀层的磨损或脱落n平行双螺杆由于预压缩区、压缩区的螺棱宽度较窄 ，因此与螺筒的接触面积较小，单位面积上承受的 物料挤压力较大，导致磨损量相对较大。n异向啮合双螺杆的螺筒磨损810点现象 异向啮合双螺杆运行机理： 在啮合型双螺杆挤出中，两根螺杆是对称的，由于 回转方向不同，一根螺杆上物料螺旋前进的道路被 另一根螺杆的螺棱堵死，不能形成：“”字形运 动。 在固体输送部分，物料是以近似的密闭”C”形小室 的形态向前输送，是一种正位
11、移输送。物料在双螺 杆内的流动不是由于摩擦作用，而是靠机械的强制 输送。但为了使物料能够混合，将一根螺杆的外径 与另一根螺杆的根径之间留有一定的间隙量，以便 物料能够通过。物料通过两根螺杆径向的间隙时， 受到强烈的剪切、搅拌和压延作用，因此塑化比较 好。双螺杆受力分析： 异向啮合双螺杆在螺杆下部进入啮合，物料在下部 建立高压区；旋转至上部脱离啮合，物料建立低压 区，由于外旋双螺杆上、下部存在的压力差，产生 了螺杆向两侧偏移的分离力，导致螺杆变形压向螺 筒，在变形较大处发生了“扫膛”现象。要使分离力减小，就需要减小螺杆上下部的压力 差，唯一的方法就是使螺杆上“C”形室完全充满物料的长度增大，即在
12、保证极限负荷的情况下，适当增加 喂料，降低螺杆转速。n螺杆的挤伤和断裂 由于物料没有塑化均匀，或是有金属异物混入料 中，使螺杆螺棱挤压变形或脱落；甚至使螺杆转动 扭矩力突然增加，扭矩超出螺杆的强度极限，使螺 杆扭断。这是一种事故性损坏。n螺杆的修复 1、 扭断的螺杆要根据螺筒的实际内径来考虑，按 与螺筒的正常间隙给出新螺杆的外径偏差进行制造 。 2、 磨损螺杆直径缩小的螺纹表面经处理后，热喷 涂耐磨合金，然后再经磨削加工至尺寸。这种方法 一般有专业喷涂厂加工修复，费用还比较低。 3、 在磨损螺杆的螺纹部分堆焊耐磨合金。根据螺 杆磨损的程度堆焊12mm厚，然后磨削加工螺杆 至尺寸。这种耐磨合金由
13、C、Cr、Vi、Co、W和B 等材料组成，增加螺杆的抗磨损和耐腐蚀的能力。 专业堆焊厂对这种加工的费用很高，除特殊要求的 螺杆，一般很少采用。 4、 修复螺杆也可用表面镀硬铬方法，铬也是耐磨 和抗腐蚀的金属，但硬的铬层比较容易脱落。 n螺筒的修复 1、 因磨损增加直径的机筒，如果还有一定的渗 氮层时，可把螺筒内孔直接进行镗孔，研磨至一 个新的直径尺寸，然后按此直径配制新螺杆。 2、 螺筒内径经机加工修整重新浇铸合金，厚度 在12mm间，然后 精加工至尺寸。 3、 一般情况下螺筒的压缩段磨损较快，可将此 段（取57D长）经镗孔修整，再配一个渗氮合金 钢衬套，内孔直径参照螺杆直径，留在正常配合 间
14、隙，进行加工配制。4、对产生磨损的部位采用加长焊枪堆焊合金后机 加工到需要的尺寸。 型材黑线的成因及处理方法n型材黑线主要分两种：n1、一种是不确定位置,连续线状或云纹状,这种主要原因是 :n(1)螺筒、连接体、多孔板或者口模内的死角糊料造成；n(2)螺杆头渗油或口模涂油太多造成；n(3)配方中的低分子成分太多,分解后没有在排气口强制排 出。2、另一种是位置一直在型材的下表面断续线装或云纹 状,这主要原因是：n(1)随着运行周期的加长，造成的螺杆和螺筒磨损严重，这 时要进行抛光和间隙重新调整,严重时要更换；n(2)原料润滑系统失衡,可以切换成后期外润滑(如PE等)或适 当加大用量；n(3)适当
15、增加稳定剂的量。n目前我公司产生型材黑线的挤出机主要有两种情况:n由于计量段螺杆、螺筒磨损严重，螺棱表面的硬质镀层 脱落和螺筒表面的渗氮层磨损后，螺杆和螺筒内部相对 较软的金属暴露在表面相互摩擦，运行过程中产生咬合 、擦伤，产生的局部高温使少量物料炭化而产生黑线。 该区域物料压力最大，螺杆的混炼作用基本结束，炭化 的物料直接浮在型材小面被挤出。按照前期3184挤出机 处理的经验，对螺棱表面重新进行堆焊硬质合金以恢复 其原始尺寸和硬度，同时对磨损量达到0.3-0.5mm以上 的螺筒进行重新氮化以恢复其硬度（螺筒表面氮化层深 度一般为0.3-0.5mm左右）。 n对于如3213挤出机修复后的螺杆调
16、试过程中，虽然螺棱 表面已磨削到要求的光洁度，但螺筒内表面以产生磨损 的部位仅进行了氮化处理，其光洁度无法恢复（螺筒内 如进行磨削将加剧其尺寸超差）。因此修复螺杆与旧螺 筒配合调试过程中产生的擦痕是螺筒表面不平整引起的 ，处理的方法只有对螺杆擦痕进行反复抛光或运行磨合 。 螺杆螺筒日常维护的注意事项-用低速运转（35转）直到螺筒完全排空。 -不要让螺杆撞击螺筒边缘，否则会造成损 伤！从螺筒中取出螺杆必须使用铜棒或铝棒， 严禁使用诸如螺丝刀、撬棍等硬质工具！取出 的螺杆只能平稳放置在木块上！ -螺筒温度在100左右时进行清理。 -使用涂有螺杆螺筒清洁剂的布进行内孔的最后抛光 。严禁使用目数小于400目的砂纸或其它钢制硬器具 清理螺筒。 -使用黄铜或紫铜的刮刀清理螺杆，使用涂有螺杆螺 筒清洁剂的布进行内孔的最后抛光；如果发现螺棱 存在毛刺必须使用400600目的平面转页抛光片或 油石进行打磨。 -日常螺杆、螺筒的清理：拆下模具，保留连接体 ，将挤出机加热到130然后使用混有螺杆螺筒清 洁剂的混合料低速开机（35转
