挤出机挤出成型原理

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1、挤出机挤出成型原理挤出成型又称基础模型成型。是指把粉末状或粒状物料由料斗加 入到挤出机的机筒内，物料在螺杆旋转的挤压推动作用下，通过机筒 内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送和压实，通过机筒外部的加热装 置和摩擦预热，在高温、高压条件下熔融塑化。然后，连续转动的螺 杆再把熔融物料推入机头模具，从机头模具挤出的熔融物料经冷却定 型成为所需的塑料制品。可将挤出过程分为两个阶段：（1）是使固态塑料塑化，既使其变成黏流态并在加压的情况下使 其通过特殊形状的口模而成为截面与口模形状相同的连续体。（2）是采用适当的冷却方法使挤出的连续体失去塑性而变成固态， 即所需制品。2-3 挤出成型的生产工艺过程挤出成型的

2、工艺过程包括：塑料原料熔融塑化j挤出成型j冷去卩 定型f冷却f牵引f切割f检验f包装f入库。挤出成型的工艺过程图示： 挤出机成型生产线的组成：完成一种挤出产品的生产线通常由主 机、辅机组成，这些部分称为挤出机组。主机 一台挤出机由以下三部分组成：挤压系统、转动系统、加 热冷却系统。辅机 挤出机的组成是根据制品的种类而定的，一般辅机由下列 几部分组成：机头、定型装置、冷却系统、牵引装置、切割装置、堆 放卷取装置。控制系统 挤出机的控制系统主要电器仪表和执行机构组成，其 主要作用是控制主机、辅机的驱动电机，使其操作的转速和功率正常， 并保证主机和辅机的温度、压力、流量和制品的质量，实现全机组的 自

3、动控制。成型过程主要分为三个阶段：一：塑化通过机筒温度与螺杆的作用，物料转变为具有一定流动性的均匀 连续熔体的过程。二：成型 具有流动性的均匀熔体，由于螺杆的旋转挤压通过多孔板进入机 头，并按口模芯棒成型为具有一定形状的型胚。三：冷却定型 即型胚在挤出压力和牵引作用下，经过真空冷却定型后，形成具 有一定强度、刚度和尺寸精度的制品。2-4 造粒工艺流程造粒工艺是将树脂及各种助剂经计算、混合和塑炼制成便于成型 的密实的球体、圆柱体形、立方体型颗粒的操作过程。造粒的方法有 很多种，如：树脂+助剂f称量f混合f挤出f圆条f冷却f线条切粒机切粒 挤出造粒操作连续、密闭、杂质滤出容易、产量高、劳动强度小、

4、 环境洁净、噪音小，但塑炼质量不如炼片方式那样易控制。2-5 挤出工艺的控制 挤出工艺控制包括成型温度、挤出转速、真空排湿、真空转速、 真空冷却定型等方面的控制。1 温度的控制 挤出成型温度是促进成型物料塑化和塑料熔体的流动的必要条件， 它直接影响着物料在整个加工过程的流变状态，对塑料的塑化和异型 材的产量、质量均具有十分重要的意义。在整个加工过程中，物料要实现由玻璃态到高弹态再到粘流态的 转变，各段温度控制也不尽相同。下面就筒区、螺杆、连接体、模头温度一一介绍。（1）筒区温度装置 如何设置好筒温的温度，必须对我们的螺杆在挤出成型过程中的 功能有一个了解。筒区可分为四个区：喂料区、压缩区、通风

5、区、计 量区。挤出机中机筒的加热是为了使机筒受热达到一定的温度，机筒的 冷却是为了使有一定温度的高温机筒把温度降下来。在挤出机挤塑塑 料生产过程中，机筒上有加热和冷却装置的交替工作，则使机筒工作 时温度恒定在一个挤出塑料塑化需要的工艺温度范围内，这样就保证 了挤出机正常挤塑制品成型生产的顺利进行。（2）连接体温度它是挤出机筒与模具的过度段，该区温度的控制很重要，该区温 度直接影响物料进入模具分流时的流变状态，对于型材各部分出料的 均匀程度影响很大。温度很低，有可能会造成物料均化不充分，物料 流动性不好，熔压上升或扭转增加，主机电流增大，背压高，设备负 荷大，能耗上升，型材表面光泽不好，型材发脆

6、，而且有可能引起型 材壁厚不均匀，表面有收痕，对主机电机损害大。温度过高，会使型 材后收缩率高，物料部分分解使型材发黄，且筋处有气孔，内壁粗糙， 强度下降。（3）螺杆温度 由于螺杆之间间隙很小，而使得在螺杆之间产生的摩擦热较大， 为了保证物料不发生分解，故温度设置较低，一般在120140弋。（4）模头温度 模具温度是保持稳定成型的重要条件之一，为了防止由于模温与 熔差的温差而造成型翘曲的现象，所以模温设置应与熔体温度一致， 般在190210弋。另外。模具温度受到型材的几何形状的影响， 复杂的形状，由于型腔的表面积较大，会阻碍物料的流动，故有时需 要较高的模温来提高熔体的流动性能。2转速控制 转

7、速控制包括进料螺杆、挤出螺杆转速牵引速度的控制。 工艺要求：n 使物料挤出成型使具有必要的成型压力；n 达到预期的生产能力。螺杆转速设置：n 根据挤出机模具的实际生产能力来设置挤出螺杆的转速， 在额定产能下，一般挤出机螺杆的设定在最大转速的80%较适合。n在设置好螺杆转速的前提下，根据所需的熔融压力、电机负荷设置进料螺杆转速。n牵引机速度根据挤出机与模具的产能及型材比重来确定。3真空压力的控制工艺参数： 真空压力、冷却水水温、水压、冷却水供给量工艺要求：n适宜的真空度应能保证型胚吸附在定型器的表面上，而又不影响型胚的前进。n通过对型胚直接或间接的冷却，得到尺寸精确且稳定的型材。压力设置：n干定

8、型真空压力不超过-0.8barn真空排湿压力不超过-0.8barn冷却水温应控制在1218摄氏度，水压应不低于2.5bar2.6 物料衡算1物料衡算 指的是利用质量守恒定律对物料进行操作前后物料的总量恒等于 产物及物料的损失状况计算方法，即进入设备用语生产的物料的总量 恒等于产物和物料损失的量。物料衡算直接与生产经济效益挂钩。2物料衡算的前提及应用前提 应在已知产品规格和产量的前提下进行许多原辅材料量、 废品量及消耗量的计算应用 物料衡算意义有以下几点：实际动力消耗量、生产过程所 需热量或冷量、可以进一步计算日消耗量、时消耗量及所需设备提供 必要的基础数据。3由已知数据，由公式计算G1=G2+

9、G3G1进入设备的物料量的总和G2离开设备的正品和次品量的总和G3加工过程中物料损失量总和4物料衡算 例一：已知年产量为 2000 吨，确定产品合格率为 98%，自然消 耗率为 0.1%，年生产时间 300 天，求年消耗原料量。有关计算：年 需 要 物 料 计 算 M1= 合 格 产 品 料 量 / 合 格 率 =2000/98%=2040.816吨年进车间料量 M2二M1/(1-0.1%)=2042.86 吨自然损耗量M3二Mix自然损耗率=2040.816x0.1%=0.204吨 废品量M4=M1-合格产品料量=2040.816-2000=40.816吨 每小时车间处理物料料量 =年进车间

10、料量/年生产时间=2042.86/(8x300)=0.8512 吨回收料量M5=废品量X回收率=40.816x(1-0.1%) =40.78吨列表反应合格率98%合格产品2000废品率2%废品40.816自然损耗率0.1%自然损耗量0.204进车间料量2042.86小时车间处理量0.8512回收率1-0.1%回收量40.785.热量衡算主要针对成型加工过程中加热和冷却传热问题，在工艺设计中至 关重要。(1)热量衡算的意义确定成型加工必须的加热机电加热和冷却功率，计算电功耗依据， 设备选型依据。（2）热量衡算的类型a. 单元设备：当各个单元设备之间没有热量交换时，只对个别设 备计算。b. 整个过

11、程：各个工序或单元操作均有热量交换，则做全过程衡 算。（3）热量衡算的基本原则 遵循能量守恒定律，即热力学第一定律是热量衡算理论依据。当不考虑机器散热，摩擦剪切生热问题时，加热器放出热量应该等于物 料所吸收的热量。即满足热平衡方程式：Q0二Q1。（4）计算方法PP的比热容为1.9kj/kgoC。物料所需热量Qn二Qm ,hCn（ T1-T2 ）。其中：Qn为单机的实 际功率，单位kw。Qm , h为热流体质量流，单位kg/s。T1,T2为 热流体的最初和最终的温度，单位为C。Cn为热流体的比热容，单位 j/kgC。由此计算可得：Qn的值为17.6kw物料所需热量即为挤出机应提供的热量，所选挤出

12、机功率必须大 于该值。2.7 定型设备的选择及计算定型设备指的是具有同系列标准，专业厂家能够提供进入市场的 商品。怎样合适选择定型设备是工程技术人员应该具备的基本功能， 也是工艺流程的关键。1设备选择原则1）技术先进，经济合理（总原则）2）设备的可靠性，特别需要确保主要设备，应坚持生产实践 考验原则3）设备应选用立足国内，理由是国内设备配套已经成规模， 配件易与选配，经济实惠2设备的选择1) 按照产品规格完成生产任务，确保生产质量；2) 依照工艺流程购置3) 成本核算3设备计算设备计算的主要认为是：选择设备规格型号，确定实际生产台数， 并为购置设备及车间生产布置提供依据。1)计算时应该考虑的问

13、题：年产时间、开机率、设备最佳生产能力2)计算步骤：收集基础数据、根据单机计算理论生产能力、根据开机率计算实际的生产能力4计算设计一个单螺杆挤出机聚氯乙烯为原料的生产车间。设计任务是： 年产 2000吨，年生产时间300 天，拟定产品合格率为98%，试选定 设备的型号和台数。计算年处理总量及每小时车间处理物料量。1) 年处理物料总量：2000/98%=2040.816吨2) 每小时车 间处理物料量：2042816三(300x8 ) =851.2kg/h3) 根据生产规模查阅选定设备：初选sj-90E型单螺杆挤出机4) 确定最佳生产能力 根据选定设备可知，其生产能力为160kg/h，5) 初定台数计算公式为：机台数二车间每小时处理物料量三单机最佳挤出量=851.2kg/hm160 kg/h = 5.32 台6) 实际所需台数确定是应该考虑的因素有：车间开机率(内含设备维修情况、开 停车及临时性停车)，一般选择范围在 80%90%，然后计算实际台 数。其计 算公式如下： 实际机台数= 初 定台数/开机率 =5.32/90%=5.911台7) 择优分析(依据台时产量)选择6台方案：台时产量二每小时车间处理物料量/(台数X开机 率)=851.2/(6x0.9) = 158 kg/h所以选择6台方案接近每小时机器产量，设备利用率高，故选用6 台方案