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1、螺杆螺筒基础知识和常见问题处理,塑料挤出螺杆的分类塑料挤出螺杆螺筒的结构、工作原理和常用材料塑料挤出螺杆螺筒的损坏原因和修复方法型材黑线的成因和处理方法螺杆螺筒日常维护的注意事项螺杆螺筒的间隙调整筒五冷却的原理,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，然后由塑料成型辅机来完成产品
2、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。单螺杆的螺旋方向通常为右旋。根据物料在螺槽中运
3、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（）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（）D。d.螺杆
4、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
5、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：63/135,b.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
6、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,6 区段螺杆设计,螺纹表面镀钼处理,计量段和排气段镀铬长径比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,传统设计,泰森公司专利技术,螺纹角度与螺杆磨
7、损之间的关系,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.对比：,被动式螺杆温度控制系统热传导原理,主动式螺杆温度控制系统（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。,制造螺杆和螺筒，目前国内常用材料有45、40Cr和38CrMoAlA 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。泰森
8、公司螺杆螺筒特点 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螺杆的部分区段采用了镀铬处理。螺杆的轴封采用陶瓷密封圈.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。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螺筒材质为CrMoV9并经过渗氮热处理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,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
9、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。,螺杆镀层的磨损或脱落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。,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
10、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
11、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，即在保证极限负荷的情况下，适当增加喂料，降低螺杆转速。,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。,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
12、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。,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
13、金钢衬套，内孔直径参照螺杆直径，留在正常配合间隙，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,型材黑线主要分两种：1、一种是不确定位置,连续线状或云纹状,这种主要原因是:(1)螺筒、连接体、多孔板或者口模内的死角糊料造成；(2)螺杆头渗油或口模涂油太多造成；(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：(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；(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
14、加大用量；(3)适当增加稳定剂的量。,目前我公司产生型材黑线的挤出机主要有两种情况: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左右）。对于如3213挤出机修复后的螺杆调试过程中，虽然螺棱表面已磨削到要求的光洁
15、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
16、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），然后使用常规的清洗料停机。此操作可以去掉螺杆螺筒内的所有污物。清理料组成：约10升的常规清洗料加1/2升的螺杆螺筒清洁剂（CORADEX），如用国产清洁剂需要添加2/3升。-平行双螺杆的安装：将保护法兰安装在螺筒的出口法兰上，以避免安装螺杆时与螺筒口部的碰撞。-锥形双螺杆的安装：将螺杆安置在与螺筒完全一样的高度并将螺杆装入，但不要将螺杆推到最前面。螺
17、筒支撑座必须保持清洁，否则影响螺杆与齿轮箱输出轴的同轴度。,螺杆间隙的调整,按照规范程序抽出螺杆,清理螺杆、螺筒。工具准备：一套磁性表座百分表（05mm量程）、塞尺、外径千分尺（025mm量程）、铜棒和相应规格的垫片若干（0.11mm厚度）。锥形双螺杆，通过调整螺杆的轴向间隙可以既保证螺杆与螺筒配合的径向间隙，又可保证螺杆之间的啮合间隙。分别将单根螺杆放入螺筒内，测量螺杆由后向前的窜动量。保证单根螺杆在螺筒内的轴向窜动量在22.5mm范围内（国产螺杆、螺筒该数据为44.5mm）。再将两根螺杆同时放入螺筒内，测量相互之间的窜动量。确保两根螺杆分别向前的窜动量之差在0.1mm以内。平行双螺杆，螺杆与螺筒配合的径向间隙是固定的无法进行调整，通过调整螺杆轴向窜动量保证螺杆之间的啮合间隙。螺棱有局部变形，需要从下料口位置用塞尺检查螺棱之间的间隙（下料段螺棱磨损、变形的几率较小）。用塞尺复核螺杆头部与螺筒之间的径向间隙，径向间隙应在0.30.4mm（综合间隙，单边为1/2）。,螺杆加热冷却系统原理,螺杆温度控制单元,螺杆温控系统的流程图,TTS系列螺筒温度控制系统,
