高分子材料成型设备第六章挤出机螺杆设计与新型螺杆ppt课件.ppt

本节内容 第五节新型螺杆 一 常规三段螺杆存在的问题 二 几种新型螺杆 三 新型螺杆设计中注意的问题 重点 2 几种新型螺杆 第四节常规螺杆的选择与设计 一 评价螺杆的特性及设计螺杆应考虑的因素 二 常规全螺纹三段螺杆的设计 三 螺杆材料及强度计算 1 常规全螺纹三段螺杆的设计 第四节常规螺杆的选择与设计 一 评价螺杆的特性及设计螺杆应考虑的因素评价的方面 1 塑化质量 螺杆质量的好坏影响着压力 流量 温度波动大小 塑化均匀的好坏也关系产品质量的好坏 2 产量3 单耗N Q4 适应性 物料品种 机头种类5 制造难易 成本 选择与设计时考虑的因素1 物料特性及几何形状 尺寸和温度状况2 口模的几何形状 机头阻力的大小3 料筒的结构形式和加热冷却情况4 螺杆的转数n5 挤出机的用途 成型 混合 造粒 喂料 二 常规全螺纹三段螺杆的设计1 螺杆型式的确定 渐变型螺杆压缩段槽深为渐变的 传热好 剪切不剧烈 混炼效果不好 适用于热敏性物料 非结晶性物料 突变型螺杆剪切剧烈 传热不太好 适用黏度小 具有突变熔点的物料 如PA PS PP等 但PVC等黏度高的会局部过热 已由在 1 2 D内发展到在 4 5 D内完成相变 2 螺杆直径的确定国标系列 30 45 65 90 120 150 200确定直径D 产品截面积的形状和大小 加工塑料的种类和生产率 辅机配备经验公式 Q D n 出料系数0 003 0 0073 螺杆长径比L D的确定在一定意义上L D反映塑化能力大小 特别当转速提高后相变点后移 只有加大L D才可获得较好的塑化效果 长径比大 则塑化剪切时间长 可以低温挤出 可以提高转速 但制造困难 4 螺杆各段参数的选择要全面考虑 兼顾三段 加料段 输送物料给压缩段和均化段a结晶性高聚物L 60 65 b非结晶性高聚物L 10 25 熔融段 压实物料 熔融物料a结晶性L 3 5 Db非结晶性L 50 60 压缩比I 将物料压实 排除气体 建立必要压力 保证物料到达螺杆末端时有足够的致密度 均化段 将已熔物料定压定量定温地挤到机头中L3 20 50 H3 0 025 0 06 Ds 5 间隙 6 螺杆其他参数 螺纹升角 螺距S D7 螺杆头部结构和螺纹断面形状 半圆 平 锥 尖 螺纹头 螺棱断面 矩形 输送段 锯齿形 压缩段和均化段 三 螺杆材料及强度计算 1 材料 40Cr镀Cr 38CrMoAl氮化层0 4 0 7 综合性能优异 但不耐腐蚀 高耐磨耐腐材料加Cr Ni Mo 34CrAlNi 31CrMo 双金属材料的螺杆料筒 先在粗加工后的毛坯上 先车槽后堆焊再做螺槽 2 螺杆强度计算压应力 压 1 15 1 25 pD2 D2根 d02 扭矩剪力 Mk WpMk 97360 Nmax nmaxWp D3根 1 C4 16 C d0 D根自重弯曲应力 弯 GL 2WG D2 D2根 L 8W D3根 1 C4 32 C d0 D根塑料材料复合应力用第三强度理论 第五节新型螺杆 一 常规三段螺杆存在的问题目前 一般单螺杆多采用等距不等深螺杆 加料段常和均化段螺槽深度不变 压缩段螺槽逐渐变浅 这种螺杆可以满足一般的挤出成型 但存在以下几方面的问题 1 熔融效率低 塑料化不均熔融段熔体与固体床共同存在于一个螺槽中 减小了料筒壁与固体床的接触面积 固体床随着熔融解体 部分碎片进入熔体中 很难从剪切获得热量 这样 固体床不能彻底熔融 塑化不均匀 另外 已熔物料与料筒壁接触 从料筒壁和熔膜处获取热量 温度继续升高而过热 2 压力 温度 产量波动大固体输送时与螺杆旋转产生较高频率的波动 由于熔融过程的不稳定性产生低频波动 温控系统的稳定性差或环境因素的变化引起的波动3 混炼效果差不能很好适应一些特殊塑料的加工或混炼和着色工艺 4 产量低 二 几种新型螺杆1 分离型螺杆固液分离 BM螺杆双螺纹L D 25 30 ns n 1 0 38 0 76 液相槽始终与均化段等深 均化段较深 2 另外还有Barr螺杆 熔体槽螺杆及XLK螺杆 原理 在螺杆熔融段再附加一条螺纹 将原来一个螺纹所形成的螺槽分为两个 将已熔物料和未熔物料尽早分离 促进未熔料尽快熔融 2 屏障型螺杆在螺杆的某些部位设置屏障段 使未熔的固体不能通过 并促使固体熔融 3 分流型螺杆销钉螺杆 DIS螺杆 CTM模腔传递混合器 原理 物料流经过销钉时 销钉将固体料或未彻底熔融的料分成许多细小料流 这些料流在两排销钉间较宽位置又汇合 经过多次汇合分离 物料塑化质量得以提高 销钉设置在熔融区 排列形状有人字形 环形等 销钉形状有圆柱形 菱形 方形等 变流道型螺杆 通过改变塑料在螺杆中流道截面形状或截面积大小 来促进物料塑化和增强混炼 波状螺杆 HM多角形螺杆 组合 混合 型螺杆将起不同作用的结构单元分工为输送元件 压缩元件 剪切元件和均化元件任意合 可以组合成混炼造粒螺杆 可以组合成挤出成型螺杆 各种螺杆结构图 三 新型螺杆设计中注意的问题1 新型螺杆的原理及适用场合2 选择合理混炼剪切位置3 熔融 计量 输送相配合 综合起来螺杆改进主要在以下几个方面 1 加大长径比 2 改进螺杆头部混炼结构 3 改进螺槽结构和螺纹头数 4 增加混炼元件 挤出机小结 1 挤出机的螺杆结构 几何尺寸是决定挤出机性能和效能的关键因素2 挤出机的三段的工作能力必须均衡 才能达到最佳工作效能3 挤出机各段的输送能力与熔化能力都必须相互匹配 才能达到最佳挤出质量4 挤出机的转速 温度都必须适当控制 改变转速和温度都将影响挤出量和质量 提高转速必须同时适当提高温度 但温度受分解温度的限制 故靠提高转速来提高产量是有限的 5 同一挤出机 结构一定 挤出不同性能物料时