挤出机螺杆的性能评价和设计

于文娟

摘 要：挤出机螺杆的作用是使胶料随螺杆旋转运动逐渐变为直线运动，向机头方向推移，并与机身相配合，实现压缩生热、软化搅拌，混合胶料等。文章结合实际，分析了螺杆性能的评价指标等，在此基础上，阐述了挤出机螺杆的设计要领，供大家参考。

关键词：挤出机螺杆；熔融；混炼；流变；计量

中图分类号：TQ32 文献标识码：A

据目前不完全统计，现在我们使用的80%以上的塑料产品都是由塑料制品中挤出成型法生产的。而挤出成型法主要是由螺杆挤出机进行操作，可以这样说，挤出机螺杆在实际生产中起着最为重要的作用，所以我们平时要对挤出机螺杆性能进行设计并作评价，来不断满足日益生产的需要。

一、螺杆性能的评价指标

1 产量与成本。挤出机的产量主要是由螺杆决定着，也是对其进行综合评价的一个重要指标之一。而除此之外，它的功率也是衡量产量与成本的参考物。这些都是在生产中决定其优劣好坏的标准。因此，我们要着重对其进行对比。

2 螺杆的质量问题。在生产成品中，成品的质量一般来说是有外观，尺寸等决定着，也是影响质量好坏的标准。在操作中，它的机筒内和机筒末端的塑料温度、质量流关键在螺杆的操作，也可以这样说，这些标准分别起着不同的作用。而熔体的流变性能是用来评价螺杆的性能了，它与温度、压力及质量流率有一定关系，还与螺杆的结构及参数有关。下面笔者分别对操作参数，混炼均匀性等分别做一分析介绍。供大家参考借鉴。

首先来看它的操作参数。螺杆性能它的操作参数第一取决于温度。尤其对强度与光学性能有很大关系。在生产中如果提高它的温度，这样可能会降低熔体的粘度，同时在一定程度上会增加流动性，提高产品制品质量。所以来说，温度的把握一定要实施与产品实际性能，种类，尺寸大小等来决定，不能一味根据某些定义来果断判定，设定。这是要注意的。

第二取决于它的压力。压力要比温度好些，没有那么大的明显，可以减小挤出参数的波动。但也要确保塑料熔体塑化均匀性来控制，那就是挤出机的出口压力，同时还有压力分布状态。

第三是操作参数的波动。我们知道，操作参数的波动容许值取决于塑料的种类及要求的制品性能。如果说温度、压力及质量流率的波动值大于容许值，那么就会造成制品的机械性能不匀，出现光学性能降低等现象。

其次是螺杆的混炼均匀性。如果混炼均匀性不好，就会导致产品质量下降，促使产品性能不均匀，更会影响外观的质量。

再次是它的熔体流变性。一般来说，熔体流变性是指粘性与弹性。粘性是随着剪切速率的提高而降低，根据离模膨胀来确定熔体的弹性。而粘度是由分子量觉得的，分子量多粘度就会增加。

二、螺杆的设计分析研究

1 第一，螺杆直径的选择。它的选择直接决定着制品的质量。在操作中要把握好直径的选择，不能忽视。所以，螺杆直径D指螺杆螺纹的外径。螺杆有效长度L指螺杆工作部分长度。有效长度和螺杆总长不同。长径比就是螺杆有效长与直径的比值。早期的拚出机螺杆的一长径比较小，只有12-16。随着塑料成型加工工业的发展，挤出机螺杆的长径比逐渐增大，目前常用的为15、20、25，最大可达43。

2 影响因素的判定。这个判定主要是有排气口影响螺杆的结构与长径比来定的。对排气式挤出机，螺杆要采用多阶结构。设置一个排气口，螺杆为双阶结构；设置两个排气口则为三阶结构，以此类推。

3 固态塑料的判定。这个主要是指料粒间的空隙在内的塑料密度。在生产中如果松密度高于实际密度的50%，那么在输送过程中就会很容易输送。原因是螺杆进料段螺槽深度应该在0.1-0.2D；压缩在1.5-3。但是要注意的是，如果说松密度低于实际密度的50%时，我们在输送是就应该取H应采用较大值。相反也是。同样来说，采取锥形结构。其进料段直径较熔融段及计量段直径大一些。

4 螺杆熔融能力结构分析研究。影响它的熔融能力各个因素取决于较小的螺棱宽度、多螺棱；较大的罗棱角及内加热螺杆。

5 熔体流变性能及机头阻力影响螺杆计量段的结构。这个主要因素是流变性能及机头的阻力，在实际设计时一定要考虑。

高粘度熔体能有效的建立起压力，故计量段槽深应采取较小值。螺杆计量采取多螺棱结构，这样就会直接减少压力波动。

6 它的混炼元件分析。为了减少普通螺杆混炼不够均匀，出现分散混炼现象，我们必须在螺杆中设置混炼元件。而分散混炼元件是有UC式、Egan式以及三角槽式屏障段等组成。这样的作用就是要减少熔体的径向温差。

7 设置开槽衬套或齿轮泵时的螺杆设计分析研究。在进料机筒内设置开槽强制进料衬套，主要是用来提高挤出机的性能，满足实际需要。但是要注意在开槽衬套挤出机时候，要满足较高的固体输送能力。这样做的目的是因为在开槽进料段建立了70-100Mpa高压，所以要加以注意。

我们可以这样操作，第一，螺杆选取时，我们应采用较小的压缩比，压缩比最好是1.第二，不断提高螺杆的熔融和混炼能力，特别是要设置分流混炼元件。主要目的是发挥开槽衬套段较高的固体输送能力。

为了提高挤出过程的稳定性，我们可以在挤出机与机头之间装设有齿轮泵。我们可以让螺杆仅需建立2-3.5Mpa的压力，就可把熔体送入齿轮泵中。因此，螺杆计量段也可采用较深的螺槽，另外，我们还可以增强螺杆的熔融与混炼能力这个指标，这样在实际生产中可以不断提高挤出机的产量与质量。

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