擠出機(jī)螺桿的作用是使膠料隨螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動逐漸變?yōu)橹本�運(yùn)動，向機(jī)頭方向推移，并與機(jī)身相配合，壓縮生熱、軟化攪拌，混合膠料。


基本知識


螺桿是由螺紋和圓柱體組成的。螺桿沿中心線有長孔，可通冷卻水。螺桿的尾部裝在止推軸承內(nèi)，避免擠橡時(shí)產(chǎn)生反作用力把螺桿推出。


螺桿的直徑比機(jī)身的鋼套內(nèi)徑稍小，即螺桿的直徑與鋼套內(nèi)表面要有間隙，其間隙一般控制在螺桿直徑的0.002~0.004倍。間隙太小會造成螺桿“掃膛”，產(chǎn)生磨損，甚至產(chǎn)生卡死螺桿的現(xiàn)象；間隙太大膠料回流影響擠出量，生產(chǎn)效率低，還會影響產(chǎn)品品質(zhì)。


螺桿的螺紋特性


螺紋深度與設(shè)備生產(chǎn)能力有直接關(guān)系，螺紋深度大，在一定壓力下，擠出膠料多。但膠料塑化困難，螺桿強(qiáng)度也差。螺桿螺紋深度一般控制在螺桿直徑的0.18~0.25倍。螺紋的推進(jìn)面應(yīng)該垂直于螺桿的軸線，而推進(jìn)面的相對面應(yīng)該有一定的斜度。相鄰螺紋的軸向距離稱為螺距，橡膠擠出機(jī)螺桿一般為等距不等深雙頭螺紋螺桿。螺距之間的容積計(jì)算如下：


tgФ=L/πD


F=h（πD tgФ-e）式中：Ф——螺桿推進(jìn)面的相對面的斜度


L——螺距


D——螺桿直徑


e——螺紋頂峰寬度


F——螺距之間的容積


螺紋頂峰寬度一般取0.07~0.1倍螺桿直徑，其中小規(guī)格擠橡機(jī)的螺桿可取較大值，而大規(guī)格擠橡機(jī)的螺桿可取較小值，螺紋頂峰寬度不能取得太小，取得太小頂峰處強(qiáng)度太小；取得太大，將減小螺紋容積。影響產(chǎn)量，并因摩擦生熱引起膠料焦燒。螺紋的距離一般等于或稍大于螺桿直徑。


螺桿的頭部有三種形狀：平形、半圓形及圓錐形。現(xiàn)常用的是圓錐形螺桿。


螺桿的長徑比


螺桿的長徑比是螺桿的長度L與螺桿的直徑D之比。螺桿長徑比大，也就是螺桿工作部分長，膠料塑化好，混合均勻，膠料受壓力大，產(chǎn)品質(zhì)量好。但螺桿長易引起膠料焦燒，螺桿加工困難，增加擠出功率。用于熱喂料擠橡機(jī)的螺桿一般取長徑比4~6倍，用于冷喂料擠橡機(jī)的螺桿一般取長徑比8~12倍。


螺桿的壓縮比


螺桿進(jìn)料端第一個(gè)螺距的容積與出料端最后一個(gè)螺距的容積之比，稱為螺桿壓縮比。壓縮比計(jì)算公式如下：


（S1-e）（D-h1）h1


I = —————————


（S2-e）（D-h2）h2


式中：S1——螺桿進(jìn)料端第一個(gè)螺距mm


S2——螺桿出料端最后一個(gè)螺距mm


h1——螺桿進(jìn)料端螺槽深度mm


h2——螺桿出料端螺槽深度mm


D——螺桿直徑mm


e——螺紋頂峰寬度mm


螺桿壓縮比可以用以下幾種方法得到：


1、 螺距變化，螺槽深度不變；


2、 螺槽深度化，螺距不變；


3、 螺距和螺槽深度都變化。


電線電纜廠大都采用等距不等深螺桿。其壓縮比計(jì)算公式如下：


I = h1/h2


壓縮比大小對產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響，壓縮比大，膠料緊密度高，表面光滑。壓縮比太大則膠料對螺桿的反作用也大，螺桿容易被折斷。擠橡機(jī)螺桿壓縮比一般控制在


1.3：1到1.6：1。


還有一種螺桿是分離型螺桿。這種螺桿是在螺桿的中段增加一條附加螺紋。螺桿共分三段：加料段、熔融段、計(jì)量段。有附加螺紋的中段是熔融段，加料段是指螺桿進(jìn)料處到附加螺紋的起點(diǎn)部分，計(jì)量段是指螺桿頭部到附加螺紋的終點(diǎn)的部分。


螺桿的材料


螺桿必須耐熱、耐磨、耐磨蝕。因此在加工螺桿時(shí)要進(jìn)行熱處理，表面鍍鉻或滲氮。常用的材料有45#鋼或鉻鉬鋁合金鋼等。


分段


物料在擠出機(jī)螺桿中的運(yùn)動是分為三段研究的，因而螺桿的設(shè)計(jì)也往往分段進(jìn)行。由于各段是連續(xù)通道，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，只要能滿足要求，并不是非把螺桿分成三段不可，實(shí)際上有的螺桿只有兩段，有的還不分段。例如擠出尼龍這一類結(jié)晶性好的材料時(shí)，只有加料段和均化段，一般的螺桿擠出軟聚氯乙烯塑料的螺桿，可以采用全部壓縮段，而不必分成加料段和均化段。


螺桿的分段式從經(jīng)驗(yàn)得到的，主要決定于物料的性質(zhì)。加料段長度可以從0至占螺桿全長的75%，大體說來擠出結(jié)晶性聚合物時(shí)最長，硬性無定型聚合物次之，軟性無定型聚合物最短。壓縮段長度通常占螺桿全長的50%，當(dāng)然象上述尼龍和軟聚氯乙烯塑料例外。擠出聚乙烯時(shí)均化段長度可取全長的20一25%。但對某些熱敏性材料(如聚氯乙烯)，物料在這一段不宜停留過長，可以不要均化段。有些高速擠出機(jī)均化段長度竟取50%。


壓縮比


各種塑料所要求的擠出機(jī)壓縮比并不是固定不變的，可以有一個(gè)范圍。原料不同，要求的壓縮比也不一樣。例如擠出軟聚氯乙烯塑料時(shí)，如果是粒狀料，螺桿壓縮比常取2.5-3，如果是粉狀混合料，壓縮比可取4 ~ 5。螺桿壓縮比的選擇。


壓縮比的取得，可以用以下幾種方法得到:


(1)螺距變化(等深不等距)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于壓縮比較大時(shí)不影響螺桿強(qiáng)度，缺點(diǎn)是螺桿加工困難，接近螺桿端部時(shí)螺旋角太小使料流不能暢通，容易產(chǎn)生窩料。


(2)螺槽深度變化(等距不等深)。它的優(yōu)點(diǎn)是加工制造容易，物料與機(jī)筒接觸面積大，傳熱效果好。缺點(diǎn)是強(qiáng)度削弱大，在使用長螺桿和大壓縮比時(shí)特別要注意。


(3)螺距和螺槽深度都變化(不等距不等深)。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，這種螺桿可以獲得最大的優(yōu)點(diǎn)和最小的缺點(diǎn)。 實(shí)際生產(chǎn)中主要從加工制造方便考慮，等距不等深螺桿應(yīng)用最多。


長徑比L/D


塑料擠出機(jī)擠出成型用塑料品種較多，一根螺桿不可能成型所有的塑料。應(yīng)根據(jù)原料特性，并盡可能考慮各種原料的共性來設(shè)計(jì)螺桿，使一根螺桿能同時(shí)擠出幾種塑料，這在工業(yè)生產(chǎn)上是有經(jīng)濟(jì)意義的。螺桿后端的反螺紋起防止漏料的作用。


螺桿長徑比L/D，螺桿直徑D指螺桿螺紋的外徑。螺桿有效長度L指螺桿工作部分長度，如圖3-14所示。有效長度和螺桿總長不同。長徑比就是螺桿有效長與直徑的比值。早期的拚出機(jī)螺桿的一長徑比較小，只有12-16。隨著塑料成型加工工業(yè)的發(fā)展，擠出機(jī)螺桿的長徑比逐漸增大，目前常用的為15、20、25，最大可達(dá)43。


增加長徑比有如下好處，


1.螺桿加壓充分，制品的物理機(jī)械性能均可提高。


2.物料塑化好，制品外觀質(zhì)量較好。


3.擠出量提高20-40%。同時(shí)，長徑比大的螺桿特性曲線斜率小，較平坦，擠出量穩(wěn)定。


4.有利于粉料成型，如聚氯乙烯粉料擠管。


但增加長徑比使螺桿的制造和螺桿與機(jī)筒的裝配變得困難。因此，長徑比不能無限制增大。