喂料螺桿的結構對型材擠出的影響

專家姓名：王 耀　　類別：技術交流

塑料擠出機從八十年代末引進中國。九十年代初，國內開始有了研發(fā)和制造。一直以來人們將注意力都集中在擠出螺桿的剪切、混煉等塑化性能和產(chǎn)量的改進上，沒有在喂料螺桿的結構、喂料的方式上作深入的研究，甚至并沒有引起足夠的重視。到底喂料螺桿的結構對型材擠出有沒有影響、有什么樣的影響呢？本文筆者通過事實論證、分析來闡明了自己的觀點。
常規(guī)上喂料螺桿有以下二種結構：1.螺桿，是一種用38CrMnAL加工后滲氮處理的螺紋元件（圖一），此種螺桿適合于輸送粉狀物料，能夠實現(xiàn)均勻喂料。







2.彈簧，是一種用錳碳鋼繞制的元件，從彈簧材料的截面來分，又可分為矩型和圈型兩種（圖二），此類彈簧適應于輸送顆粒狀物料，也可輸送粉料。不會造成象用螺桿喂粒料而造成的機械卡滯。
筆者曾經(jīng)在河北保定和北京兩家型材廠遇到因喂料裝置結構缺陷而造成的型材質量問題，才對喂料螺桿的結構進行了深入細致的研究和總結。
2000年4月份，筆者當時在一家設備公司負責用戶售后服務工作。接用戶反饋，有一臺SJZ45/100A擠出機在調試60單玻壓條模具時，因是一模雙出。兩根壓條一根出料快，一根出料慢。當時接到信息時還怪用戶太多事，因這種情況在其他廠家也時有發(fā)生，但到用戶現(xiàn)場一看，情況并不象自己想的那樣簡單。據(jù)廠家設備維修人員及模具廠家調試人員反映，口模已經(jīng)修了幾次了，而且流道分流處已明顯偏差很大，模具廠家調試人員稱，模具已經(jīng)修到極限了，再修的話模具就報廢了，鑒于這種情況我們隨行兩人只能對設備進行全面的檢查和調整，逐項進行了排查。
1． 將螺桿拆卸重新調整間隙（懷疑其中一根螺桿與螺筒間隙過大造成回流或漏流）。裝配后再試，沒有效果。還是左邊（我們在機頭一端，面向口模，將靠近電控箱一面也就是身體右面為右邊）快，右邊慢。
2． 將過渡體徑向旋轉180°試驗（懷疑過渡體料流聚合處有偏差），沒有效果。
3． 將口模徑向旋轉180°試驗（懷疑口模分流處“確實”有問題），沒有效果，還是左邊快，右邊慢。
4． 將口模右邊的溫度升高，左邊溫度降低，試驗還是沒有變化。
我們陷入了困境，因60單玻壓條屬小輔型材，牽引機是單履帶牽引，所以對雙腔型材的兩根料的出料速度要求較為嚴格，如果照顧快的一根，慢的那根幾何尺寸達不到要求；如果照顧慢的一根，則快的一根便會堵模。
當時用戶用的是粒料，我們抱著試試看的態(tài)度用粉料看會有什么變化，于是將機械自動喂料螺桿關閉，用手工將粉料從落料口加入，（雖手工喂料不均勻，但也基本上能將效果反映出來）終于有所變化，兩邊出料速度差別已經(jīng)不是很明顯。于是停止手工加粉料，將料斗內的粒料全部換成粉料再用機械自動加入，又重新出現(xiàn)了開始時的情形。再用粒料手工演示一遍跟用粉料情況一樣。我們更是一籌莫展。這到底是什么原因呢？
最后，我們把注意力集中在喂料上面，并進行模擬加料、分析、再模擬、再分析、反復推敲，終于功夫不負有心人。我們發(fā)現(xiàn)了問題的所在，手動加料時物料由于自重、自由垂直散落在兩螺桿之間（如圖三）；機械






















喂料時物料大部分落在左邊螺桿上（如圖四）。那么又是什么原因導致這種現(xiàn)象呢？當再觀察喂料螺桿的結構時（如圖五），不難分析，是由于離心力的作用和螺紋旋向的影響造成物料不能自由下落。
那么怎樣才能在物料下落時，消除它的離心力呢？于是我們采用縮短螺桿螺紋的辦法（將落料口正上方的螺紋去掉）來解決，如圖






（圖六）使之從落料口的邊緣到最后一節(jié)螺紋端面距離保持在40㎜左右，也就是讓物料在進入落料口的時候利用40㎜的距離來消除它的離心力。通過試驗我們終于攻克了這一難題，獲得了成功。
第二次是2002年7月份，北京一家SJZ80/172生產(chǎn)80推拉扇時，也是一模雙出，因牽引機采用雙牽引履帶，獨立控制牽引速度，所以型材一根出料快，一根出料慢也就不是問題。但是，出料慢的一根從型材的光澤到型材的尺寸變化率都達不到標準要求，而快的那一根卻完全合格，當時只是從溫度工藝上以及擠出和喂料比例上進行調整，有所改觀但很勉強。因為是慢的一根出現(xiàn)不合格情況，所以把問題集中在出料的快慢上，結果不難想象問題的根結還是喂料螺桿的結構上，它的喂料方式與前面圖五完全一樣。后來經(jīng)過改造不但兩根型材速度差別上有所變小，而且兩根型材的理化性能試驗對比完全合格。
后來在其他型材廠家也碰到過幾次類似情況，而且不單單局限在螺桿喂料上，彈簧喂料也一樣存在這種情況。
從以上情況我們也不難分析異向外轉雙螺桿擠出機無論是錐雙還是平雙，雖然雙螺桿的剪切，混煉效果很理想，但是就目前國內大部分的螺桿構造在擠出過程中，物料在雙螺桿內的流動不是靠摩擦牽引來實現(xiàn)，而是靠機械強制輸送正位移狀態(tài)運動。由于兩根螺桿的旋轉方向不同，一根螺桿上物料螺旋前進的流道被另一根螺桿的螺紋阻斷，故不能形成“∞”字運動，而是在螺桿內形成封閉的相對獨立的“C”字型腔室。且由于兩根螺桿是異向外轉，物料不可能從一根螺桿移向另一根螺桿，“C”形室中的物料只能在一根螺桿內在螺紋的推動下通過各部分的間隙而作圓周運動，同時也向著口模方向運動，直到從口模擠出，并達不到兩根螺桿之間物料的完全混合和交換，也就是兩螺桿在物料的填充以及壓力分布上并達不到完全均衡。雖然物料經(jīng)過過渡體的壓力集中和多孔板的壓力分散，但根本達不到完全校正。所以當兩根螺桿獲得的物料不均勻時就會導致以上情況的發(fā)生。
其實現(xiàn)在看來，以前在模具調試時，主型材（模具單出的）也存在類似情況，一邊出料快一邊出料慢、或兩面尺寸變化率一面合格一面超標、兩面冷沖一面合格一面不合格，只是不太明顯。這固然與模具流道和物料塑化狀態(tài)有關，但不能不說與喂料螺桿結構方式有關，只是我們沒有過多地從根本上去分析它、研究它。所以我們在制造設備時最好的辦法首先從最基本環(huán)節(jié)入手，也就是改進其喂料結構。現(xiàn)在有些設備廠家也開始認識到了這一問題已經(jīng)對喂料螺桿結構進行了改進，從而最大限度地避免了以上情況的發(fā)生。

發(fā)表時間：2007-11-16

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