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      螺桿設計制造參數知多少

      分類:業內資訊 新聞中心 994 0

      螺桿是塑料加工機械的塑化部件,螺桿結構的好壞會對塑料加工產生關鍵影響。螺桿從外形看是有一定長度帶螺紋的圓柱體,看似簡單不復雜,但是塑料從整個塑化過程中發生在螺桿上的變化卻是相當復雜的。在塑料輸送過程中還有壓力的產生、能量的傳遞和轉換以及塑料物態變化。所以,螺桿的設計顯得尤為重要。通過本文介紹,相信您會對螺桿設計有深入的了解。

      螺桿的基本參數

      螺桿設計包括結構設計和參數設計,首先我們對螺桿的基本參數作個介紹,如下圖:

      螺桿設計制造參數知多少-舟山市杰德機械有限公司

      L:螺紋段總長度

      L1:加料段

      L2:壓縮段

      L3:出料段

      H1:加料段螺槽深度

      H3:出料段螺槽深度

      Ds:螺桿直徑

      S:導程

      e:螺棱寬度

      R1:推進面圓弧半徑

      R2:背面圓弧半徑

      常用參數經驗值:

      Ds=S :螺桿直徑等于導程數值

      e=0.1*D :螺棱寬度等于螺桿直徑的十分之一

      ε=0.93*H1/H3 :壓縮比是進料段和出料段螺槽深度比值乘以0.93

      R1= ( 1/2-2/3 ) *H3 , R2是R1的2-3倍

      注:通常R1是0.5的倍數且不小于1

      舉例:已知螺桿直徑45 mm , H1=6.0, H3=2.5 ,那么我們就能計算出該螺桿導程為45 mm,螺棱寬度4.5 mm,壓縮比是2.23

      螺桿三段長度分配

      經典的螺桿設計常被成為三段式螺桿,三段即為進料段L1、壓縮段(熔融段) L2和出料段(計量段)L3。那么這三段是如何劃分的呢?由于我們平時使用的大部分塑料是無定型塑料,所以常見的螺桿三段分配參數只需記住無定型類型即可:

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      簡單記憶,壓縮段占螺紋段總長度一半,出料段比進料段稍長.

      常用塑料壓縮比經驗值

      PE:3-4

      PET : 3.5-3.7

      HPVC(顆粒):2.5

      HPVC(粉):3-4

      PS: 2-2.5

      PP: 3.7-4

      PA66: 3.7

      ABS: 1.8

      三段長度、螺桿導程、螺棱寬度、進料段和出料段的螺槽深度以及壓縮比確定,常規通用型的螺桿參數就設定完畢了。但實際使用還要考慮到螺桿和機筒的配合,螺桿和機筒之間的間隙也是重要的參數。

      1、間隙選區所考慮的因素:

      Ⅰ、被加工物料的性質.(如熱敏性與非熱敏型物料)

      Ⅱ、機頭阻力情況.阻力越大間隙越小

      Ⅲ、螺桿料筒的材質及其熱處理情況

      Ⅳ、機械加工條件

      Ⅴ、注塑機螺桿直徑的大小來選取.一般說來,螺桿直徑越大, δ的絕對值應選得越大;螺桿直徑越小,δ 的絕對值應選得越小。螺桿和料筒的間隙δ的選取是一個綜合性的問題,必須結合各方面的因素綜合考慮。

      2、螺桿與機筒的間隙δ:螺桿與機筒的間隙是擠出機的一個很重要的結構參數,間隙大小,對出膠量影響很大,因為漏流與間隙的三次方成正比。因而,在保證螺桿與機筒不相碰的情況下,間隙應越小越好。通常間隙取0.002D。

      選取我國已有擠出機系列的直徑間隙值,可根據情況選取。δ= (0.003-0.005) *D 直徑大者取小值,小者取大值。

      間隙經驗值(最小間隙~最大間隙)(mm)

      螺桿直徑30: 0.10 ~0.25

      螺桿直徑45: 0.15 ~0.30

      螺桿直徑65: 0.20 ~0.40

      螺桿直徑90: 0.30 ~0.50

      螺桿直徑120: 0.35 ~0.55

      螺桿直徑150: 0.40~0.60

       

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      特殊螺桿設計之分離型 BM 螺桿

      除了普通三段式經典螺桿設計外,為了一步提高混煉和塑化效果,常見的還有各種帶混煉結構的螺桿設計。這些混煉結構多位于壓縮段和計量段頭部.其中分離型BM螺桿是最常見的類型之一。

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      分離型螺桿(英文名barrier screw或者barrier flight screw) ,是在普通三段式螺桿的基礎上研發出來的新型螺桿,其基本機構與普通三段式螺桿相似.不同點在于整根螺桿有兩段螺紋組成,可以有導程不等的前螺紋和后螺紋組成,也可以導程相同的主螺紋和副螺紋組成.由于固相熔融而形成的熔膜越過間隙進入液相螺槽中,未容固相留在固相槽,形成固液分離,故名分離型螺桿。

      分離型螺桿設計參數設定

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      S1:主螺紋導程

      S2:副螺紋導程

      e:螺棱寬度

      θ:螺紋升角

      常見分離型螺桿主螺紋和副螺紋螺棱寬度一致,螺紋圈數相差一圈?;诮涍^的長度相同得到如下等式:

      ZS1+(2e+2K)/cosθ= (Z+1) S2

      推導出設計參數設定公式:

      (S1-S2)Z=S2-(2e+2K)/cosθ

      其中 Z=L/S1

      注: K是副螺紋起始時和主螺紋的間距,Z是主螺紋和副螺紋相交時主螺紋行程圈數,一般取整數然后推導出L數值。

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      分離型螺桿有如下特點:

      一、只有熔化了的塑料才能越過間隙進入液相螺槽, 尚未完全塑化的小顆粒在通過間隙時在高剪切速率的作用下也能完全塑化。當液相分離后,固體相直接與高溫機筒內壁接觸,加速固體相熔化。

      二、一般螺桿由于塑料、口模壓力和操作條件不同,計量段長度不等于理論上的計量段長度。而在分離型螺桿上,液相螺槽中全部為熔體,便有了穩定的計量段長度,此外由于液相螺槽和固相螺槽道中被螺棱“封死”,減少了回流。

      三、分離型螺桿中,存在于固體之間的空氣和吸附于表面的水汽在壓力下可以比較方便地從料斗逸出。

      四、不存在固相破裂的問題,即不存在像普通螺桿那樣,由于破裂后的固相碎塊嵌入螺桿和機筒間隙,以及由于不規則固相分布在螺桿周圍對螺桿造成的各點徑向壓力不均衡現象。

      分離型螺桿具有較深的螺槽,因而有較小的剪切速度梯度,在高速下熔料不容易分解。這也是分離型螺桿可以開到較高轉速還能保證質量的一個原因。

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