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挤压机机头

2012-04-01   浏览次数:1635

  挤压机机头是成型制品的地方,因此,它对挤压机过程起着很大的作用,从工艺角度来看,设计挤压机头时必需考虑以下几个方面:

  (1)在机头处必须将熔融物料成型为所需要的形状,并将产品压制致密实。因此,在机头的流道,必须使塑料形成一定的压力,这一压力在通过机头时,逐渐下降,当物料在口模挤出时,则降为零。此压力一方面由物料通过滤网及过滤板的阻力而形成,一方面是由机头内流道的压缩而形成。因此,机头的内断面自始至终应该是连续缩小的,并尽可能使物料易于通过。一般压缩比取5~10(所谓压缩比是指分流器支架出口处截面积与口模芯模间形成的环隙面积之比)。如果压缩比取得过小,会使产品不密实,并可能使熔融物料通过分离器支架时的接缝痕迹不易消除,而使制品的内表面有几条纵向线条,此处的机械强度特别差。压缩比取得过大,则机头尺寸势必增大,这样又笨重又费料,成本高,而且加热又不均匀,所以压缩比要选得合理。

  (2)物料在机头处是比较容易分解的,尤其在分离器附近,因此,机头内凡是与物料接触的表面(熔融料通道),都应做成光滑流线型的,以减少阻力,不能有明显的滞区(死角),以致引起分解。特别是硬质聚氯乙烯塑料具有较高的熔融粘度,所以流道的流线性不能疏忽。

  (3)一般机头的扩张角与压缩角均不能大于90°C。而压缩角通常又比扩张角小,具体的尺寸要根据机头结构情况而定。

  (4)在满足机头强度的条件下,结构应尽量紧凑,零件要少,装卸方使,有利于操作,避免传热不均匀,笨重,浪费钢材等现象。

  硬管机头的结构有两种,一为分离器放在前面,两只压圈,一只压圈将分离器固定,一只压圈将口模压紧,这种方式适用于大型硬管的机头;二为分离器放在后面,只适用于加工较小的硬管,它是直接将分离器放在机头套内,不需另外用压板压紧,但拆车时必须将法兰板打开方能将分离器拆出,这种方式不适用于大型硬管机头的拆装。

  软管机头基本上与硬管机头相似,但不需设置冷却套。

  现将硬管机头各部分分述如下:

  (1)口模:口模是成型塑料产品的外表面零件。通常塑料经过口模后,只能得到一定的形状和尺寸,而得不到完全符合要求的产品,因为塑料有收缩性。同时,在内压法外径定径时,还有一定的膨胀,故产品最终的形状尺寸,需经过定径套和牵引装置来调整,以达到要求的尺寸。因为口模是成型零件,所以成型表面的光洁度与精度都要求较高。

  口模直径大小主要取决于管状制品的外径,再适当地考虑膨胀、冷却、收缩及纵向拉伸的情况。口模平直部分比度的确定,对工艺有很大影响。口模平直部分的(定型)长度与制件的壁厚,直径形状以及塑料的性质都有关系,过长或过短都不适宜,过长时会增加机头压力,使出料困难,牵引亦困难,过短时不能完全定型,不能起到应有的节制作用,同时会降低机头的压力,影响产品质量。一般情况下,挤出硬聚氯乙烯塑料,口模平直部分的长度可大于软塑料所需的长度。

  口模平直部分的l度可按经验公式决定:

  ①口模平直部分的长度与管子直径的关系为l=0.5~3D。通常当管子直径较大时,倍数取小值(0.5),因为此时管子被定型的面积较大。挤硬管时常采用l=1.0~2.5D。

  对特别薄的管子(如壁厚t小于1毫米时),则不能按直径的比例来选定平直都分的长度,要按管子壁厚来选定。

  ②口模平直部分的长度与管子壁厚的关系:

  l=0.8~1.5t ,t为管子壁厚

  挤硬管时,倍数选用较大值(1.5),挤软管时,倍数选用最小值(0.8)。

  (2)芯模:芯模主要用来成型空心制件的内表面。

  芯模当中有孔,作为成型硬管时压缩空气的通道,端部开的方孔,主要是为了卸模方便,它的平直部分长度应与口模的定型长度相当,它的直径近似为口模直径减去二倍的壁厚(还要考虑塑料的膨胀),它的一端有螺纹与分离器相连。

  (3)分流器及其支架:熔融塑料通过分流器及其支架时,使料层变薄并分束搅拌,以便均匀加热塑化,同时为成型管状产品提供先决条件。芯模即用螺纹固定在其中,对于小型机头可将分流器及其支架做成整体。

  在设计分离器时,应考虑下列方面:

  ①头部圆角半径R=0.5~2毫米,不能过大,否则将会引起积料,从而使熔融物料停留时间过长而造成分解。

  ②凡与塑料接触的表面,都应光滑无死角(尤其是在分流量与支架连接处),并须镀铬,以防腐蚀,减少阻力和易于清理。

  ③分离器扩张角的选取,对加工硬质聚氯乙烯塑料有着较重要的作用。一般来说,由于硬质聚氯乙烯塑料的熔融粘度比较高,因此,其断面的速度分布是不均匀的,物料料流在断面的中心速度较快,而在机头壁上则有停滞趋势,

  所以分离器扩张角不宜太大(60°左右)。如果分离器扩张角太大,扩张区任意截面上各类的料流速度不一致,这对操作是不利的。列宁说:“对于具体情况作具体的分析”,因此,我们也不能把上述的规律套用于任何情况。对于螺杆直径较大的挤压机,如果扩张角取得太小,势必增加锥部长度,这样一方面大型机头显得特别笨重,另一方面料子在扩张区停留时间太长,容易分解。为了缩短锥部长度,就必须增加扩张角(80°左右),这时又要考虑机头套的曲面与分离器曲面相当均匀,从而减少机头中的存料,有利于挤压工艺的正常操作。

  分流器的锥部长度,要与扩张角一起考虑,一般取锥部长度=0.6~1.5D(D为螺杆直径)。

  ④径向分布筋式支架,其筋的数量约为3~6根,小规格用3根,大规格根数适当增加,一般不超过6根。

  由于分束过多,产品表面容易留下多条明显接缝线,特别在机头压缩比较小的情况下,更容易在制品中产生疵病。造成接缝线的原因很多,如加热温度、从支架到口模出口的长度、挤出速度等都有关系,无论什么原因所造成的接缝线,都将削弱制品的强度。

  (4)过滤板:过滤板的作用是使塑料由螺旋运动变为直线运动,并使塑料分束、搅拌均匀,使塑料在机筒中形成反压力。如果同时采用过滤网时,它又是过滤网的支承零件。因此,在考虑过滤板结构时,应尽量使塑料通过过滤板时的速度一致,且与螺杆头部形状吻合,中心对准,距离恰当。

  图8-11为安置过滤网的平板式过滤板的结构图。
安置过滤网的平板式过滤板的结构图

  它的构造比较筒单,加工制造方使,过滤网被固定在圆环和过滤板之间。这种结构适用于小型的挤压机,对于螺杆直径较大的挤压机,由于其过滤板沿中心与圆周的速度相差较大(图8-12)表示了过滤板的出料速度分布,中心与圆周速度几乎相差六倍),因此,大型机头过滤板的结构常选用凹面(成球面伏),并将周边铣成窄槽,以减少料流阻力。

  凹球面状的形状必须与螺杆头部相吻。凸球面状的过滤板因为中间孔道较长,对从螺杆挤出的中间速度大的料流来讲,能产生较大的阻力,致使经过过滤板后的料流速度渐趋一致。但是,与螺杆头部形状不相吻合,而且加工比较困难,故在实际生产中很少采用。

  过滤板的技术要求:

  (1)开孔截面积与过滤板截面积之比约为1:2,若开孔太多,势必要增加过滤板的厚度,方能保证有足够的机械强度。若开孔太少,则流动阻力太大,影响产量。过滤板之孔径,通常为3~6毫米,加工软质聚氯乙烯塑料时,通常孔径选用小值,加工硬质聚氯乙烯塑料时,孔径选用大值。

  (2)开孔的排列方式通常有两种:

  (a)为六角形的排列方式;

  (b)为同心圆的排列方式。

  为了使料流速度一致,在上述排列方式中还要使孔分布中间疏、旁边密,以平衡阻力。

  (3)所有孔道需光滑、无死角,以免料流阻滞而被分解。孔道的一端(进料端)倒成斜角,以便于清理。

  (4)过滤网的作用是过滤杂质及末塑化的粒料,以提高产品质量。同时能造成塑料在机筒中所必要的反压力,有利于塑料的塑化。但工艺上是否采用,要按塑料品种及产品的要求来决定。如生产硬质聚氯乙烯管,有时不加网。为防止塑料分解,要经常清理机头。如生产硬质聚氯乙烯焊条时,必须加网,以增加机头压力。

  过滤网通常是用钢丝或铜丝编结而成的网状物,软质聚氯乙烯管及硬质聚氯乙烯焊条。一般采用一层或二层(一层80目铜丝网,一层40目钢丝网),铜丝网放在贴紧螺杆端头,以钢丝网支承它。

  总的说来机头中各部分的组合都是非常重要的,因为机头压力对工艺操作有着重要的作用,对产量也有很重大的关系,下表说明了机头压力与产、质量的关系。从表中可以看出,口模平直部分的长度(成型长度)及加过滤网等,对机头压力及产、质量的影响是很大的。

机头压力对产、质量的影响
口模
机头压力和对值(计算)
实测产量相对值
质量情况
成型长度L=2.4D
100
100
密实
成型长度L=2.4D
79
135
较密实
成型长度L=2.4D
(不加过滤网)
36
166
不够密实

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