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螺杆的几何结构是十分复杂的,对于建立一个能较完全反映螺杆挤出机优化设计的数学模型是非常困难的。就算能建立理想的螺杆挤出机优化设计的数学模型,但由于影响因素复杂,而且设计的变量多,其求解也非常困难,所以按螺杆的功能段建模并进行优化设计,是比较符合实际。据聚合物在螺杆挤出机中的三种物理状态的变化过程,通常将螺杆挤出机的螺杆分为加料段、熔融段和计量段。这样做的优化目标是为在保证挤出物质量的前提下,达到更高生产力或更小功率能耗。注塑螺杆在一般情况下,是可分为加料段、压缩段、均化段这三种不同的阶段。这三段不管是所占的比值、槽深,还是螺杆底径过渡形式都是不一样的。加料段是螺沟深度固定,其功能为负责预热与塑料固体输送及推挤。需要保证塑料在进料段结束时开始熔融。压缩段为渐缩螺杆螺它的沟牙很深,是为了能够让塑料原料熔融、混炼、剪切压缩与加压排气。塑料在此段会完全溶解,体积会缩小,压缩比的设计很重要。均化段则是螺杆螺沟固定沟深,主要是为了方便混炼、熔胶输送、计量,还需要提供足够的压力,保持熔胶均匀温度及稳定熔融塑料的流量。
螺杆式计量原理:螺杆式计量装置利用螺杆的螺旋槽容积,在一定转数下完成输出物料的质量计量。
螺杆的矩形截面螺旋经精密加工,每个螺距的螺旋具有相同的理论容积。转轴旋转,带动搅拌器搅动料斗中物料,料斗内物料连续进人计量螺旋空间,在螺旋的动下沿导管向下移动,经过排料口导人包装机的充填系统中。计量螺旋每转一周,就排出一个螺旋空间容积的物料,计量精度可达2%。计量螺杆一般都垂直布置,以便物料能填满螺旋断面的全部空间。设计螺杆式计量装置,为确保高精度稳定的计量,除对计量螺杆的螺旋制造精度提出要求外,还应依据物料的性质,正确选取螺旋外径与导管的配合间隙,导管内的螺旋圈数应不少于5圈。
注塑机螺杆料筒末端太冷是引起螺杆打滑的主要原因。注塑机的料筒分为3段,在末端,即加料段,粒料在加热和压缩的进程中,会形成一层熔体薄膜粘到螺杆上。没有这层薄膜,粒料就不易被输送到前端。
注塑机加料段的材料必需被加热光临界温度,以形成那层关头的熔体膜。然而,通常物料在加料段的停留时间很短,无法到达要求的温度。而这种环境一般会在小型注射机上产生。停留时间太短会造成聚合物的熔融和夹杂进程的不完全,从而致使螺杆打滑或失速。
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