加载中…注塑机螺杆的设计思路
(2017-11-12 10:08:19)
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料筒螺杆塑料注塑机注塑机配件 |
分类： 螺杆知识 |
螺杆功能介绍
螺杆是注塑机塑化部件中的重要零件。从塑料进入熔胶筒塑化过程来看，经过了固体加料和输送、压实和熔融、排气、进一步塑化和均匀化并计量过程， 因此通常将螺杆设计成加料段、压缩段、均化段等三段。
螺杆尺寸介绍
螺杆直径(D)与所要求之射出容积相关射出容积 = 1/4π×D2×(射出行程)×0.85
一般而言，D2与最高射出压力成反比D愈大，押出率愈大;Q =1.29D2HmNr×60/1000(kg/Hr)
http://s11/mw690/0045cRp9zy7fK77glaqea&690
负责塑料的输送、推挤与预热，应保证入料段结束时开始熔融，预热到熔点。固态比热↑、熔点↑、潜热↑，加热到熔点需热多，入料段应长固态热传导系数↓，传热慢、塑料中心温升慢，入料段应长预热↑，入料段可短。结晶性料最长(如：POM、PA);非晶性料次之(如：PS、PU);热敏性最短(如：PVC)。
压缩段
负责塑料的混炼、压缩与加压排气，通过这一段的原料应该已经几乎全部熔解，但是不一定会均匀混合。在此区域，塑料逐渐熔融，螺槽体积必须相应下降，否则料压不实、传热慢、排气不良。对非晶性塑料，压缩段应长一些，否则若螺槽体积下降快，料体积未减少，会产生堵塞。结晶型塑料实际上非全部结晶(如 PE：40～90%结晶度，LDPE： 65%结晶度)，因此目前压缩段有加长的趋势。一般占25%螺杆工作长度。尼龙(结晶性料)2~3圈，约占15%螺杆的工作长度。高黏度、耐火性、低传导性、高添加物，占40%~50%螺杆的工作长度。PVC可利用占100%螺杆的工作长度，以避免激烈的剪切热。
计量段
理论上到计量段之开始点，料应全部熔融，但至少要计量段 = 4D，以确保温度均匀、混炼均匀。计量段长，则混炼效果佳;计量段太长则易使熔体停留过久，而产生热分解;太短则易使温度不均匀。一般占20~25%螺杆工作长度。PVC热敏性，不宜停留过长，以免热分解(可不要计量段)。
进料牙深，计量牙深
进料牙深愈深，在进料区之输送量愈大，但需考虑螺杆强度。计量牙深愈浅，塑化之发热、混合性能指数愈高，但需防范塑料烧焦，(计量牙深太浅，则剪切热↑，自生热↑，温升太高，尤其不利于热敏性塑料。)计量牙深 = KD = (0.03～0.07)D D ↑，K 选小; D↓，细长比 ↑，热稳定性差之塑料，K 选大。
影响塑化品质之主要因素
细长比、压缩比、背压、螺杆转速、电热温度设定。
细长比
细长比=螺杆工作长度/螺杆直径。细长比大，则吃料易均匀，但容易过火。热稳定性较佳之塑料可用较长之螺杆，以提高混炼性而不虑烧焦;热稳定性较差之塑料，可用较短之螺杆或螺杆尾端无螺纹。
以塑料特性考量，一般长径比如下:
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压缩比=进料牙深/计量牙深
考虑料的压缩性、装填程度、回流、制品要密实、传热与排气。适当的压缩比，可增加塑料之密度，使分子与分子之间结合更加紧密，有助于减少空气的吸入，降低因压力而产生之温升，而影响输出量的差异，而不适当之压缩比将会破坏塑料的物性。压缩比值越高，对塑料在料管内塑化过程中产生的温升越高，对胶化中的塑料产生较佳的混炼均匀度，相对的出料量大为减少。高压缩比适于不易熔塑料，特别具低熔化黏度、热安定性塑料。低压缩比适于易熔塑料，特别具高熔化黏度性，热敏性塑料。
背压
增加背压可增加螺杆对熔融树脂所做的功、消除未熔的塑料颗粒、增加料管内原料密度及其均匀程度、减少射出收压和翘曲等问题。背压被运用来提高料管温度，其效果最为显著。背压过大，对热敏性较高的塑料易分解;对低黏度的塑料可能会产生"流鼻"现象。背压太小，射出的成品可能会有气泡。
螺杆转速
螺杆的转动速度直接影响塑料在螺旋槽内的切变。小型螺杆槽深较浅，吸收热源快速，足够促使塑料在压缩段时软化，螺杆与料管璧间的磨擦热能较低，适宜高速旋转，增加塑化能力。大型螺杆则不易快速旋转，以免塑化不均及造成过度摩擦热。对热敏性较高的塑料，射胶螺丝转速过大的话，塑料便会很容易被分解。通常各尺寸之螺杆有一定之转速范围，一般转速100～150 rpm太低，则无法熔化塑料;太高，则将塑料烧焦。目前最大表面速度1m/sec为限，对剪切敏感材料，低于0.5m/秒。
电热温度设定
使滞留于料管及螺杆内之冷硬树脂熔融以利螺杆之转动，提供树脂获得熔融所需的一部份热量。设定比熔胶温度低5～10℃(部份由摩擦热能提供)喷嘴温度的调整也可用来控制流涕、凝固(塞头)、牵丝等问题。
结晶性塑料一般温度控制：
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210~280 | |
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注一：以上均是以不添加玻璃纤维的非强化塑料为标准。
注二：管内之熔胶温度通常高于管外控制的温度，从喷嘴出料温示之。
以理论为指导，实践经验为依据，把理论与实践结合起来，敢于创新。螺杆设计的标准是：塑化能否均一，计量是否达到要求，其次是塑化能力的要求。能够塑化出达到质量要求且成型达标的质量制品，那么螺杆的设计就是成功的。设计一根注塑机注射螺杆，首先要了解所加工对象的性能及制品所要达到的质量，以及塑料注塑机注射螺杆哪些参数与所要加工物料的性能相关，如物料对剪切、温度的敏感性。
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