双螺杆挤出机螺杆特性及其应用

吴磊

摘要：双螺杆挤出机是将完整的物料在熔融形态下的细化成均匀化的、系统化的工具。双螺杆挤出机的优点为工作效应高、可靠性强、本身自润滑能力优质，处理物料过程中所残留下的物渣少等等。在近些年，取得了人们的广泛的应用度。双螺杆挤出机的工作重点是在于其螺杆的工作形态以及本身的结构性能的优劣。螺杆的本身设计以及本身质量创造是保证运转优良的中心关键点。

关键词：双螺杆挤出机；螺杆；应用

一、挤出工作原理

双螺杆挤出机运行主要靠着螺套推进物料并混炼捏合混炼物料。产生的质量为测量螺杆性能的核心指标。其工作原理可挤出机的螺套推进物料的过程比作是螺栓上的螺母。螺栓为螺杆，螺母为物料。当螺栓转动中，其一产生的结果是螺母与螺栓一同运作，向前或者是向后；其二产生的结果就是制约螺母不动，而此时的旋转螺栓将会带着螺母前进运动或者是后退运动。螺杆旋转时，机筒表面同物料的摩擦力作用在物料工作的力，为双螺杆挤出机的工作原理。

二、双螺杆挤出机的螺杆结构水平与特性分析

现阶段，平行同向双螺杆挤出机系统转动问题解决后，双螺杆的螺杆输出总扭矩速度同比上个世纪六十年初增加了4倍多，并已经大范围的应用于各种塑料填充混合、脱出挥发物等等各种技术领域。当前，我国大约40多家企业一同生产、创造同向旋转双螺杆挤出机，比较知名的如：兰泰塑料机械有限公司、南京橡塑机械厂以及科亚化工装备有限公司等。国外的生产公司主要是英国APvBaker企业，、日本神户制钢所等等。

虽然我国的同向双螺杆挤出机在螺杆的设计上以及具体的应用层面获得了一定的有效的进步，不过，同外国的企业的相比仍然是由一定的差距性。

双螺杆挤出机的啮合曲线为设计者们严格的、按照的螺杆的工作之中的运动形态与轨迹趋势进行的、科学的/有效的计算获得的。不过，因为国际间的竞争强烈，在1978年，我国的学者们设计发表的关于无间隙啮合双螺杆螺纹曲线的推导以及计算才正式的被声称。国际超前的同向双螺杆的螺纹啮合实现了等间隙啮合，无疑这将决定性的、大幅度的增强了螺杆产生的自制性能以及后加工能力，另同向旋转的双螺杆扩大加工塑料的方向，延宽了应用层面。而国内最先研究以及使用的螺纹啮合的曲线为圆弧线，并非是全啮合曲线。当前的一些生产的厂家，比如晨光院塑料机械长等率先沿用全啮合的曲线。不过因为在双螺杆挤出机的2根螺杆在紧密的安装后，仍然是存有缝隙，因而，需要对2根螺杆加工中的理论研究曲线重新的加以的改正与计算，要不然，在按中心距装修上后，2根螺杆之间的曲面间隙是0，这种距离会促使在工作过程中的的摩擦性、器具发热以及产生膨胀等问题。另螺杆的消耗，进而抱死。该问题的修复的方法有3种：一种是减少其理论中心距，不过此方法缺陷是2根螺杆在分离方向，而不是在曲线轨迹上的每一点的法线方向，另外，这种方式产生的间隙通常是不协调且不均匀的。一种修整的方法为螺杆轴截面上的理论曲线的各点跟着轴线的方向进行位置的平移，然后在将获得的各点曲线再实施的径向的平移。不过，因为得到的曲线上的点与实际中的数据上的曲线上的点不同，法线方向同一性，所以2根螺杆的运动中的轮廓线间间隙还是不一致，另外，该方法的严重的缺点是物料工作中的螺杆处会发生死角，以此使得物料分解。另一种方法是将螺杆曲面上各点沿法线方向等距离平移。该方法祛除了轴剖面间隙法的不足，促使2根螺杆的啮合间隙上位置相等，从根本上确保了物料在螺杆中的没有任何的死角，增强了螺杆自制工作能力，方便与物料混合均匀等。目前，这种方法是双螺扦挤出机螺旋结构中的普遍方法。也是国外双螺杆选择的最佳的修正法。

螺杆是双螺旋挤出机核心。知名W&P厂商将同向双螺杆挤出机的螺杆的外径D与螺杆根径D1看成是啮合同向双螺杆挤出机基本的指标之一。D/D1的数值表征了螺槽深浅程度，而且也突出的反应了螺杆自由体积与输送能力，而且，螺槽越深，也就代表着其本身的输送值越高。不过，因为的螺杆承受的扭矩大小同螺杆根径的三次方正比关系，所以，换一句话说，螺槽深度也是受限于螺杆扭矩的制约。随着工艺水平的提高，螺槽深度加深以及高扭矩的系统的产生，挤出机的产量逐渐的升高。

我国挤出机通常选取浅槽型螺杆，视为我国挤出机产量低的根本的所在。但是，浅槽型螺杆同深槽型螺杆相比，也是具有各自的优势。比如说，针对要求低速率的高粘度性物料工作，采用浅螺槽型螺杆；对于高指标剪切速率以及以改善挤出物的高质量的形势下，采用深螺槽型螺杆更加能够增强产量物料。

螺杆长径比为人们热切关心的参数之一，最开始的早螺杆因受到传动系统以及制造技术的约束，其本身长径比还不到20：1。不过随混炼质量的提高，以及符合不同种类的物料加工的需求，螺杆长径比已经越来越大。已经达到了48：1的长劲比。

螺杆组合元件包含捏合盘、齿形盘等，螺纹元件起到物料的传输。输送、分散、剪切等功能。捏合盘、齿形盘制作相对容易，困难的是其啮合轨迹，呈现的是曲面，所以相对性的较大。

还需要说明的是我国国内的厂家曲面的制造和技术缺乏了解，生产出的螺纹元件差别很大特，且啮合间隙也不均匀，很容易就会出现干涉现象。螺杆和螺杆元件通常使用的也是材料为氮和高耐磨材料。高耐磨并没有广泛的应用在双螺杆上，而且对于其处理模式以及工艺设备上也同国外差异性较大。

三、双螺旋挤出机螺杆的应用分析

啮合同向双螺杆挤出机已经被用各种树脂物理材料工艺的改造，比如说增强、增韧、填充等等。因为双螺杆挤出机的设计模式、结构以及生产中的繁琐性，在其理论上的缺失也不完善，因而且设计比较难，所以，市场是逐渐的产生了一种的操作性的灵活组合型的双螺杆挤出机，分别叫做螺杆元件和机筒元件。两者均是可卸载的。运用组合式啮合同向双螺杆挤出机的确切的优点是，该螺杆元件和机筒文是针对不同种类的、不同形态的物料混合需求，在有限的次数和类型中的实现多种的方式的组合与整理，从而优化排列设计，提高其适应力。

10年以前研发成功高扭矩同向旋转双螺杆挤出机就非常的适合应用在共混塑料的输出与加工。其按螺杆旋转形式了分为异向及同向双螺杆。

比如说，针对聚氯乙烯类的材料宜用剪切性较小的功能的异向双螺杆挤出机执行混炼、成型等，此时的异向双螺杆中的螺杆的速度同啮合部位基本是为一个方向。在进行的混合式的原料的分散与共混材料操作时，应该恰当的选择使用同向双螺杆挤出机，这是螺杆的速度与锯齿部分是互成相反的方向的，从这之中可以得出，同向转动双螺杆比较异向转动双螺杆中的优势是它本身的剪切功能要多与后者，以此，其不适宜聚氯乙烯类的成型等。一般而言，共混填充塑料中常用的是滑石粉与二氧化钛的组成，填充量30%~60%，此外，光螺杆挤出机在在填充粉状材料中，因其本身有大量的空气，在挤出机中的螺杆捏合区混合时会被隔离出来，另物料流入尽螺槽中，降低了粉料正确性的输送，减少了挤出量。以此为了有效的加强填料中的塑料挤出量的扩大，需要及时将空气有序的排螺杆外。

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