注塑机螺杆设计案例分享

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作用

螺杆是的重要部件。它的作用是对塑料进行输送、压实、熔化、搅拌和施压。所有这些都是通过螺杆在料筒内的旋转来完成的。在螺杆旋转时,塑料对于机筒内壁、螺杆螺槽底面、螺棱推进面以及塑料与塑料之间在都会产生摩擦及相互运动。塑料的向前推进就是这种运动组合的结果,而摩擦产生的热量也被吸收用来提高塑料温度及熔化塑料。螺杆的设计结构将直接影响到这些作用的程度。

简介

类型和特点

渐变型螺杆特点:压缩段较长,占螺杆总长的50%,塑化能量转换缓和,多用于PVC等热稳定性差的塑料。突变型螺杆特点:压缩段较短,占螺杆总长的5%~15%左右,塑化时能量转换较剧烈,多用于聚烯烃、PA等结晶型塑料。通用型螺杆特点:适应性比较强的通用型螺杆,可适应多种塑料的加工,注塑机螺杆。

螺杆分段说明

注塑机螺杆一般情况下可分为加料段、压缩段、均化段(也称为计量段)。(注:不同的螺杆三段所占的比值不一样,螺杆槽深不一样,螺杆底径过渡形式不一样)(1)加料段说明:此段螺沟深度固定,其功能为负责预热与塑料固体输送及推挤。必须保证塑料在进料段结束时开始熔融。(2)压缩段说明:此区段为渐缩螺杆螺沟牙深,其功能为塑料原料熔融、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。(3)均化段说明:此段为螺杆螺沟固定沟深,其主要功能为混炼、熔胶输送、计量,还必须提供足够的压力,保持熔胶均匀温度及稳定熔融塑料的流量。

螺杆参数说明

D—螺杆直径(多用Φ表示),螺杆直径的大小直接影响塑化能力的大小,影响理论注射容积的大小。L/D—螺杆,L是螺杆螺纹部分的长度。螺杆直径一定的前提下,螺杆长径比越大,说明螺纹长度越长,直接影响到物料在螺杆中的热历程,也影响吸收能量的能力;如果L/D太小,直接影响到物料的熔化效果和熔体质量;如果L/D太大,则传递扭矩加大,能量消耗增加。L 1—加料段长度,L1的长度应保证物料有足够的输送空间,因为过短的L1会导致物料过早的熔融,从而难以保证稳定压力的输送条件,也就难以保证螺杆以后各段的塑化质量和塑化能力。h 1—加料段螺槽深度。h1深,则容纳物料多,提高了供料量和塑化能力,但会影响物料塑化效果及螺杆根部的,一般h1≈(0.12~0.16)DL3—熔融段长度。L3长度有助于熔体在螺槽中的波动,有稳定压力的作用,使物料以均匀的料量从螺杆头部排出,一般L3=(4~5)D。h 3—计量段螺槽深度,h3小,螺槽浅,提高了塑料熔体的效果,有利于熔体的均化,但h3过小会导致过高,以及剪切热过大,引起分子链的降解,影响熔体质量;如果h3过大,由于预塑时,螺杆背压产生的回流作用增强,会降低塑化能力。S— 螺距,其大小影响螺旋角,从而影响螺槽的输送效率,一般S≈Dε— 压缩比,ε=h1/h3,即加料段螺槽深度h1与熔融段螺槽深度h3之比。ε大,会增强剪切效果,但会减弱塑化能力

螺杆材质

编辑常用来生产螺杆的材质有:1、38CrMoAla2、SACM6453、42CrMo4、9Cr18MoV5、SKD616、合金、碳化钨7、全硬化粉末合金(全合金)8、高温合金

螺杆使用方法

1、料筒未达到预调温度时,切勿启动机器。新开电热一般要求温度达到设定值30分钟后再操作螺杆2、每次停机超过半小时以上的,最好关闭落料口并清扫料筒内料,设置保温3、避免异物落入料料筒损坏螺杆及料筒。防止金属碎片及杂物落入料斗,若加工回收料,需加上磁性料斗以防止铁屑等进入料筒。4、使用防涎时要确定料筒内塑料完全熔融,以免螺杆后退时损坏传动系统零件。5、避免螺杆空转、打滑等现象。6、使用新塑料时,应把料筒的余料清洗干净。使用POM、PVC、PA+GF等料时尽量减少原料降解,停机后及时用ABS等冲洗干净。7、避免POM与PVC同时混入料筒,在高温下将会发生反应造成严重工业事故。8、当熔融塑料温度正常但又不断发现熔融塑料出现黑点或变色时,应检查螺杆止逆环(过胶圈、介子)是否损坏。

如何防止打滑

编辑注塑机螺杆打滑会引起物料降解,从而影响产品质量。螺杆打滑的原因有哪些?怎样“抓住”打滑的螺杆?下面为您讲解。当螺杆发生打滑时,物料可能会聚集在喂料口,而无法正常输送到注塑机螺杆的末端。当螺杆旋转并在机筒内后退以输送物料并准备下次注射时,螺杆打滑会发生在塑化段。此时,螺杆的旋转仍在继续,但螺杆的轴向运动会停止,即发生打滑。螺杆打滑常常会导致注射前的物料降解,产品质量会下降(如缺料),而成型则会延长。螺杆打滑的原因是多方面的,可能与背过高、料筒末端过热或过冷、料筒或螺杆磨损、加料段螺纹太浅、料斗设计不合理以及料斗被堵塞、树脂潮湿、树脂过度润滑、物料太细或者树脂及再生料的不合理切割等因素有关。工艺设置末端过冷是引起螺杆打滑的主要原因之一。注塑机螺杆的料筒分为3段,在末端,即加料段,粒料在加热和压缩的过程中,会形成一层熔体薄膜粘到螺杆上。没有这层薄膜,粒料就不容易被输送到前端。加料段的材料必须被加热到临界温度,以形成那层关键的熔体膜。然而,通常物料在加料段的停留时间很短,无法达到要求的温度。而这种情况一般会在小型注射机上发生。停留时间过短会造成聚合物的熔融和混合过程的不完全,从而导致螺杆打滑。

选择螺杆的方法

注塑机螺杆可以说是注塑机的心脏,螺杆的品质好坏决定制品的质量好坏。注塑机塑化螺杆具有输送、熔融、混炼、压缩、计量与排气功能,在塑化品质扮演很重要的角色,是影响塑化质量的关键因素。
  螺杆有几个至关重要的参数影响塑化质量,一般按照以下原则,选择注塑机螺杆:
  1、螺杆直径(D)
  a、与所要求的注射量相关:射出容积=1/4*π*D2*S(射出行程)*0.85;
  b、一般而言,螺杆直径D与最高注射压力成反比,与塑化能力成正比。
  2、输送段
  a 、负责塑料的输送,推挤与预热,应保证预热到熔点;
  b 、结晶性塑料宜长,非晶性料次之,热敏性最短。
  3、压缩段
  a、 负责塑料的混炼、压缩与加压排气,通过这一段的原料已经几乎全部熔解,但不一定会均匀混合;
  b、在此区域,塑料逐渐熔融,螺槽体积必须相应下降,以对应塑料几何体积的下降,否则料压不实,导热慢,排气不良;
  c、 一般占25%以上螺杆工作长度,但(结晶性料)螺杆的压缩段约占15%螺杆工作长度,高粘度、耐火性、低传导性、高添加物等塑料螺杆,占40%\50%螺杆工作长度,PVC螺杆可占100%螺杆工作长度,以免产生激烈的剪切热。
  4、计量段
  a、 一般占20\25%螺杆工作长度,确保塑料全部熔融以及温度均匀,混炼均匀;
  b、计量段长则混炼效果佳,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;
  c、 PVC等热敏性塑料不宜停留时间过长,以免热分解,可用较短的计量段或不要计量段。
  5、进料螺槽深度,计量螺槽深度
  a、 进料螺槽深度越深,则输送量越大,但需考虑螺杆强度,计量螺槽深度越浅,则塑化发热、混合性能指数越高,但计量螺槽深度太浅则剪切热增加,自生热增加,温升太高,造成塑料变色或烧焦,尤其不利于热敏性塑料;
  b、计量螺槽深度=KD=(0.03\0.07)*D,D增大,则K选小值。

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