塑料挤出机螺杆与机筒间隙的影响分析

张树敏

关键词:塑料挤出机；螺杆；机筒；间隙；影响分析

塑料挤出螺杆是塑料挤出机的核心，也是塑料挤出机中塑料压缩的重要组成部分，它们对于在混合塑料、压力下产生挤出作用非常重要。螺杆是在相同深度不同距离、相同距离不同深度、不同距离不同深度情况下减少螺槽体积，并且保证达到压缩的作用。机筒与螺杆相同，是挤出机的重要部分。机筒和螺钉相互作用，机筒在包含螺钉，螺钉在机筒内旋转。如果螺杆旋转迫使气缸中的塑料向前移动，那么来自气缸外部的热量就会使气缸中的塑料逐渐缩紧，塑料材料将减少螺杆体积，螺杆的体积减少让塑料更容易压缩、旋转和切断。在切断各种力之后，将其均匀混合并融合形成粘稠状态，该粘稠体逐渐在圆筒前方熔化并完成塑化。圆筒和螺杆的正确相互作用确保了挤出机的连续挤出。

1塑料挤出机螺杆与机筒间隙的影响

1.1塑料挤出机螺杆与机筒间隙的静态影响

在挤出机中，流速Ql是由头间隙分离器和螺旋叶片形成的空间中的料仓方向上间隙δ的螺杆轴向流动，其中由于筛网产生的压力是由熔化引起的。因为在正常条件下间隙δ差很小，所以漏电流远低于正电流，但这不能完全忽略。

根据适当的假设，根据流体动力学分析方法，可以得到泄漏率公式：

其中D是沿螺杆轴线定位的螺杆（cm），熔融塑料δ的粘度μ2和圆柱体的螺杆δ的距离（以Pa和cm为单位），φ是螺旋升角，e'是测量的螺纹直径（cm）：p1为计算开始时的熔化压力（MPa），p2为计算末端的熔化压力（MPa）。

上述两个等式表明，增加挤出机体积会降低泄漏率。螺杆和圆筒之间的空间取决于挤出机的性能和加工组装的精确度。在挤出机设计中，应从各种角度考虑螺杆和机筒间隙。如果间隙过于偏小，泄漏率增加、产率降低，熔体膜厚度也变大，材料熔化也会减少导热率，降低剪切速率。

1.2塑料挤出机螺杆与机筒间隙的动态影响

以上是安装机器后所产生的的静态分析，主要是螺杆与挤压机性能之间的空间效应。当挤出机运行时，它随着螺杆和机筒之间的实际距离以及施加到螺杆上的压力而产生加工温度变化。按照上面的情况进行加工，如果温度高了，螺杆与机筒的热膨胀系数就会改变间隙。

或者机筒的螺杆温度不同也会导致间隙改变，然而改变距离可能产生螺杆卡死的现象。计算结果螺杆在压力下径向膨胀，可以知道空间的变化很微弱并且可以忽略不计。挤出机材料进入口的螺杆温度与圆筒之间的差异需要特别关注一下。进料部分机筒通常是冰冷的，但由于其他区域的温度较高，螺旋钻因为其他部分传热而导致温度较高。因此，螺钉和主体之间存在温差，这种温差引起两者之间的差异并改变它们之间的间隙。如果间距大到足以超过原始安装空间，则螺钉将重新匹配。为了防止螺纹的磨损发生，该进料的螺杆直径要被加大，也就是说，可以在挤出机拉伸的部分中建设性地改善螺杆直径，每毫米至少减少了0.002毫米。因此，在增大螺杆和进料筒之间的间隙之后，挤出机的性能不会受影响发生改变，并且还可以大幅度的降低挤出机拧紧的可能性。

2国内外挤出机螺杆与机筒直径间隙比较

当然，JB/T8061主轴规定的挤出螺杆间隙标准是很低的。在当今的加工条件下，它可以很自然的降低间隙，因为降低间隙是保证工作的必然要求。然而，间隙的减小还需要螺杆和机筒辅助。在德国和其他发达国家，螺杆的加工精度比发展中国家要高的多（5）。比如，螺钉端面的冲击误差可以设定为0.01mm，螺钉外径的误差可以设定为0.005mm，螺钉的外表面和圆筒的内表面是刚性的，等级不大于0.2μm，这也是国外塑料工业在安装精度和整个系统性能各方面的优势。因此进口挤出机和国内挤出机在塑化、能耗方面都有着很大的差距。

3螺杆与机筒的修复

3.1螺杆修复

（1）应仔细检查断裂的螺钉是否对机筒有严重损坏。如果机筒可以连续使用，则必须根据正常运行的机筒的实际内径给出新螺杆外径偏差，做到专为生产而设计。（2）在加工螺杆直径减小的螺杆表面后，喷涂耐磨合金（通常厚度为2至3毫米，然后抛光至所需尺寸）。该方法通常由专业螺杆制造商喷射加工修理。（3）在磨损螺钉螺纹部分焊接耐磨合金表面。根据螺钉的磨损情况，将下一个焊接的螺钉研磨至1至2mm的厚度，达到所需的尺寸。这种耐磨合金由C，Cr，Vi，Co，W，B等材料制成，以改善螺钉磨损和耐腐蚀性。专业的表面处理设备对于这种类型的处理来说成本是昂贵的，除了特殊要求之外很少使用。（4）修复螺钉可涂上硬铬。铬也是一种抗磨损和腐蚀的金属，但硬铬层往往很容易掉落。

3.2机筒的修复

主体的内表面比螺钉更硬并且在螺钉后面破裂。修理机筒时：机筒内部比螺钉更硬，损坏位于螺钉后面。另外，笔者认为它是圆筒圆柱面，受力摩擦面积大，螺杆棱的受力面积小，螺孔中的原料是表面反转螺杆的设计材料。躯干被螺钉破坏了，随着时间磨损，内径的直径增加了，圆筒的受损程度也增加。修复方法如下：（1）气缸直径因磨损而增加。如果存在特定的氮化层，则直接可钻孔的圆筒内孔直径在磨成新直径时将被卷曲。这个时候请准备一个新螺丝。（2）对圆筒的内径进行机械加工和调整，以恢复原有直径，合金厚度为1至2毫米，可根据具体的首选尺寸进行调整。但这种方法成本昂贵。（3）在正常条件下，负载均匀化部分磨损得更快。可以通过轴切割该部分（长度5至7D），然后使用氮化合金钢套管，内孔的直径取决于螺钉的直径，准备正常的机筒修。高性能气缸的磨损范围也更快，使用时要长期检查。需要指出的是，螺杆油缸的两个主要部件一是细长的螺杆；二是直径小且长的孔，机械加工和热处理复杂，难以确保精度，必须将螺丝修理缸完整的返回制造商处理，否则可能会出现新螺钉和旧气缸不匹配的问题。因此对于这两个部分的磨损修复，有必要进行彻底的分析。如果维修费用高于新螺丝的费用，维修并不总是正确的选择。比较维修成本和创新成本只是一个方面，它还取决于维修成本与加固时间的比率以及维修成本和螺杆使用时间的比率。总而言之要计划一个经济、正确的选择。

结语：

总体来讲，挤出机的螺杆与塑料圆筒之间的距离选择问题具有复杂性：它们需要联系到处理物质的类型、头部的阻力、螺杆圆筒的材料和热处理工艺条件，同时还需要合理地选择螺钉的直径。最后希望通过本文的研究，对今后的专家学者研究相关课题有一定的帮助与借鉴作用。

参考文献：

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[4]王明岩.挤出机螺杆与机筒的加工及其装配工艺研究[D].大连理工大学,2015.

[5]杨忠久.锥形双螺杆挤出机螺杆间隙的职能、磨损特征与调整方法[J].门窗,2009(11):30-32.