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擠出機(jī)真空口冒料的原因及其解決方法
????????在擠出過(guò)程中 , 需要從熔料中排出氣體 , 這些氣體如不能排出 , 制品表面或內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)孔隙、氣泡及表面晦暗等缺陷 , 嚴(yán)重地可影響到制品的物理機(jī)械性能、化學(xué)性能和電性能。在喂料口與機(jī)頭之間設(shè)置 1 ～ 2 個(gè)排氣口可除去熔融擠出物料中的水分及其他揮發(fā)份。 但鋼筒開(kāi)口常常會(huì)出現(xiàn)一些 , 最常見(jiàn)的問(wèn)題是從排氣口冒料 , 少量的料會(huì)影響揮發(fā)份的排出 , 使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響 ; 大量冒料就會(huì)堵塞排氣口 , 甚至導(dǎo)致停機(jī)。
????????冒料一般有兩個(gè)原因 , 一是螺桿設(shè)計(jì)不合理 , 導(dǎo)致排氣口處物料倒流 ; 二是排氣口設(shè)計(jì)不合理 , 在熔融物料通過(guò)排氣口時(shí)被“掛住”。 查找原因首先從排氣口看螺桿中的物料是否倒流 , 在大多排氣式擠出機(jī)中 , 都能看到螺桿中旋轉(zhuǎn)著向前運(yùn)動(dòng)的熔體。 一般情況下 , 螺槽充滿(mǎn)物料的程度不超過(guò) 50 % , 如果超過(guò)了 , 不僅影響排氣效果 , 還可能引起排氣口 冒料 ; 小于 50 % 時(shí) , 螺桿可正常工作。 冒料可能是由于排氣口或分流元件設(shè)計(jì)不合理引起 。
????????影響冒料因素及解決辦法
????????1.螺桿因素
????????排氣式螺桿多采用多階設(shè)計(jì) , 此設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于排氣口處為常壓 , 物料不致流出 。 有一個(gè)排氣口的擠出機(jī)要求有 2 階螺桿 , 有 2 個(gè)排氣口需要 3 階螺桿。 每 1 階有常壓段、壓縮段及計(jì)量段 , 第 1 階起始段為常壓加料段 , 第 2 階為常壓排氣段 , 也就是排氣口所在的位置。 對(duì)于排氣式擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)有 2 個(gè)主要的問(wèn)題 : 第一 , 在到達(dá)排氣段時(shí) , 物料必須全部熔融 , 以排出揮發(fā)份 ; 第二 , 第 2 階螺桿的送料量必須大于第 1 階螺桿 , 以使第 2 階起始處螺槽未充滿(mǎn) , 這樣就可使排氣口處保持常壓。 當(dāng)?shù)?1 階螺桿的送料量比第 2 階螺桿大時(shí) , 擠出機(jī)中的熔體就會(huì)發(fā)生倒流。 要解此決此問(wèn)題 , 就得減少第 1 階的送料量或增加第 2 階的送料量。
????????2. ?工藝條件
????????解決冒料的最簡(jiǎn)便快速的方法就是改變工藝條件。 如降溫、增大沿鋼筒或螺桿的摩擦及剪切應(yīng)力以及增大沿鋼筒表面的摩擦或粘度以增加輸料量。
????????第 1 階的送料量可通過(guò)以下幾種方式來(lái)降低 :(1) 升高鋼筒 2 區(qū)及 3 區(qū)的溫度。 (2) 冷卻第一階螺桿。 (3) 采用饑餓法喂料。 (4) 調(diào)節(jié)喂料倉(cāng)的溫度 ( 需反復(fù)實(shí)驗(yàn) ) 。增加第 2 階的送料量可采用如下方法 :(1) 降低第 2 階鋼筒的溫度。 (2) 升高第 2 階螺桿的溫度。 (3) 升高機(jī)頭溫度。 (4) 增大機(jī)頭間隙或減少機(jī)頭阻力 。 (5) 減少過(guò)濾網(wǎng)的數(shù)量。 (6) 使用空隙較大的過(guò)濾網(wǎng) 。
????????如果改變加工條件仍不能解決問(wèn)題 , 就得采用其他方法 , 如重新設(shè)計(jì)螺桿 , 降低機(jī)頭阻力 , 加長(zhǎng)螺桿及鋼筒或在擠出機(jī)及機(jī)頭之間安裝一個(gè)齒輪泵。安裝齒輪泵可以解決冒料問(wèn)題 , 但它比新螺桿的成本更高。
????????3.排氣口
????????如果排氣口處的螺桿僅部分充滿(mǎn) , 排氣口仍然冒料 , 那么排氣口的設(shè)計(jì)就存在一定的問(wèn)題。排氣口應(yīng)該比滾動(dòng)的料流要寬 , 以確保排氣口不被熔體堵塞。 同時(shí) , 排氣口的開(kāi)度也不應(yīng)太大 , 這樣可減少熔體停留時(shí)間以及料流的膨脹時(shí)間 。在正常操作情況下 , 螺槽半充滿(mǎn) , 這時(shí)排氣口為常壓 , 事實(shí)上滾動(dòng)熔料中仍有壓力 , 壓力約為 0.21 ～ 0.35MPa 或者更高 , 足以使排氣口 處的熔料膨脹。 這樣排氣口在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮到物料正常的粘彈性膨脹 , 否則 , 部分滾動(dòng)的料流就會(huì)被“掛住” , 堆積在分流元件處。 熔體料流膨脹多少由它通過(guò)排氣口的時(shí)間來(lái)決定。 停留時(shí)間長(zhǎng) , 膨脹大。 停留時(shí)間又由螺桿轉(zhuǎn)速及排氣口的大小來(lái)控制 , 提高螺桿轉(zhuǎn)速可減少停留時(shí)間 。 這就是低速擠出比高速擠出冒料嚴(yán)重的原因 。 不過(guò) , 排氣口開(kāi)度越大 , 停留時(shí)間也越長(zhǎng)。當(dāng)熔體在排氣口堆積時(shí) , 它將堵塞排氣口 , 解決的辦法就是改變排氣口的開(kāi)度以滿(mǎn)足熔體在排氣口處的正常膨脹。 如果滾動(dòng)料流膨脹 5 ～ 10mm , 則排氣口所開(kāi)的深度應(yīng)至少為 5 ～ 10mm 。
????????4. 排氣口的分流元件
????????舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的例子 , 用 150mm 剛打磨過(guò)的帶排氣口的單螺桿擠出機(jī)擠出片材時(shí)嚴(yán)重冒料 , 無(wú)法生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品 。操作工想檢查一下排氣口處螺槽中熔料情況 , 但根本無(wú)法看到螺桿, 這就說(shuō)明分流元件的設(shè)計(jì)存在很大的問(wèn)題 , 操作工不得不取下分流元件來(lái)檢查螺槽的充滿(mǎn)程度。 檢查后發(fā)現(xiàn)螺槽僅充滿(mǎn)了 40 % , 說(shuō)明螺桿設(shè)計(jì)是合理的 。
????????那么故障的焦點(diǎn)便集中在分流元件上。 盡管這是一家著名的擠出機(jī)制造商 , 但其分流元件的設(shè)計(jì)存在著嚴(yán)重的缺陷 。 在檢查分流元件時(shí) , 發(fā)現(xiàn)排氣口不僅在上階設(shè)有可使物料正常膨脹的底切口 , 而且在下階同樣設(shè)有此口 。 上階螺桿完全沒(méi)有必要設(shè)計(jì)底切口 , 而且設(shè)置此切口是極為不利的 , 因?yàn)樗黾恿巳鄢卦谂艢饪谔幍耐Ａ魰r(shí)間而且使熔池膨脹得更多 , 增加了排氣口處的熔體壓力累積。另外一個(gè)問(wèn)題就是平口形及矩形排氣口 , 這比直口形更難清潔。
????????如果分流元件設(shè)計(jì)合理 , 排氣口應(yīng)與鋼筒半徑相垂直。 通過(guò)以上分析 , 分流元件就可采用以下兩種方式進(jìn)行修補(bǔ) : 第一 , 將上階底切口填滿(mǎn)金屬 ; 第二 , 矩形開(kāi)口改成徑向 , 可使操作工看到螺桿中的熔料情況。 經(jīng)上述方式的改進(jìn) , 解決了冒料問(wèn)題 , 并生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
????????結(jié)論
????????排氣式螺桿是否冒料 , 與擠出工藝、塑料性能以及螺桿及排氣口的設(shè)計(jì)有直接的關(guān)系 , 所以生產(chǎn)商在使用排氣式擠出機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí) , 要對(duì)加工工藝、樹(shù)脂特性以及設(shè)備性能作詳盡的了解 , 才能使排氣式擠出機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行。
