挤出机螺杆设计的方法有哪些

管材挤出成型，应该是按管材生产规格来选择适应的挤出机规格，这既能保证产品质量又能合理地使用挤出机。大规格挤出机生产较小直径的塑料管材，既增加管材的制造成本，又浪费能源。小规格挤出机生产较大直径管材，难度增加、材质不密实，质量不保证、又加快设备磨损。应该是不同规格挤出机应用于生产不同直径大小管材，一般对单螺杆挤出机来说，挤出管径稍小于螺杆直径，效果最好。但也不是绝对的，因为螺杆的结构、挤出产量、工艺条件、材料、冷却条件等都会影响管材的挤出。较合理的选择方案，见表1和表2

：

表

1

单螺杆挤出机螺杆直径与管材规格关系

/mm

螺杆直径

30

45

65

90

120

150

200

管材直径

3~32

10~63

40~90

63~125

110~180

125~250

200~400

表

2

锥形双螺杆挤出机螺杆直径与管材规格关系

/mm

螺杆直径（小端）

45

55

65

80

管材直径

12~110

20~250

32~300

60~400

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挤出机系列有

氮化螺杆料筒

锥平双螺杆料筒

橡胶机专用螺杆料筒

片材机专用螺杆

造粒机专用螺杆

吹膜机专用螺杆

珍珠棉专用螺杆

电线电缆押出机螺杆

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设计螺杆考虑的因素

要设计一根合乎以上标准的性能优异的螺杆并非一件轻而易举的事。在进行螺杆设计时，要综合考虑以下诸因素

1、物料的特性及其加入时的几何形状、尺寸和温度状况。

不同物料的物理特性（如挤出温度范围、粘度、稳定性和流变性能）相差很大，因而加工性能也很不相同。

橡胶挤出机螺杆与塑料挤出机螺杆差别很大：如螺杆长径比、螺槽深度、螺杆结构（塑料挤出机螺杆带有混炼元件、剪切元件）等

同是橡胶挤出机螺杆也不同：冷喂料挤出机与热喂料挤出机螺杆不同

塑料挤出机螺杆也不相同。例如聚氯乙烯和聚烯烃就有很大差别。一前者为无定形塑料，粘度大，对温度比较敏感，无明显熔点。后者为结晶性塑料粘度较低，有明显的熔点。就是同属聚烯烃的聚乙烯和聚丙烯也不相同。

甚至同是聚乙烯，但由于生产厂家不同，或批号不同，其性能也有差异。进而言之，同是一种塑料，粉状和粒状的加工性能也不尽一样，预热和不预热对加工性能也有影响。

因此，要采取不同的螺杆设计来适应不同的物料。

2、口模的几何形状和机头阻力特性。

由挤出机的工作图可知，口模特性线要与螺杆特性线很好地匹配，才能获得满意的挤出效果。如：

1）高阻力机头，一般要配以均化段螺槽深度较浅的螺杆，

2）低阻力机头，需与均化段螺槽较深的螺杆相配

3）对排气挤出机，机头阻力的大小和螺杆性能的匹配显得更重要，弄得不好，挤出机甚至不能工作。

3、料筒的结构形式和加热冷却情况。

由固体输送理论知，在加料段料筒壁上加工出锥度和纵向沟槽并进行强力冷却，会大大提高固体输送效率。若采用这种结构形式的料筒，设计螺杆时必须在熔融段和均化段采取相应措施，使熔融速率、均化能力与加料段的输送能力相一致。

4、华鸿螺杆--螺杆转数。

由于物料的熔融速率很大程度上取决于剪切速率，而剪切速率与螺杆转数有关，故进行螺杆设计时必须考虑螺杆转数这个因素。

5、挤出机的用途。

设计螺杆时必须弄清楚挤出机是用作加工制品．还是用作混料、造粒或喂料。因为不同用途的挤出机的螺杆在设计上是有很大不同的。

在对评价螺杆的标准有了统一的看法和对螺杆设计必须考虑的因素有了一个全面的了解之后，方能进行螺杆的具体设计。

信息来源：东莞华鸿塑料机械厂

当然螺杆在双螺杆挤出机中的作用是非常大的。相信大家都知道螺杆不是以轴向运动的，虽然在圆周附近它可能横向快速转动。因此，螺杆上的轴向力被平衡了，而且如果它给塑料熔体施加了一个很大的向前推力那么它也同时给某物体施加了一个相同向后推力。 所以螺杆对于双螺杆挤出机而言是非常重要的，尤其是末端的压力很重要。 那么螺杆的这个压力具体的体现在哪些方面呢？这个压力反映螺杆下游所有物体的阻力：过滤网和污染扎碎机板、适配器输送管、固定搅拌器（如果有）以及模具自身。它不但依赖于这些组件的几何图形还依赖于系统中的温度，这反过来又影响树脂粘度和通过速度。它不依赖于螺杆设计，它影响温度、粘度和通过量时除外。就安全原因来说，测量温度是很重要的如果它太高，模头和模具可能爆炸并伤害附近人员或机器。 压力对于搅拌是有利的，特别在单螺杆系统的最后区域（计量区）。然而，高压力也意味着电机要输出更多的能量因而熔体温度更高这可以规定压力极限。在双螺杆中，两个螺杆[FSAGE]相互咬合是一种更加有效的搅拌器 ，因此用于这种目的时不需要压力。 在制造空心部件时，比如使用支架对核心定位的蜘蛛模具制造的管子，必须在模具内产生很高的压力来帮助分开的物流重新组合。否则，沿焊接线的产品可能较弱并且在使用时可能出现问题。

料筒的结构就是一根中间开了下料口的圆管。 1、料筒螺杆未达到预先设置温度时，切勿启动机器。

2、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。

3、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。

4、使用新塑料时，应把料筒的余料清洗干净。

5、当熔融塑料温度正常但又不断发现注塑产品出现黑点或变色时，应检查螺杆过胶头、过胶圈、过胶介子是否有磨损。.

6、产品注塑成型时，尽量使物料塑化均匀，以降低螺杆承受的传动扭力，提高其使用年限。

可以从以下几个方面着手选择!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(如:POM.PA)非晶性料次之(如:PS.PU.ABS).热敏性最短(如:PVC).

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.传热慢.排气不良,

c. 一般占25%以上螺杆工作长度.但尼龙(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.

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.编者综合了大量的供应商产品.根据多年从业经验.推荐慧聪网的优质产品和优质供应商.

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，传热慢，排气不良；c、 一般占25%以上螺杆工作长度，但尼龙(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。

铝塑板生产过程中挤出机的螺杆磨损极大,普通的螺杆使用寿命只有半年到一年。东莞市华鸿塑料机械厂根据铝塑板制造企业的需求，特向市场推出大口径高耐磨的合金机筒、螺杆。使用寿命是原来的三倍，使铝塑板企业机械耗废成本减少一半。经过多家客户的使用证明，合金产品是最有效提高机筒、螺杆的耐磨性，减少企业机械成本的途径。材料选用优质38铬钼铝（38CrMOALA）

调质硬度：HB240°～280°

氮化硬度：HV850°～1000°

氮化深度：0.7mm

氮化脆性：≤二级

表面粗糙度：Ra0.4

螺杆直线度：0.015mm

氮化后表面镀硬铬度：≥900HV

镀铬层厚度：0.10mm

双合金硬度：HRC56°～65°（合金采用镍基合金）

合金深度：2.0mm螺杆直径：170螺杆长径比：35

挤塑板分为膨胀性EPS和连续性挤出型XPS两种，与EPS板材相比，XPS板是第三代硬质发泡保温材料，从工艺上它克服EPS板繁杂的生产工艺，具有EPS板无法替代的优越性能。　螺杆（拼音：luógǎn，英文：screw）：外表面切有螺旋槽的圆柱或者切有锥面螺旋槽的圆锥。螺杆具有不同的头，像图片中的头叫外六角螺杆。还有其他，例如大扁螺杆、内六角螺丝等等。

对材质的要求

由挤出过程可知，螺杆是在高温、一定腐蚀、强烈磨损、大扭矩下工作的，因此，螺杆必须：

1）耐高温，高温下不变形；

2）耐磨损，寿命长；

3）耐腐蚀，物料具有腐蚀性；

4）高强度，可承受大扭矩，高转速；

5）具有良好的切削加工性能；

6）热处理后残余应力小，热变形小等。

常用材料

目前我国常用的螺杆材料有45号钢、40Cr、氨化钢、38CrMOAl等。

1）45号钢便宜，加工性能好，但耐磨耐腐蚀性能差。

热处理：调质HB220—270，高频淬火HRC45--48

2）40Cr的性能优于45号钢，但往往要镀上一层铬，以提高其耐腐蚀耐磨损的能力。但对镀铬层要求较高，镀层太薄易于磨损，太厚则易剥落，剥落后反而加速腐蚀，目前已较少应用。

热处理：调质HB220—270，镀硬铬HRC＞55

氮化钢、38CrMoAl综合性能比较优异，应用比较广泛。一般氮化层达0．4—0．6毫米。但这种材料抵抗氯化氢腐蚀的能力低，且价格较高。

热处理：调质HB220—270，渗氮HRC＞65

国外有用碳化钛涂层的方法来提高螺杆表面的耐腐蚀能力，但据报道，其耐磨损能力还不够好。近年来国外在提高螺杆的耐磨耐腐蚀能力方面采取了一系列措施。一种办法是采用高度耐磨耐腐蚀合金钢。如34CrAlNi，、31CrMo12等。还有采取在螺杆表面喷涂Xaloy合金的方法。这种Xaloy合金具有高的耐磨耐蚀性能。

规格

公制螺纹外径是以毫米为单位，如6，8，10，12，18，20毫米等等螺距也是以毫米为单位，如0.5,0.75,1,1.5,2,3,等等

英制螺纹外径是以英寸为单位，（每英寸等于25.4毫米）如3/16,5/8,1/4,1/2,等等所以用公制卡尺量外径读数常带不规则的小数。

英制螺距是用每英寸含多少个牙表示。把卡尺定在25.4毫米，把一个尺尖对齐螺纹牙尖，另一个尺尖如对齐螺纹牙尖就是英制螺纹，如对不齐螺纹牙尖应该是公制螺纹。

测量螺距时最好把螺纹的牙尖倒印在白粉笔上，粉笔上的印比较清晰，便于测量。测公制螺距应该测量一段长度，如10，15，20，毫米等等，数一下含多少牙，算出螺距

用英寸为单位规定螺纹规格的为英制螺纹，如：G1"。用公制单位毫米规定螺纹规格的为公制螺纹。如：M30。

英制是一英寸(24.5厘米)内有多少牙来定的,一般是55度角.公制是两牙尖的间距是多少MM来定的螺距,一般是60度角

螺杆受力情况

1）自重G；

2）克服物料阻力所需的扭矩M；

3）物料压力产生的轴向力P。

螺杆一般是因长期磨损，螺杆与料筒的间隙过大不能正常挤出而报废，但也有因设计或操作不当产生的工作应力超过强度极限而破坏的例子。因此，螺杆也应满足一定的强度要求。螺杆的危险断面一般在加料段螺纹根径最小处。其它情况

1）对于螺杆尾部与减速箱主轴成浮动联接的情况，由于螺杆在料筒中浮动，螺杆自重引起的弯曲应力等于零，故只按螺杆受压应力和剪切应力来计算。

2）由于螺杆自重引起的弯曲应力很小（螺杆周围充满物料），即使在前一种情况下，也可略去不计，因此这两种方法实际上是一样的。

3）也有按纯扭来估算螺杆直径的。 上文由www.chinascrew.com.cn提供