擠出機是擠出、注塑、吹塑等塑料成型工藝的關鍵部件,螺桿則是塑料擠出機的心臟。由于裝配的需要,擠出機螺桿與機筒之間存在一個配合間隙δ,由于這個配合間隙在螺桿直徑方向上,所以也稱直徑間隙或裝配間隙。而且這個配合間隙是一個關系到擠出機工作性能的重要參量。下面分兩部分,一部分論述間隙δ的存在對擠出機整機性能的影響;二部分說明內(nèi)外擠出機螺桿機筒直徑間隙大小不同比較。
1.間隙對擠出機工作性能的影響。
1.1靜態(tài)影響
擠出機流量計算公式為:Q=Qd-Qp-Ql 即等于正流Qd、壓力流Qp和漏流Ql的代數(shù)和。其中擠出機漏流Ql是一種在螺棱和機筒形成的間隙δ中沿螺桿軸線向料斗方向的流動,它是由機頭、分流板和濾網(wǎng)等對熔體的反壓造成的流動。由于間隙δ很小,故在正常情況下,漏流較之正流小很多。但也不能忽略之。
在相關假設基礎上,根據(jù)流體力學的分析方法,可推導出漏流量。
由于螺桿與機筒的間隙關乎擠出機廠家產(chǎn)量及加工、裝配精度。在設計擠出機時,需要從各個因素來綜合考慮螺桿與機筒間隙。間隙太小,擠出產(chǎn)量增加產(chǎn)量,但增加螺桿與機筒的磨損。間隙太大,一方面漏流量上升,產(chǎn)量下降;另一方面,將導致熔膜增厚,因而不利于熱傳導并降了剪切速率,不利于物料的熔融。且實踐證明[1]:當δ增大至計量段螺槽深的15%時,在給定條件下,經(jīng)計算其漏流量已達37%。此時,螺桿和機筒磨損太大,生產(chǎn)很不經(jīng)濟。所以有需要選擇高耐磨材料,如雙金屬機筒與螺桿結構。
另外,在擠出機設計中,塑料型材生產(chǎn)線還要根據(jù)被加工物料性質(zhì)選擇不同的間隙δ值。例如:對于溫度的物料,間隙δ值可以選大些,減少因剪切而產(chǎn)生的熱分解;對于低粘度的非熱敏性物料,比如高密聚乙烯,間隙δ可以小一些,以增加其剪切。