擠出機螺桿的作用是使膠料隨螺桿旋轉運動逐漸變為直線運動，向機頭方向推移，并與機身相配合，壓縮生熱、軟化攪拌，混合膠料。


基本知識


螺桿是由螺紋和圓柱體組成的。螺桿沿中心線有長孔，可通冷卻水。螺桿的尾部裝在止推軸承內，避免擠橡時產生反作用力把螺桿推出。


螺桿的直徑比機身的鋼套內徑稍小，即螺桿的直徑與鋼套內表面要有間隙，其間隙一般控制在螺桿直徑的0.002~0.004倍。間隙太小會造成螺桿“掃膛”，產生磨損，甚至產生卡死螺桿的現象；間隙太大膠料回流影響擠出量，生產效率低，還會影響產品品質。


螺桿的螺紋特性


螺紋深度與設備生產能力有直接關系，螺紋深度大，在一定壓力下，擠出膠料多。但膠料塑化困難，螺桿強度也差。螺桿螺紋深度一般控制在螺桿直徑的0.18~0.25倍。螺紋的推進面應該垂直于螺桿的軸線，而推進面的相對面應該有一定的斜度。相鄰螺紋的軸向距離稱為螺距，橡膠擠出機螺桿一般為等距不等深雙頭螺紋螺桿。螺距之間的容積計算如下：


tgФ=L/πD


F=h（πD tgФ-e）式中：Ф——螺桿推進面的相對面的斜度


L——螺距


D——螺桿直徑


e——螺紋頂峰寬度


F——螺距之間的容積


螺紋頂峰寬度一般取0.07~0.1倍螺桿直徑，其中小規格擠橡機的螺桿可取較大值，而大規格擠橡機的螺桿可取較小值，螺紋頂峰寬度不能取得太小，取得太小頂峰處強度太小；取得太大，將減小螺紋容積。影響產量，并因摩擦生熱引起膠料焦燒。螺紋的距離一般等于或稍大于螺桿直徑。


螺桿的頭部有三種形狀：平形、半圓形及圓錐形。現常用的是圓錐形螺桿。


螺桿的長徑比


螺桿的長徑比是螺桿的長度L與螺桿的直徑D之比。螺桿長徑比大，也就是螺桿工作部分長，膠料塑化好，混合均勻，膠料受壓力大，產品質量好。但螺桿長易引起膠料焦燒，螺桿加工困難，增加擠出功率。用于熱喂料擠橡機的螺桿一般取長徑比4~6倍，用于冷喂料擠橡機的螺桿一般取長徑比8~12倍。


螺桿的壓縮比


螺桿進料端第一個螺距的容積與出料端最后一個螺距的容積之比，稱為螺桿壓縮比。壓縮比計算公式如下：


（S1-e）（D-h1）h1


I = —————————


（S2-e）（D-h2）h2


式中：S1——螺桿進料端第一個螺距mm


S2——螺桿出料端最后一個螺距mm


h1——螺桿進料端螺槽深度mm


h2——螺桿出料端螺槽深度mm


D——螺桿直徑mm


e——螺紋頂峰寬度mm


螺桿壓縮比可以用以下幾種方法得到：


1、 螺距變化，螺槽深度不變；


2、 螺槽深度化，螺距不變；


3、 螺距和螺槽深度都變化。


電線電纜廠大都采用等距不等深螺桿。其壓縮比計算公式如下：


I = h1/h2


壓縮比大小對產品的質量有很大的影響，壓縮比大，膠料緊密度高，表面光滑。壓縮比太大則膠料對螺桿的反作用也大，螺桿容易被折斷。擠橡機螺桿壓縮比一般控制在


1.3：1到1.6：1。


還有一種螺桿是分離型螺桿。這種螺桿是在螺桿的中段增加一條附加螺紋。螺桿共分三段：加料段、熔融段、計量段。有附加螺紋的中段是熔融段，加料段是指螺桿進料處到附加螺紋的起點部分，計量段是指螺桿頭部到附加螺紋的終點的部分。


螺桿的材料


螺桿必須耐熱、耐磨、耐磨蝕。因此在加工螺桿時要進行熱處理，表面鍍鉻或滲氮。常用的材料有45#鋼或鉻鉬鋁合金鋼等。


分段


物料在擠出機螺桿中的運動是分為三段研究的，因而螺桿的設計也往往分段進行。由于各段是連續通道，所以在實際生產中，只要能滿足要求，并不是非把螺桿分成三段不可，實際上有的螺桿只有兩段，有的還不分段。例如擠出尼龍這一類結晶性好的材料時，只有加料段和均化段，一般的螺桿擠出軟聚氯乙烯塑料的螺桿，可以采用全部壓縮段，而不必分成加料段和均化段。


螺桿的分段式從經驗得到的，主要決定于物料的性質。加料段長度可以從0至占螺桿全長的75%，大體說來擠出結晶性聚合物時最長，硬性無定型聚合物次之，軟性無定型聚合物最短。壓縮段長度通常占螺桿全長的50%，當然象上述尼龍和軟聚氯乙烯塑料例外。擠出聚乙烯時均化段長度可取全長的20一25%。但對某些熱敏性材料(如聚氯乙烯)，物料在這一段不宜停留過長，可以不要均化段。有些高速擠出機均化段長度竟取50%。


壓縮比


各種塑料所要求的擠出機壓縮比并不是固定不變的，可以有一個范圍。原料不同，要求的壓縮比也不一樣。例如擠出軟聚氯乙烯塑料時，如果是粒狀料，螺桿壓縮比常取2.5-3，如果是粉狀混合料，壓縮比可取4 ~ 5。螺桿壓縮比的選擇。


壓縮比的取得，可以用以下幾種方法得到:


(1)螺距變化(等深不等距)。這種結構的優點在于壓縮比較大時不影響螺桿強度，缺點是螺桿加工困難，接近螺桿端部時螺旋角太小使料流不能暢通，容易產生窩料。


(2)螺槽深度變化(等距不等深)。它的優點是加工制造容易，物料與機筒接觸面積大，傳熱效果好。缺點是強度削弱大，在使用長螺桿和大壓縮比時特別要注意。


(3)螺距和螺槽深度都變化(不等距不等深)。如果設計得當，這種螺桿可以獲得最大的優點和最小的缺點。 實際生產中主要從加工制造方便考慮，等距不等深螺桿應用最多。


長徑比L/D


塑料擠出機擠出成型用塑料品種較多，一根螺桿不可能成型所有的塑料。應根據原料特性，并盡可能考慮各種原料的共性來設計螺桿，使一根螺桿能同時擠出幾種塑料，這在工業生產上是有經濟意義的。螺桿后端的反螺紋起防止漏料的作用。


螺桿長徑比L/D，螺桿直徑D指螺桿螺紋的外徑。螺桿有效長度L指螺桿工作部分長度，如圖3-14所示。有效長度和螺桿總長不同。長徑比就是螺桿有效長與直徑的比值。早期的拚出機螺桿的一長徑比較小，只有12-16。隨著塑料成型加工工業的發展，擠出機螺桿的長徑比逐漸增大，目前常用的為15、20、25，最大可達43。


增加長徑比有如下好處，


1.螺桿加壓充分，制品的物理機械性能均可提高。


2.物料塑化好，制品外觀質量較好。


3.擠出量提高20-40%。同時，長徑比大的螺桿特性曲線斜率小，較平坦，擠出量穩定。


4.有利于粉料成型，如聚氯乙烯粉料擠管。


但增加長徑比使螺桿的制造和螺桿與機筒的裝配變得困難。因此，長徑比不能無限制增大。