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行业挤出设备质量现状分析

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:在螺杆压缩段单头螺纹前,给料段双头螺纹部位设置“回流槽”是20世纪末,鉴于国内不少塑料产品加工企业为降低生产成本,配方中钙粉添加量逐步加大,螺杆制造企业为提高挤出机塑化和混链效果,采取的一项有效技术措施。挤出机螺筒磨损最大的部位是螺杆熔压的最大压缩段。

行业挤出设备质量现状分析

塑料异型材、管道、塑料发泡以及塑木复合低发泡产品都是依托挤出机挤出成型的,挤出机是生产这些产品的重要设备,一个螺杆结构合理,加工精良的挤出机是生产优质塑木复合低发泡产品的先决条件,直接关系到塑木复合产品的外观成型和内在性能质量。

自2010年开始至今,笔者在几十家企业从事技术服务时发现对口服务的企业生产大多数所选用的挤出机螺杆结构基本上还算是目前国内比较先进、塑化性能比较强的螺杆模式。随塑料与塑木行业的高速发展,加工螺杆和螺筒的企业越来越多,据了解仅浙江丹山地区生产挤出机螺杆与螺筒的就有规模不等、良莠不齐的几百家企业。不少小型企业缺乏螺杆设计专业技术人才,所加工的螺杆与螺筒大多是剽学知名企业生产技术或窃取的图纸,购置几台加工设备,招聘几个有机械加工经验的人员组建的公司生产的。其加工的螺杆和螺筒不少都是“照葫芦画瓢”,具有“形似神不似”的特点,因此螺杆和螺筒质量是什么水平可想而知。他们生产的螺杆和螺筒所选用的钢材是否合格?锻造与热处理过程是否规范?姑且不论,仅加工偏差就大得离奇。鉴于许多塑料型材、管材、塑料发泡板材木塑复合材料生产企业懂挤出机结构原理的人甚少,他们所购置的挤出机螺杆和螺筒只要能生产出产品就给予验收投入使用,致使这种非标准螺杆与螺筒冠冕堂皇的大行其道;加之不少塑木复合低发泡产品生产企业配方中添加钙粉过多,生产一段时间又不会主动调试螺杆间隙,致使挤出机工作寿命大大减短,有的不到三个月螺杆和螺筒就因磨损严重而报废。即使勉强生产使用,生产也极不稳定,故障频繁、废品跌出。其次不少企业加工的螺杆要不就是一根镀合金层,另一根螺杆却没有镶合金层;要不则是螺筒没镀合金条,螺杆没镀合金层,或者螺杆镀的合金层不明显,加工极为随意。下以某企业购置的螺杆和螺筒存在的问题表11-3为例予以说明。

表11-3  SJZ80/156型挤出机各段螺杆轴向间隙测绘

由表11-3可以看出:按挤出机各个功能段熔压比匹配,螺杆的各个功能段轴向间隙有所区别,其中压缩段轴向间隙值最小,剪切力最大,给料段与熔融段、计量段轴向间隙较大,剪切力较小。因此测试时应以最小的轴向间隙为基准,检测螺杆装进螺筒内最小窜动量。一般最小窜动量均小于压缩段间隙值的量,表征了加工偏差的大小。譬如当压缩段最小轴向单侧间隙为2毫米时,若测试的最小窜动量小于1毫米,说明挤出机工作时一侧输料量偏小,剪切热过大,另一侧输料量偏大,剪切热过小。从排气孔观察可以看到一侧螺槽物料溢满,一侧螺槽料很少或没有料。虽然熔体通过合流芯合流,由螺旋变速运动变为均速直线运动,其流动速度得到一定程度改善,但若轴向窜动量不均,型坯从口模挤出后仍会发生偏流,会致使产品横向弯曲(当然上料机位置若发生偏移,使进入挤出机螺槽的物料分配不均也会使产品发生横向弯曲)。(www.xing528.com)

螺杆与螺筒的径向间隙一般来讲,大小头间隙应该基本一致(或为了以后方便调试,在螺杆大头磨损不大的给料段部位径向间隙适当大0.10毫米)。但在检测中常常会发现不少螺杆和螺筒锥度差异很大,有的甚至超过0.30毫米以上。试想一下当螺杆小头径向间隙为0.30毫米时,螺杆大头间隙为0.60毫米或者大头径向间隙0.30毫米,螺杆小头径向间隙为0.60毫米,生产会发生什么情况呢?前者会出现压缩段螺槽的物料向供料段螺槽逆流,致使物料反复加工加热,发生熔体“过塑化”,乃至降解,后者会出现压缩段熔体向熔融段正流,发生熔体“欠塑化”,并在熔体作用力下,促使处于自由悬挂状态的螺杆小头在螺筒内向上偏移,出现下部出料多,上部出料少现象,致使熔体挤出后板面出现向上弯曲的缺陷。据查询某企业的挤出机经较长时间工作,螺杆小头径向间隙磨损已超过2-3毫米,甚至4毫米,依然在运行。这样运行状态的挤出机能生产出高质量的产品吗?

在螺杆压缩段单头螺纹前,给料段双头螺纹部位设置“回流槽”是20世纪末,鉴于国内不少塑料产品加工企业为降低生产成本,配方中钙粉添加量逐步加大,螺杆制造企业为提高挤出机塑化和混链效果,采取的一项有效技术措施。但有些螺杆企业加工时在螺杆压缩段单头螺纹部位也连通了回流槽,导致物料在螺杆压缩段螺绫作用下,通过回流槽向熔融段发生“正向流动”现象,致使物料塑化不良;同时一些螺杆制造厂家为木塑复合低发泡门板生产企业加工的SL92/188型挤出机有效长度为2500毫米的螺杆在计量段也设置有回流槽,加之压缩段熔压比达4.16倍,在压缩段最小轴向间隙2毫米以上前提下,轴向窜动量不足1毫米,即使将大小头初始径向间隙调试至最大允许值0.55毫米,生产时螺筒内各段温度由160-165℃降至130-140℃,给料速度由每分钟9转降至5转,从排气孔观察:物料紧紧抱住螺槽,呈“过塑化”症状,从排气孔可闻到刺鼻的氨水味,生产的木塑门板发泡率低、密度偏大、内壁发泡、内筋偏厚。

其次笔者发现某公司生产塑木复合低发泡门板,采用的SL92/188型挤出机螺杆有2-2-2-1-4-3和2-2-2-1-4-2两种螺纹头数结构。生产实践证明2-2-2-1-4-3螺纹头数的螺杆结构是可行的,而存在已经完全塑化的熔体,在计量段实施进一步成倍增压的2-2-2-1-4-2螺杆结构,存在易“过塑化”问题。

从理论上讲,当物料通过挤出机双头螺纹的给料段和单头螺纹的压缩段,经外加热圈和剪切及压缩作用加热后,进入属于恒温区域的熔融段和计量段,物料已基本呈熔融状态,螺杆设计的螺绫和螺杆宽而浅,螺旋角相对较小,螺纹头数多,主要职能是为熔体在该区域停留时间短,并快速通过该区域,发挥抑制熔体降解作用。何况该机有效长度远远大于SL65/132的1702毫米与SL80/165机的1850毫米,有足够的塑化长度和空间,因此通过实践验证:该机螺杆设计压缩比偏大,加工的轴向窜动量偏小,由熔融段至计量段再次成倍增压,且在计量段设置回流槽,显然是不适当的。

挤出机螺筒磨损最大的部位是螺杆熔压的最大压缩段。但笔者见过最多的螺杆和螺筒在计量段镶有合金条,而磨损最大的压缩段却没有镶合金条,也是极为不合理的。试问当挤出机经长时间磨损,虽然计量段通过镶合金条,可以将螺杆小头径向间隙调试到合理区域,熔体由熔融段与计量段向排气段“逆流”问题得以解决,由于压缩段的径向间隙偏大依然存在,物料从压缩段向排气段的“正流”问题如何得以解决?

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