擠塑機(jī)的工作原理

1、河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文緒論 目前我國(guó)工業(yè)總量已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃剑页掷m(xù)高速發(fā)展，與電線電纜關(guān)聯(lián)的機(jī)械、電子、信息、通訊、輕工等工業(yè)的不斷增長(zhǎng)，促進(jìn)了我國(guó)電線電纜行業(yè)的發(fā)展，從而帶動(dòng)了電線電纜企業(yè)對(duì)電工圓銅桿的旺盛需求，而且這種需求已從單純量的增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變到對(duì)高品質(zhì)的追求。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年，我國(guó)的電力電纜產(chǎn)量已達(dá)720萬(wàn)公里。電力工業(yè)十二五期間，仍將以電網(wǎng)建設(shè)為重點(diǎn)，累計(jì)電網(wǎng)投資超過(guò)10000億元（據(jù)統(tǒng)計(jì)每?jī)|元電網(wǎng)投資對(duì)銅材需求量約為300噸），這將給電線電纜行業(yè)帶來(lái)了進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)遇。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，我國(guó)電線電纜行業(yè)將以7-8%的增速發(fā)展。其中: 架空線用量到2015年將達(dá)160240

2、萬(wàn)噸。北方、中部、南方跨省聯(lián)網(wǎng)及全國(guó)的逐步實(shí)現(xiàn)，超高壓、大容架空線的大量應(yīng)用（西北750線路，其余地區(qū)500線路）使架空線在十一五期間將有10%的環(huán)比增長(zhǎng)。中壓1035電纜將以8-10%的環(huán)比速度增長(zhǎng)。大城市采用雙環(huán)網(wǎng)供電和市中心地區(qū)地下電纜化率的提高將大大增加中壓電纜使用量。目前大多數(shù)城市規(guī)劃部門(mén)都強(qiáng)調(diào)了市區(qū)地下電纜供電，有的城市已把這一要求列入地方法規(guī)。目前全國(guó)平均城市地下電纜化率僅10%，而各城市目標(biāo)大都確定在5080%左右，這給中壓配電電纜帶來(lái)較大機(jī)遇。 建筑工業(yè)在世紀(jì)初成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，它將給建筑用線及其他電氣裝備用線纜帶來(lái)機(jī)遇。 近年來(lái)，我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)發(fā)迅猛，除了住宅房之外，商

3、務(wù)辦公樓數(shù)量也有較大增長(zhǎng)。住宅的智能化需求加上各種專業(yè)網(wǎng)的建設(shè)，給電線電纜帶來(lái)極大市場(chǎng)。預(yù)計(jì)今后35年建筑用布線的產(chǎn)值在電線電纜行業(yè)中將超過(guò)15%。 汽車工業(yè)將成為我國(guó)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，它將給汽車用線及漆包線帶來(lái)較快發(fā)展。2010年汽車工業(yè)占當(dāng)年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比例已達(dá)1.1%。汽車與摩托車行業(yè)用線主要有兩大類：漆包線與汽車用線。汽車業(yè)使漆包線、汽車用線銷量大增，2010年，國(guó)產(chǎn)汽車線需求超過(guò)370萬(wàn)，在今后幾年，其需求還將持續(xù)10%左右的將長(zhǎng)。 我國(guó)鐵路主要技術(shù)裝備水平的提升，為電氣化機(jī)車銅合金接觸線、機(jī)車車輛用線、繞組線等提供了市場(chǎng)。十二五期間，鐵道部仍需要3.5以及相應(yīng)的220變電所設(shè)備和線

4、路。5000新建電車線路，如果按一半單線、一半雙線考慮，大約要1.3萬(wàn)噸接觸線。加上相應(yīng)的車廂更新?lián)Q代及維修，大約需要910萬(wàn)公里機(jī)車車輛線。 核電站用電線電纜有一定的需求量。到2010年，核電裝機(jī)容量已實(shí)現(xiàn)2000萬(wàn)千瓦，而到2020年核電將達(dá)到4000萬(wàn)千瓦，占當(dāng)時(shí)裝機(jī)總?cè)萘?%左右。目前泰山二期、三期工程、嶺澳核電站工程、連云港核電站工程建設(shè)進(jìn)展順利，山東、福建、江西、湖南等省均積極籌劃建設(shè)核電站。平均每新建100萬(wàn)千瓦核電站帶來(lái)億元人民幣產(chǎn)值的核電電站用電線電纜產(chǎn)品需求。 船舶工業(yè)的發(fā)展將給船用電纜帶來(lái)生機(jī)，同時(shí)船用電纜的更新?lián)Q代將加快。2007年我國(guó)造船已達(dá)到420550萬(wàn)噸左右，需

5、各種船用電纜達(dá)到1.7萬(wàn)左右。工業(yè)發(fā)展將使電動(dòng)機(jī)用量增加以及家電工業(yè)產(chǎn)品的升級(jí)，電機(jī)絕緣等級(jí)從級(jí)向級(jí)轉(zhuǎn)換將加快漆包線更新?lián)Q代，促使繞組市場(chǎng)的穩(wěn)步發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)：全世界電線電纜用銅量2006年為1200萬(wàn)噸，其中電磁漆包線約為240.6萬(wàn)噸，中國(guó)約為62萬(wàn)噸。目前繞組線的總量超過(guò)90萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)將以56%的速度遞增。 城市的發(fā)展將帶動(dòng)城市軌道交通的發(fā)展，將促使各種阻燃電纜的應(yīng)用。隧道和地鐵車站用電照明電纜也是一大亮點(diǎn)。 根據(jù)目前我國(guó)電線電纜行業(yè)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，可知用銅量增長(zhǎng)大約每年遞增78%，預(yù)計(jì)到2015年圓銅桿的需求量為420460萬(wàn)噸，市場(chǎng)缺口將達(dá)60萬(wàn)噸以上。 本設(shè)計(jì)就擠塑的原理及在擠塑工藝過(guò)程中

6、出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行了詳盡的分析和研究.并且就出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題給予了解決的方法.第1章 擠塑機(jī)的工作原理擠塑機(jī)的工作原理是：利用特定形狀的螺桿，在加熱的機(jī)筒中旋轉(zhuǎn)，將由料斗中送來(lái)的塑料向前擠壓，使塑料均勻地塑化（即熔融），通過(guò)機(jī)頭和不同形狀的模具，使塑料擠壓成連續(xù)性的所需要各種形狀的塑料層，擠包在線芯和電纜上。1.1 塑料擠出過(guò)程電線電纜的塑料絕緣和護(hù)套是采用連續(xù)擠壓方式進(jìn)行的，擠出設(shè)備一般是單螺桿擠塑機(jī)。塑料在擠出前，要事先檢查塑料是否潮濕或有無(wú)其它雜物，然后把塑料預(yù)熱后加入料斗內(nèi)。在擠出過(guò)程中，裝人料斗中的塑料借助重力或加料螺旋進(jìn)人機(jī)筒中，在旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用下不斷向前推進(jìn)，從預(yù)熱段開(kāi)始逐漸地

7、向均化段運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，塑料受到螺桿的攪拌和擠壓作用，并且在機(jī)筒的外熱及塑料與設(shè)備之間的剪切摩擦熱的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，在螺槽中形成連續(xù)均勻的料流。在工藝規(guī)定的溫度作用下，塑料從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)的可塑物體，再經(jīng)由螺桿的推動(dòng)或攪拌，將完全塑化好的塑料推入機(jī)頭，到達(dá)機(jī)頭的料流，經(jīng)模芯和模套間的環(huán)形間隙，從模套口擠出，擠包干線芯或纜芯周圍，形成連續(xù)密實(shí)的絕緣層或護(hù)套層，然后經(jīng)冷卻和固化，制成電線電纜產(chǎn)品。1.2 擠出過(guò)程的三個(gè)階段塑料擠出主要依據(jù)的是塑料所具有的可塑態(tài)。塑料在擠出機(jī)中完成可塑成型過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程：包括了混合、破碎、熔融、塑化、排氣、壓實(shí)并最后成型定型，這一過(guò)程是連續(xù)實(shí)現(xiàn)的。

8、然而習(xí)慣上，人們往往按塑料的不同反應(yīng)將擠塑過(guò)程，人為的分成各個(gè)不同階段；塑化階段（塑料的混合、熔融和均化）；成型階段（塑料的擠壓成型）；定型階段（塑料層的冷卻和固化）。1.2.1 塑化階段 也稱為壓縮階段。它是在擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)完成的，經(jīng)過(guò)螺桿的旋轉(zhuǎn)作用，使塑料由顆粒狀固體變?yōu)榭伤苄缘恼沉黧w。塑料在塑化階段獲得熱量的來(lái)源有兩個(gè)方面：一是機(jī)筒外部的電加熱；二是螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱。起初的熱量是由機(jī)筒外部的電加熱產(chǎn)生的；當(dāng)正常開(kāi)車后，熱量的取得則是由螺桿旋轉(zhuǎn)物料在壓縮，剪切、攪拌過(guò)程中與機(jī)筒內(nèi)壁的摩擦和物料分子問(wèn)的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的。1.2.2 成型階段它是在機(jī)頭內(nèi)進(jìn)行的，由于螺桿旋轉(zhuǎn)和壓力作用，把粘流

9、體推向機(jī)頭，經(jīng)機(jī)頭內(nèi)的模具，使粘流體成型為所需要的各種尺寸形狀的擠包材料，并包覆在線芯或?qū)w外。1.2.3 定型階段 它是在冷卻水槽中進(jìn)行的，塑料擠包層經(jīng)過(guò)冷卻后，由無(wú)定型的塑性狀態(tài)變?yōu)槎ㄐ偷墓腆w狀態(tài)。1.3 塑化階段塑料流動(dòng)的變化塑化階段，塑料沿螺桿軸向被螺桿推向機(jī)頭的移動(dòng)過(guò)程中，經(jīng)歷著溫度、壓力、粘度、甚至化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，這些變化在螺桿的不同區(qū)段情況是不同的。塑化階段根據(jù)塑料流動(dòng)時(shí)的物態(tài)連續(xù)變化過(guò)程又可分成三個(gè)階段：加料段（又稱破碎段）；熔融段（又稱塑化段）；均化段又稱均壓段）。各段對(duì)塑料擠出產(chǎn)生不同的作用，塑料在各段呈現(xiàn)不同的形態(tài)，從而表現(xiàn)出塑料的擠出特性。1.3.1 加料段首先就是為顆

10、粒狀的固體塑料提供軟化溫度，其次是以螺桿的旋轉(zhuǎn)與固定的機(jī)筒之間產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用在塑料顆粒上，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟化塑料的破碎。而最主要的則是以螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生足夠大的連續(xù)而穩(wěn)定的推力和反向摩擦力，以形成連續(xù)而穩(wěn)定的擠出壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎塑料的攪拌與均勻混合，并初步實(shí)行熱交換，從而為連續(xù)而穩(wěn)定的擠出提供基礎(chǔ)。在此階段產(chǎn)生的推力是否連續(xù)均勻穩(wěn)定、剪切應(yīng)變率的高低，破碎與攪拌是否均勻都直接影響著擠出的質(zhì)量和產(chǎn)量。1.3.2 熔融段 經(jīng)破碎、軟化并初步攪拌混合的固態(tài)塑料，由于螺桿的推擠作用，沿螺槽向機(jī)頭移動(dòng)，自加料段進(jìn)人熔融段。在此段塑料遇到了較高溫度的熱作用，這時(shí)的熱源，除機(jī)筒外部的電加熱外，螺桿旋轉(zhuǎn)的摩擦熱也

11、在起著作用。而來(lái)自加料段的推力和來(lái)自均化段的反作用力，使塑料在前進(jìn)中形成了回流，回流產(chǎn)生在螺槽內(nèi)以及螺桿與機(jī)筒的間隙中，回流的產(chǎn)生不但使物料進(jìn)一步均勻混合，而且使塑料熱交換作用加大，達(dá)到了表面的熱平衡。由于在此階段的作用溫度已超過(guò)了塑料的流變溫度，加之作用時(shí)間較長(zhǎng)，致使塑料發(fā)生了物態(tài)的轉(zhuǎn)變，與加熱機(jī)筒接觸的物料開(kāi)始熔化，在機(jī)筒內(nèi)表面形成一層聚合物熔膜，當(dāng)熔膜的厚度超過(guò)螺紋頂與機(jī)筒之間的間隙時(shí)，就會(huì)被旋轉(zhuǎn)的螺紋刮下來(lái)，聚集在推進(jìn)螺紋的前面，形成熔池。由于機(jī)筒和螺紋根部的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使熔池產(chǎn)生了物料的循環(huán)流動(dòng)。螺棱后面是固體床（固體塑料），物料沿螺槽向前移動(dòng)的過(guò)程中，由于熔融段的螺槽深度向均化段逐漸

12、變淺，固體床不斷被擠向機(jī)簡(jiǎn)內(nèi)壁，加速了機(jī)筒向固體床的傳熱過(guò)程，同時(shí)螺桿的旋轉(zhuǎn)對(duì)機(jī)筒內(nèi)壁的熔膜產(chǎn)生剪切作用，從而使熔膜和固體床分界面的物料熔化，固體床的寬度逐漸減小，直到完全消失，即由固態(tài)轉(zhuǎn)為粘流態(tài)（可塑態(tài)）。此時(shí)塑料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的改變，分子間張力極度松弛，若為結(jié)晶性高聚物，則其晶區(qū)開(kāi)始減少，無(wú)定形增多，除其中的特大分子而外，主體完成了塑化，即所謂的“初步塑化”，并且在壓力的作用下，排除了固態(tài)物料中所含的氣體，實(shí)現(xiàn)初步壓實(shí)。1.3.3 均化段 具有這樣幾個(gè)突出的工藝特性：這一段螺桿螺紋深度最淺，即螺槽容積最小，所以這里是螺桿與機(jī)筒間產(chǎn)生壓力最大的工作段；另外來(lái)自螺桿的推力和篩板等處的反作用

13、力，是塑料“短兵相接”的直接地帶；這一段又是擠出工藝溫度最高的一段，所以塑料在此階段所受到的徑向壓力和軸向壓力最大，這種高壓作用，足以使合于塑料內(nèi)的全部氣體排除，并使熔體壓實(shí)、致密。該段所具有的“均壓段”之稱即由此而得。由于高溫的作用，使得經(jīng)過(guò)融熔段未能塑化的高分子在此段完成塑化，從而最后消除“顆粒”，使塑料塑化充分均勻，然后將完全塑化熔融的塑料定量、定壓地由機(jī)頭均勻地?cái)D出。1.4擠出過(guò)程中塑料的流動(dòng)狀態(tài)擠出過(guò)程中，由于螺桿的旋轉(zhuǎn)使塑料推移，而機(jī)筒是不動(dòng)的，這就在機(jī)筒和螺桿之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)塑料產(chǎn)生摩擦作用，使塑料被拖著前進(jìn)。另外，由于機(jī)頭中的模具、多孔篩板和濾網(wǎng)的阻力，又使塑料

14、在前進(jìn)中產(chǎn)生反作用力，這就使塑料在螺桿和機(jī)筒中的流動(dòng)復(fù)雜化。通常將塑料的流動(dòng)狀態(tài)看成是由以下四種流動(dòng)形式組成的。1.4.1 正流是指塑料沿著螺桿螺槽向機(jī)頭方向的流動(dòng)。它是由螺桿旋轉(zhuǎn)的推擠力產(chǎn)生的，是四種流動(dòng)形式中最主要的一種。正流量的大小直接決定著擠出量。1.4.2 倒流 又稱逆流，它的方向與正流的流動(dòng)方向正好相反。它是由于機(jī)頭中的模具、篩板和濾網(wǎng)等阻礙塑料的正向運(yùn)動(dòng)，在機(jī)頭區(qū)域里產(chǎn)生的壓力（塑料前進(jìn)的反作用力）造成的。由機(jī)頭至加料口形成了“壓力下的回流”也稱為“反壓流動(dòng)”。它能引起生產(chǎn)能力的損失。1.4.3 橫流 它是沿著軸的方向，即與螺紋槽相垂直方向的塑料流動(dòng)。也是由螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)的推擠所形成

15、的。它的流動(dòng)受到螺紋槽側(cè)壁的阻力，由于兩側(cè)螺紋的相互阻力，而螺桿是在旋轉(zhuǎn)中，使塑料在螺槽內(nèi)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成環(huán)狀流動(dòng)，所以橫流實(shí)質(zhì)是環(huán)流。環(huán)流對(duì)塑料在機(jī)筒中的混合、塑化及熱交換影響很大，塑料所以能在螺桿中混合、塑化成熔融狀態(tài)，環(huán)流使物料在機(jī)筒中產(chǎn)生攪拌和混合，并且利于機(jī)筒和物料的熱交換，它對(duì)提高擠出質(zhì)量有重要的意義，但對(duì)擠出流率的影響很小。1.4.4 漏流 它也是由機(jī)頭中模具、篩板和濾網(wǎng)的阻力產(chǎn)生的。不過(guò)它不是螺槽中的流動(dòng)，而是在螺桿與機(jī)筒的間隙中形成的倒流。它也能引起生產(chǎn)能力的損失。由于螺桿與機(jī)筒的間隙通常很小，故在正常情況下，漏流流量要比正流和倒流小得多。在擠出過(guò)程中，漏流將影響擠出量，漏

16、流量增大，擠出量將減小。塑料的四種流動(dòng)狀態(tài)都不能以單獨(dú)形式出現(xiàn)，就某一塑料質(zhì)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，既不會(huì)有真正的倒流，也不會(huì)有封閉的環(huán)流。熔體塑料在螺紋槽中的實(shí)際流動(dòng)是上述四種流動(dòng)狀態(tài)的綜合，以螺旋形軌跡向前的一種流動(dòng)。1.5 擠出量擠出量是擠塑機(jī)的重要特性參數(shù)，是擠出理論的重要研究?jī)?nèi)容之一。如上所述擠出過(guò)程中塑料流動(dòng)是人為的將螺桿按某工作特性分為三個(gè)部分，事實(shí)上，螺桿本身是一個(gè)整體；塑料沿螺桿全長(zhǎng)上的物態(tài)變化，是逐漸連續(xù)發(fā)生、發(fā)展并完成的，并不存在一個(gè)兩相界面。為此，對(duì)擠出量就有了兩個(gè)假設(shè)，把塑料由固態(tài)轉(zhuǎn)為粘流態(tài)的全過(guò)程假定發(fā)生并完成在變化區(qū)段的所謂“粘結(jié)點(diǎn)”，而塑料被壓實(shí)則假定發(fā)生并完成在變化區(qū)段的所謂

17、“填實(shí)點(diǎn)”，由此人為的將全部物料分為兩部分，即“粘結(jié)點(diǎn)”前的固體部分和“粘結(jié)點(diǎn)”后的流體部分。對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的擠出機(jī)構(gòu)，由于擠出具有連續(xù)性的特點(diǎn)，其固態(tài)下的擠出量與粘流態(tài)下的擠出量應(yīng)絕對(duì)相等（逸出的氣體忽略不計(jì)），因此擠出量即可由兩部分之一求得，一般都以后段的流體力學(xué)方法計(jì)算，對(duì)等距不等深螺桿的擠出量計(jì)算公式是： (11）Q-擠出量（分）；V-螺桿在推進(jìn)方向的速度（cm/分）；b-螺槽寬度（cm）h-填實(shí)點(diǎn)螺紋深度（cm）；h-端部螺紋深度（cm）；g-重力加速度（cm/分2）；p-擠出壓力（kg/）；-塑料粘度（kgcm分）L-填實(shí)點(diǎn)到端部螺紋展開(kāi)長(zhǎng)度（cm）。 擠出量計(jì)算公式來(lái)看，影響擠

18、出量的因素主要是： 擠出壓力越大，擠出量就越小。擠出壓力是推力與其反作用力形成的，擠出壓力大則反作用力大，而反作用力是回流（倒流和漏流）產(chǎn)生的根源，故擠出壓力越大，對(duì)正流的抵消作用也就越大，從而使擠出量減少螺槽越淺，擠出量越穩(wěn)定。在擠出過(guò)程中，因溫度、螺桿速度的微小變化，將導(dǎo)致擠出壓力的變化。從擠出量計(jì)算公式第二項(xiàng)可以知道，當(dāng)螺槽深度較大時(shí)，（h12h22）之值將很大，即使擠出壓力發(fā)生微小變化，也將引起第二項(xiàng)式的大量波動(dòng)，影響擠出量的大幅度波動(dòng) 螺槽寬度越大，螺槽容積越大，則擠出量越大。但不能一味地加大螺槽寬度來(lái)提高擠出量，因加寬螺槽寬度，將使螺紋厚度減小或塑化路徑縮短，前者使螺紋耐磨強(qiáng)度降低

19、，后者使塑化能力降低。螺紋深度要適當(dāng)，太淺則擠出量??；太深則形成擠出量不穩(wěn)，并影響塑化均勻性。 1.6 擠出質(zhì)量擠出質(zhì)量主要指塑料的塑化情況是否良好，幾何尺寸是否均一。即徑向厚度是否一致，軸向外徑是否均勻。決定塑化狀況除塑料本身之外，主要是溫度和剪切應(yīng)變率及作用時(shí)間等因素。擠出溫度過(guò)高不但造成擠出壓力的波動(dòng)，而且導(dǎo)致塑料的分解，甚至可能釀成設(shè)備事故，因此擠出溫度應(yīng)按工藝溫度控制。而減小螺槽深度，增大螺桿長(zhǎng)徑比，雖然有利于塑料的熱交換和延長(zhǎng)受熱時(shí)間，滿足塑化均勻，但將影響擠出量，又為螺桿制造和裝配造成困難。所以確保塑化的重要考慮應(yīng)是提高螺桿旋轉(zhuǎn)對(duì)塑料所產(chǎn)生的剪切應(yīng)變率，以達(dá)到機(jī)械混合均勻，擠出熱

20、交換均衡，并由此為塑化均勻提供保障。這個(gè)應(yīng)變率的大小由螺桿與機(jī)筒間的剪切應(yīng)變力所決定，其剪切的應(yīng)變率數(shù)值的為： （12）其中：-為剪切應(yīng)變率（l/min）；D-為螺桿直徑（cm）；N-為螺桿轉(zhuǎn)速（rmin）；H-為螺槽深度（cm）。 由此可見(jiàn)，在保證擠出量的要求下，可以在提高轉(zhuǎn)速的情況下加大螺槽深度。此外，螺桿與機(jī)筒的間隙也對(duì)擠出質(zhì)量有影響，間隙過(guò)大時(shí)則塑料的倒流、漏流增加，不但引起擠出壓力波動(dòng)，影響擠出量；而且由于這些回流的增加，使塑料過(guò)熱而導(dǎo)致塑料焦燒或成型困難。1.7 擠出理論的研究塑料擠出理論的研究就是根據(jù)塑料在擠出機(jī)中的三個(gè)歷程-即從加料區(qū)的固態(tài)到過(guò)渡區(qū)（熔融區(qū)）的固態(tài)-粘流態(tài)、直到

21、均化區(qū)的粘流態(tài)這三種物理過(guò)程進(jìn)行研究。擠出機(jī)的擠出理論主要分成三個(gè)職能區(qū)進(jìn)行研究，即一般所謂加料區(qū)的固體輸送理論、熔融區(qū)的熔融理論和粘流體輸送理論。理論不同程度上揭示了物質(zhì)性質(zhì)、機(jī)器結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝條件對(duì)熔融過(guò)程、輸送流率的影響，為改進(jìn)擠出機(jī)結(jié)構(gòu)、制定合理的工藝條件、選擇材料等提供了依據(jù)。1.7.1 固體輸送理論在擠出過(guò)程中，加入螺桿中的固體塑料，由旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用，向前推進(jìn)，在機(jī)頭阻力作用下，物料不斷被壓實(shí)。開(kāi)始塑化和尚未塑化物料連續(xù)整齊排列，形成充塞于整個(gè)送料段螺槽有彈性的“固體塞”。根據(jù)這一現(xiàn)象，利用固體對(duì)固體摩擦的靜力平衡方程為基礎(chǔ)，建立了固體輸送理論。1.7.2 熔融理論熔融理論是建

22、立在熱力學(xué)、流變學(xué)基礎(chǔ)上的一種理論。在加料段末段與加熱機(jī)筒接觸的物料開(kāi)始熔化，在筒內(nèi)表面形成一層聚合物熔膜，當(dāng)熔膜的厚度超過(guò)螺紋頂與機(jī)筒之間的間隙時(shí)，就會(huì)被旋轉(zhuǎn)的螺紋刮下，聚集在螺紋的前面，形成熔池。由于隨著溫度的不斷提高及螺桿的剪切作用，熔池不斷擴(kuò)大。影響熔融段長(zhǎng)度的因素主要是物料特性、流率、螺桿轉(zhuǎn)速、機(jī)筒溫度和物料初溫。1.7.3 熔體輸送理論熔體輸送理論又稱為流體動(dòng)力學(xué)理論，它是研究螺桿均化段如何保證塑料徹底塑化，并使之定壓、定量、定溫?cái)D出，以獲得穩(wěn)定的質(zhì)量和產(chǎn)量。第2章 擠出設(shè)備和輔助設(shè)備電線電纜的塑料擠包是采用連續(xù)擠壓方式進(jìn)行的。通過(guò)擠塑機(jī)用螺桿擠壓，將塑料包到導(dǎo)體或線芯上，構(gòu)成電線

23、電纜的絕緣層、屏蔽層、內(nèi)護(hù)層、和外護(hù)套。2.1 塑料擠出設(shè)備生產(chǎn)線塑料擠出機(jī)組通常由放線裝置及放線張力裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、擠塑機(jī)（主機(jī)）、冷卻裝置、火花試驗(yàn)機(jī)、計(jì)米裝置、牽引裝置、收線裝置及控制系統(tǒng)等組成。為保證不停機(jī)換盤(pán)，連續(xù)生產(chǎn)，放線裝置由兩臺(tái)放線設(shè)備組成，導(dǎo)體或纜芯從放線裝置放出后，經(jīng)校直裝置進(jìn)入預(yù)熱裝置，導(dǎo)體在預(yù)熱加熱后可消除導(dǎo)體線芯殘余應(yīng)力，增加伸長(zhǎng)率和柔軟性。擠塑機(jī)把塑料加工成高溫的粘流態(tài)并連續(xù)的擠向機(jī)頭，導(dǎo)體或纜芯通過(guò)機(jī)頭時(shí)，擠包成一定厚度的塑料絕緣層或外護(hù)套，然后在水槽或管道內(nèi)水冷或氣冷，冷卻定形后的電線電纜制品，在牽引裝置拖動(dòng)下作直線運(yùn)動(dòng)，使加工過(guò)程穩(wěn)定連續(xù)的進(jìn)行，最后

24、由首先裝置收繞在收線盤(pán)上。下圖為塑料擠出機(jī)的主要組成：56978234110圖21 塑料擠出生產(chǎn)線1放線裝置 2張緊輪 3預(yù)熱器 4塑料擠出機(jī) 5自動(dòng)加料裝置6水槽 7計(jì)米器 8牽引輪 9收排線裝置 10控制屏2.2主機(jī)設(shè)備 塑料擠出機(jī)的主機(jī)是擠塑機(jī)，它由擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成。2.2.1 擠壓系統(tǒng) 擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機(jī)筒、料斗、機(jī)頭、和模具，塑料通過(guò)擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過(guò)程中所建立壓力下，被螺桿連續(xù)的擠出機(jī)頭。 1螺桿 是擠塑機(jī)的最主要部件，它直接關(guān)系到擠塑機(jī)的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)率，由高的合金鋼制成。2機(jī)筒是一金屬圓筒，一般用耐熱、耐壓強(qiáng)度較高、堅(jiān)固耐磨、耐腐蝕的合

25、金鋼或內(nèi)襯合金鋼的復(fù)合鋼管制成。機(jī)筒與螺桿配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實(shí)，并向成型系統(tǒng)連續(xù)均勻輸送膠料。一般機(jī)筒的長(zhǎng)度為其直徑的1530倍，以使塑料得到充分加熱和充分塑化為原則。3料斗斗底部裝有截?cái)嘌b置，以便調(diào)整和切斷料流，料斗的側(cè)面裝有視孔和標(biāo)定計(jì)量裝置。 4模具機(jī)頭機(jī)頭由合金鋼內(nèi)套和碳素鋼外套構(gòu)成，機(jī)頭內(nèi)裝有成型模具。機(jī)頭的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運(yùn)動(dòng)，均勻平穩(wěn)的導(dǎo)入模套中，并賦予塑料以必要的成型壓力。塑料在機(jī)筒內(nèi)塑化壓實(shí)，經(jīng)多孔濾板沿一定的流道通過(guò)機(jī)頭脖頸流入機(jī)頭成型模具，模芯模套適當(dāng)配合，形成截面不斷減小的環(huán)形空隙，使塑料熔體在芯線的周圍形成連續(xù)密

26、實(shí)的管狀包覆層。為保證機(jī)頭內(nèi)塑料流道合理，消除積存塑料的死角，往往安置有分流套筒，為消除塑料擠出時(shí)壓力波動(dòng)，也有設(shè)置均壓環(huán)的。機(jī)頭上還裝有模具校正和調(diào)整的裝置以便于調(diào)整和校正模芯和模套的同心度。擠塑機(jī)按照機(jī)頭料流方向和螺桿中心線的夾角，將機(jī)頭分成斜角機(jī)頭（夾角120o）和直角機(jī)頭。機(jī)頭的外殼是用螺栓固定在機(jī)身上，機(jī)頭內(nèi)的模具有模芯坐，并用螺帽固定在機(jī)頭進(jìn)線端口，模芯座的前面裝有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用于通過(guò)芯線；在機(jī)頭前部裝有均壓環(huán)，用于均衡壓力；擠包成型部分由模套座和模套組成，模套的位置可由螺栓通過(guò)支撐來(lái)調(diào)節(jié)，以調(diào)整模套對(duì)模芯的相對(duì)位置，便于調(diào)節(jié)擠包層厚度的均勻性。機(jī)頭外部裝有加熱裝

27、置和測(cè)溫裝置。2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)螺桿，供給螺桿在擠出過(guò)程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動(dòng)機(jī)、減速器和軸承等組成。2.2.3 加熱冷卻裝置加熱與冷卻是塑料擠出過(guò)程能夠進(jìn)行的必要條件。1 加熱裝置 現(xiàn)在擠塑機(jī)通常用的是電加熱，分為電阻加熱和感應(yīng)加熱，加熱片裝于機(jī)身、機(jī)脖、機(jī)頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內(nèi)的塑料，使之升溫，以達(dá)到工藝操作所需要的溫度。2 冷卻裝置 冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設(shè)置的。具體說(shuō)是為了排除螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切摩擦產(chǎn)生的多余熱量，以避免溫度過(guò)高使塑料分解、焦燒或定型困難。機(jī)筒冷卻分為水冷與風(fēng)冷兩種，一般中小型擠塑機(jī)采用 風(fēng)冷比較合適，大型則

28、多采用水冷或兩種形式結(jié)合冷卻；螺桿冷卻主要采用中心水冷，目的是增加物料固體輸送率，穩(wěn)定出膠量，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量；但在料斗處的冷卻，一是為了加強(qiáng)對(duì)固體物料的輸送作用，防止因升溫使塑料粒發(fā)粘堵塞料口，二是保證傳動(dòng)部分正常工作。2.3 輔助設(shè)備塑料擠出機(jī)組的輔機(jī)主要包括放線裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計(jì)米器、火花試驗(yàn)機(jī)、收線裝置。擠出機(jī)組的用途不同其選配用的輔助設(shè)備也不盡相同。如還有切斷器、吹干器、印字裝置等。2.3.1 校直裝置塑料擠出廢品類型中最常見(jiàn)的一種是偏心，而線芯各種型式的彎曲則是產(chǎn)生絕緣偏心的重要原因之一。在護(hù)套擠出中，護(hù)套表面的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的。因此，各

29、種擠塑機(jī)組中的校直裝置是必不可少。校直裝置的主要型式有：滾筒式（分為水平式和垂直式）；滑輪式（分為單滑輪和滑輪組）；絞輪式，兼起拖動(dòng)、校直、穩(wěn)定張力等多種作用；壓輪式（分為水平式和垂直式）等。2.3.2 預(yù)熱裝置纜芯預(yù)熱對(duì)于絕緣擠出和護(hù)套擠出都是必要的。對(duì)于絕緣層，尤其是薄層絕緣，不能允許氣孔的存在，線芯在擠包前通過(guò)高溫預(yù)熱可以徹底清除表面的水份、油污。對(duì)于護(hù)套擠出來(lái)講，其主要作用在于烘干纜芯，防止由于潮氣（或繞包墊層的濕氣）的作用使護(hù)套中出現(xiàn)氣孔的可能。預(yù)熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內(nèi)壓力的作用。在擠塑料過(guò)程中，預(yù)熱可消除冷線進(jìn)入高溫機(jī)頭，在模口處與塑膠接觸時(shí)形成的懸殊溫差，避免塑膠溫度

30、的波動(dòng)而導(dǎo)致擠出壓力的波動(dòng)，從而穩(wěn)定擠出量，保證擠出質(zhì)量。擠塑機(jī)組中均采用電加熱線芯預(yù)熱裝置，要求有足夠的容量并保證升溫迅速，使線芯預(yù)熱和纜芯烘干效率高。預(yù)熱溫度受放線速度的制約，一般與機(jī)頭溫度相仿即可。冷卻裝置：成型的塑料擠包層在離開(kāi)機(jī)頭后，應(yīng)立即進(jìn)行冷卻定型，否則會(huì)在重力的作用下發(fā)生變形。冷卻的方式通常采用水冷卻，并根據(jù)水溫不同，分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻，急冷對(duì)塑料擠包層定型有利，但對(duì)結(jié)晶高聚物而言，因驟熱冷卻，易在擠包層組織內(nèi)部殘留內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致使用過(guò)程中產(chǎn)生龜裂，一般PVC塑膠層采用急冷。緩冷則是為了減少制品的內(nèi)應(yīng)力，在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水，使制品逐漸降溫定型，對(duì)P

31、E、PP的擠出就采用緩冷進(jìn)行，即經(jīng)過(guò)熱水、溫水、冷水三段冷卻。2.4 電氣控制設(shè)備塑料擠出機(jī)的控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及工藝參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，主要由電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其主要作用是：控制和調(diào)節(jié)主輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)，輸出符合工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率，并能使主輔機(jī)協(xié)調(diào)工作；檢測(cè)和調(diào)節(jié)擠塑機(jī)中塑料的溫度、壓力、流量；實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)組的控制或自動(dòng)控制。擠出機(jī)組的電氣控制大致分為傳動(dòng)控制和溫度控制兩大部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、螺桿冷卻、機(jī)筒冷卻、制品冷卻和外徑的控制，以及牽引速度、整齊排線和保證收線盤(pán)上從空盤(pán)到滿盤(pán)的恒張力收線控制。2.4.1 溫度控制系統(tǒng)擠塑機(jī)的溫度控制系統(tǒng)是由電加熱

32、和冷卻組成，以實(shí)現(xiàn)擠塑機(jī)各區(qū)域溫度的升降和調(diào)節(jié)，控制適當(dāng)溫度可保證擠出質(zhì)量。1 溫度控制機(jī)理安裝在擠塑機(jī)上的電加熱器和冷卻風(fēng)機(jī)是主要的控制機(jī)構(gòu)。由于電加熱具有升溫、降溫迅速的特點(diǎn)，而溫度過(guò)高和過(guò)低都是擠出中要絕對(duì)避免的，所以電加熱必須有一套靈敏度相當(dāng)高的溫度調(diào)節(jié)裝置尤溪般包括有自動(dòng)測(cè)量?jī)x器、控制儀表，以及有效的冷卻設(shè)施。在加溫和擠出過(guò)程中，測(cè)溫元件熱電偶隨時(shí)測(cè)得的熱電勢(shì)信號(hào)被送到控溫儀，經(jīng)放大處理后與溫度設(shè)定值比較，溫度儀表指示不到設(shè)定值時(shí)，則繼續(xù)加熱，如接近或到達(dá)設(shè)定值，則按不同的調(diào)節(jié)規(guī)律儀表發(fā)出不同的指示信號(hào)。2 擠塑機(jī)的溫控部位根據(jù)擠出原理，擠塑機(jī)各部位的溫度應(yīng)有差別，可以用設(shè)置于各部位

33、電加熱片的容量差別來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般的，加料段容量最小，塑化段和均化段容量要大些，而機(jī)頭是保溫區(qū)，主要以加熱克服散熱，所以容易不大。在擠塑機(jī)中溫控一般是根據(jù)加熱片的多少分為68段，小型擠塑機(jī)一般分為六段，大型擠塑機(jī)分成八段，通過(guò)控制屏上溫度儀表的顯示，來(lái)對(duì)擠塑機(jī)的六個(gè)加熱區(qū)進(jìn)行溫控。以六段加熱擠塑機(jī)為例，六個(gè)溫控區(qū)域部位如下圖所示。擠塑機(jī)的六個(gè)溫控部位或各加熱段的溫度，在控制屏上都可以在溫度儀表上一一顯示，由操作者直接觀察而知，便于調(diào)整。2區(qū)（機(jī)頭模芯）5區(qū)（塑化段）3區(qū)（機(jī)脖） 4區(qū)（均化段）6區(qū)（加料段）1區(qū)（模套出口） 圖2-2 六段加熱擠塑機(jī)六個(gè)溫控區(qū)域部位圖3 溫控各部位的作用還是以六段加

34、熱擠塑機(jī)為例。六個(gè)溫控部位在擠塑機(jī)的機(jī)頭處有三個(gè)，機(jī)身處有三個(gè)。溫度可根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，但應(yīng)滿足工藝規(guī)定的溫度范圍。在使用過(guò)程中，加料段加熱區(qū)溫度較低，機(jī)脖加熱區(qū)的溫度較高，模具加熱區(qū)的溫度稍低，形成了一般溫控部位由低到高到稍低的變化，這是由于各部位的作用而決定的。機(jī)頭1、2區(qū)的作用：機(jī)頭區(qū)的溫控，對(duì)塑料擠出表面質(zhì)量起著決定作用，如果溫度控制得合適，模具選配的恰當(dāng)，塑料產(chǎn)品的表面就平整光滑。（1） 機(jī)頭3溫區(qū)（機(jī)脖）的作用：塑料塑化好以后，在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下由機(jī)筒進(jìn)入機(jī)脖，由于機(jī)脖容積較機(jī)筒小，又加上濾板的作用，產(chǎn)生較大的阻力，螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力作用，塑料致密，并塑化壓實(shí)，保證了塑化效果。此時(shí)需

35、要較高的溫度，有利于塑料熔體順利的進(jìn)入機(jī)頭。（2）機(jī)身4、5溫區(qū)的作用：此加熱區(qū)為均化段和塑化段，由于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌壓縮作用，經(jīng)過(guò)預(yù)熱的固體塑料變成可塑的粘滯液體（熔融狀態(tài)），在溫度的作用下，塑料完成塑化均勻。（3）機(jī)身6溫區(qū)的作用：顆粒狀塑料從加料斗進(jìn)入機(jī)筒內(nèi)，由于溫度的作用，塑料開(kāi)始被預(yù)熱，并把多余的氣體從加料口排除。此段的溫度控制不宜過(guò)高，以免影響顆粒塑料的下料，故為溫度控制區(qū)域最低的加溫區(qū)。(4)控制溫度的高低對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響溫度是塑料由固體狀態(tài)向粘流狀態(tài)轉(zhuǎn)變的有效手段，同時(shí)它也可能造成塑料的燒焦或分解，溫度低時(shí)，也可能造成嚴(yán)重的設(shè)備事故。由于塑料品種的不同，以及擠出速度、擠出外徑、擠

36、出厚度的不同，在實(shí)際的擠出過(guò)程中，溫度控制不盡相同，因此對(duì)具體的品種采用相應(yīng)的擠塑溫度。另外，除塑料和結(jié)構(gòu)尺寸造成的溫度控制不同外，環(huán)境溫度也應(yīng)予以考慮。因此，嚴(yán)格按照工藝要求控制溫度的高低，保證擠塑過(guò)程的順利進(jìn)行，保證良好的產(chǎn)品質(zhì)量，是每一個(gè)操作者不可忽視的職責(zé)。溫度過(guò)高 溫度過(guò)高指的是溫度控制超過(guò)某種塑料的最佳塑化溫度，容易使塑料焦燒和老化，也容易產(chǎn)生氣孔、氣泡、氣眼、定型不好等質(zhì)量問(wèn)題。溫度過(guò)高，還會(huì)造成擠出過(guò)程中擠出壓力波動(dòng)，塑料在機(jī)筒內(nèi)“打滑”，擠出量不穩(wěn)，使擠包層和產(chǎn)品外徑尺寸不均。溫度過(guò)低 溫度過(guò)低指的是溫度控制低于塑料的最佳塑化溫度，造成塑料塑化不好，擠出表面有樹(shù)脂疙瘩或未塑化

37、好的小顆粒。特別是合膠縫合不好，不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，還容易造成塑膠層脫節(jié)、裂紋、斷膠等現(xiàn)象。因此，要嚴(yán)格按照工藝規(guī)定控制溫度，不宜過(guò)高或過(guò)低。在實(shí)際操作過(guò)程中，因設(shè)備新舊、外徑大小的不同，擠制工藝有所不同，溫度控制也不盡相同，擠制絕緣和護(hù)套所用塑料一樣，但因樹(shù)脂中的添加劑不同，其溫度控制亦有區(qū)別。另外，環(huán)境溫度的高低也會(huì)影響擠塑溫度的控制，冬天與夏天就要相差510oC。2.4.2 擠塑機(jī)的壓力控制為了反映機(jī)頭的擠出情況，需要檢測(cè)擠出時(shí)的機(jī)頭壓力，由于國(guó)產(chǎn)擠塑機(jī)沒(méi)有機(jī)頭壓力傳感器，一般是對(duì)螺桿擠出后推力的測(cè)量替代機(jī)頭壓力的測(cè)量，螺桿負(fù)荷表（電流表或電壓表）能正確反映擠出壓力的大小。擠出壓力的波動(dòng)，

38、也是引起擠出質(zhì)量不穩(wěn)的重要因素之一，擠出壓力的波動(dòng)與擠出溫度、冷卻裝置的使用，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短等因素密切相關(guān)。當(dāng)發(fā)生異?，F(xiàn)象時(shí)，能排除的迅速排除，必須重新組織生產(chǎn)的則應(yīng)果斷停機(jī)，不但可以避免廢品的增多，更能預(yù)防事故的發(fā)生。通過(guò)檢測(cè)的壓力表讀數(shù)，就可以知道塑料在擠出時(shí)的壓力狀態(tài)，一般取后推力極限值報(bào)警控制。2.4.3 螺桿轉(zhuǎn)速的控制螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定是主機(jī)傳動(dòng)的重要工藝要求之一。螺桿轉(zhuǎn)速直接決定出膠量和擠出速度，正常生產(chǎn)總希望盡可能實(shí)現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速及實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，對(duì)擠塑機(jī)要求螺桿轉(zhuǎn)速?gòu)钠饎?dòng)到所需工作轉(zhuǎn)速時(shí)，可供使用的調(diào)速范圍要大。而且對(duì)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求高，因?yàn)檗D(zhuǎn)速的波動(dòng)將導(dǎo)致擠出量的波動(dòng)，影響擠出質(zhì)

39、量，所以在牽引線速度沒(méi)有變化情況下，就會(huì)造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線速波動(dòng)大也會(huì)造成線纜外徑的變化，螺桿和牽引線速度可通過(guò)操作臺(tái)上相應(yīng)儀表反映出來(lái)，擠出時(shí)應(yīng)密切觀察，確保優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。2.4.4 外徑的控制如上所述為了保證制品線纜外徑的尺寸，除要求控制線芯（纜芯）的尺寸公差外，在擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、牽引裝置線速度等方面應(yīng)有所控制保證，而外徑的測(cè)量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機(jī)組設(shè)備中，特別是高速擠塑生產(chǎn)線上，應(yīng)配用在線外徑檢測(cè)儀，隨時(shí)對(duì)線纜外徑進(jìn)行檢測(cè)，并且將超差信號(hào)反饋以調(diào)整牽引或螺桿的轉(zhuǎn)速，糾正外徑超差。2.4.5 收線要求的張力控制為了保證不同線速下的收線，從空盤(pán)到滿盤(pán)

40、工作的恒張力要求，希望收排線裝置有貯線張力調(diào)整機(jī)構(gòu)，或在電氣上考慮恒線速度系統(tǒng)和恒張力系統(tǒng)的收卷等等。2.4.6 整機(jī)的電氣自動(dòng)化控制這是實(shí)現(xiàn)高速擠出生產(chǎn)線應(yīng)具備的工藝控制要求，主要是：開(kāi)機(jī)溫度聯(lián)鎖；工作壓力保護(hù)與聯(lián)鎖；擠出、牽引兩大部件傳動(dòng)的比例同步控制；收線與牽引的同步控制；外徑在線檢測(cè)與反饋控制；根據(jù)各種不同需要組成部件的單機(jī)與整機(jī)跟蹤的控制。第3章 塑料加工工藝3.1 引言電纜的塑料主要應(yīng)用于加工制造絕緣和護(hù)套。其工藝是采用連續(xù)擠壓方式進(jìn)行的。擠出設(shè)備塑單螺桿擠出機(jī)。在擠出過(guò)程中，裝入料斗中的塑料借助重力或加料螺旋進(jìn)入機(jī)筒中，由旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用不斷向前推進(jìn)，同時(shí)塑料受到螺桿的攪拌和擠

41、壓作用，并且在機(jī)筒的外熱及塑料與設(shè)備之間的剪切摩擦熱的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，在螺槽中形成均勻連續(xù)的料流，到達(dá)機(jī)頭的料流經(jīng)模芯和模套間的環(huán)形間隙，擠包于線芯周圍，形成連續(xù)密實(shí)的絕緣或護(hù)套層。整個(gè)擠出過(guò)程可以分為3個(gè)階段：混合，熔融和均化擠壓成型冷卻和固化。3.2 塑料擠出的理論塑料擠出機(jī)組由防線裝置、預(yù)熱裝置、擠塑機(jī)、冷卻裝置、牽引裝置、收（排）線裝置及控制系統(tǒng)等組成。擠塑機(jī)是擠出機(jī)組的主機(jī)。 螺桿是擠出機(jī)的最主要的部件，它直接關(guān)系到擠出機(jī)的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)率。對(duì)塑料產(chǎn)生較大的輸送、擠壓、混合和塑化作用。機(jī)筒的外面有電阻或感應(yīng)加熱器、測(cè)溫裝置及冷卻裝置，對(duì)材料進(jìn)行溫度控制3.2.1 設(shè)備及主要參數(shù)標(biāo)

42、志擠出機(jī)的工作性能的主要參數(shù)有：螺桿直徑、螺桿長(zhǎng)徑比、螺桿轉(zhuǎn)速范圍、螺桿拖動(dòng)電機(jī)的功率、機(jī)器的生產(chǎn)能力、機(jī)筒的加熱功率，機(jī)器的中心高和外形尺寸等。1螺桿的主要參數(shù) 螺桿的主要參數(shù)主要有直徑、長(zhǎng)徑比、壓縮比、螺距、螺槽寬度、螺槽深度、螺旋角、螺桿與機(jī)筒之間的間隙等。2 螺桿的分段及各段的基本職能 加料段：其職能主要塑對(duì)塑料進(jìn)行壓實(shí)和輸送；熔融段：其作用是使塑料進(jìn)一步壓實(shí)和塑化，使包圍在螺桿內(nèi)的空氣壓回到加料口處排出，并改善塑料的熱傳導(dǎo)性能熔體輸送段：塑料進(jìn)入熔體輸送段后進(jìn)一步塑化和均勻化，并使之定壓、定量和定溫地從機(jī)頭中擠出。3.2.2 塑料擠出理論塑料擠出理論的研究塑根據(jù)塑料在擠出機(jī)中的明顯可

43、分的3個(gè)階段進(jìn)行的，即研究加料段的固體輸送理論；研究熔融段的熔融理論和研究均化段的熔體輸送理論。 1固體輸送理論 達(dá)涅耳莫耳理論的假設(shè)（1）塑料在螺槽中形成固體塞，且流速恒定，同時(shí)固體塞所承受的壓力只沿螺槽方向變化。（2）固體塞與落草大所有邊相接觸，且它們的摩擦系數(shù)與壓力無(wú)關(guān)，僅為溫度的函數(shù)。（3）忽略固體塞密度的變化以及重力、螺棱頂面與機(jī)筒間隙的影響。（4）螺槽所矩形的，且螺深不變。（5）機(jī)筒相對(duì)螺桿運(yùn)動(dòng)，螺桿則相對(duì)靜止不動(dòng)。2 熔融理論影響熔融長(zhǎng)度的因素分析：（1）物料特性的影響 物料的熱性能和流變性能。（2）速率的影響 在保持其他變量不變的情況下，增加流率，必然要延長(zhǎng)熔融長(zhǎng)度，其結(jié)果所擠

44、出物的均勻度和塑化性能變差。（3） 螺桿轉(zhuǎn)速的影響 在保持流率和機(jī)筒溫度不變的條件下，增加螺桿轉(zhuǎn)速將大大增加擠出機(jī)的熔融速率。（4） 機(jī)筒溫度和物料初溫 機(jī)筒溫度增加有利于加熱物料，促進(jìn)熔融。3熔體輸送理論 熔體輸送理論又稱流體動(dòng)力學(xué)理論，它是研究螺桿均化段如何保證塑料徹底塑化，并使之定壓、定溫和定量擠出，以獲得穩(wěn)定的產(chǎn)量和高品質(zhì)制品的理論。它的基點(diǎn)是將物料在均化段的運(yùn)動(dòng)作為粘性流體的流動(dòng)。3.3 塑料絕緣及護(hù)套擠出工藝電線電纜塑料絕緣和護(hù)套生產(chǎn)的基本方式是采用單螺桿擠出機(jī)擠出。由于擠出機(jī)具有連續(xù)擠出的特點(diǎn)。所以塑料絕緣和護(hù)套的生產(chǎn)也是連續(xù)的。這一生產(chǎn)過(guò)程分成原材料處理擠出冷卻牽引4個(gè)階段；對(duì)

45、于交聯(lián)聚乙烯絕緣則為原材料處理擠出交聯(lián)冷卻牽引5個(gè)階段。3.3.1 原材料處理要求去除材料中過(guò)量的水分；去除固體雜質(zhì)；均勻混入各種配合劑。3.3.2 擠出工藝擠出過(guò)程的工藝條件對(duì)制品的產(chǎn)量和質(zhì)量影響很大，特別速塑化情況，更能直接影響制品的物理機(jī)械性能和外觀，塑化即是熔融，決定這一過(guò)程的主要因素速溫度和機(jī)械剪切作用。1溫度在塑料擠出過(guò)程中，物料聚集態(tài)的轉(zhuǎn)變以及決定物料流動(dòng)的粘度都取決于溫度，因此溫度是塑料擠出工藝中最重要的工藝參數(shù)。擠出物的最終溫度應(yīng)大于物料的粘流溫度，其上限溫度決定于聚合物的最高穩(wěn)定溫度。低溫?cái)D出有如下優(yōu)點(diǎn)：保持?jǐn)D出物的形狀比較容易；由于擠出物中熱能較小，縮短了冷卻時(shí)間；此外溫

46、度低還會(huì)減少聚合物降解。但應(yīng)當(dāng)看到，擠出溫度低臨界剪切應(yīng)力、臨界剪切速率值也低會(huì)使擠出物失去光澤，并出現(xiàn)波紋、不規(guī)則破裂等。另外溫度低，物料熔融區(qū)延長(zhǎng)，以從均化段出來(lái)的熔體中仍?shī)A雜有固體物料，這些未熔物料和熔體一起成型于制品上，其影響是不言而喻的。溫度對(duì)制品的物理性能影響是復(fù)雜的。2螺桿轉(zhuǎn)速由于調(diào)節(jié)方便，螺桿轉(zhuǎn)速是擠出過(guò)程中的重要操作變量。由擠出機(jī)固體輸送段和均化段的流率分析可知，流率和螺桿轉(zhuǎn)速成正比，因此，在一般情況下，提高螺桿轉(zhuǎn)速是現(xiàn)代擠出機(jī)提高生產(chǎn)能力的重要手段。3模具及調(diào)整模具的選擇確定主要考慮以下兩點(diǎn)：要有合適的產(chǎn)量；使機(jī)頭具有一定的壓力。4牽引擠包制品是由牽引裝置拖動(dòng)通過(guò)機(jī)頭的，為

47、保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求牽引速度均勻穩(wěn)定。如果牽引速度高于擠出速度可以消除制品離模引起的膨脹，并使制品分子鏈產(chǎn)生一定程度的軸向取向。3.3.3 冷卻塑料擠包層在離開(kāi)機(jī)頭后，應(yīng)立即進(jìn)行冷卻，否則會(huì)在重力作用下發(fā)生變形。生產(chǎn)中都采用了逐漸降溫的溫水冷卻方式。第4章 擠塑不良品產(chǎn)生和原因及解決辦法4.1 焦 燒原因 溫度超高，或者是控制溫度的儀表失靈，造成塑料超高溫而焦燒；機(jī)頭的出膠口煙霧大，有強(qiáng)烈的刺激氣味，另外還有噼啪聲；塑料表面出現(xiàn)顆粒狀焦燒物；合膠縫處有連續(xù)氣孔。 控制溫度的儀表失靈，造成超高溫后焦燒；螺桿長(zhǎng)期使用而沒(méi)有清洗，焦燒物積存，隨塑料擠出；加溫時(shí)間太長(zhǎng)，塑料積存物長(zhǎng)期加溫，使塑料老化變質(zhì)

48、而焦燒；停車時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，沒(méi)有清洗機(jī)頭和螺桿，造成塑料分解焦燒；機(jī)頭壓蓋沒(méi)有壓緊，塑料在里面老化分解。 解決辦法 經(jīng)常的檢查加溫系統(tǒng)是否正常；定期地清洗螺桿或機(jī)頭，要徹底清洗干凈；按工藝規(guī)定要求加溫，加溫時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，如果加溫系統(tǒng)有問(wèn)題要及時(shí)找有關(guān)人員解決；換?；驌Q色要及時(shí)、干凈，防止雜色存膠焦燒；調(diào)整好模具后要把模套壓蓋壓緊，防止進(jìn)膠；發(fā)現(xiàn)焦燒應(yīng)立即清理機(jī)頭和螺桿。 4.2 塑化不良原因 塑料層表面有蛤蟆皮式地現(xiàn)象；溫度控制較低，儀表指針?lè)从硿囟鹊?，?shí)際測(cè)量溫度也低；塑料表面發(fā)烏，并有微小裂紋或沒(méi)有塑化好地小顆粒；塑料的合膠縫合不好，有明顯的痕跡。 溫度控制過(guò)低或控制的不合適；塑料中有難塑化的樹(shù)

49、脂顆粒；操作方法不當(dāng)，螺桿和牽引速度太快，塑料沒(méi)有完全達(dá)到塑化；造粒時(shí)塑料混合不均勻或塑料本身存在質(zhì)量問(wèn)題。 解決辦法 按工藝規(guī)定控制好溫度，發(fā)現(xiàn)溫度低要適當(dāng)?shù)陌褱囟日{(diào)高；要適當(dāng)?shù)亟档吐輻U和牽引的速度，使塑料加溫和塑化的時(shí)間增長(zhǎng)，以提高塑料塑化的效果；利用螺桿冷卻水，加強(qiáng)塑料的塑化和至密性；選配模具時(shí)，模套適當(dāng)小些，加強(qiáng)出膠的壓力。 4.3 有疙瘩原因 樹(shù)脂在塑化過(guò)程中產(chǎn)生的疙瘩，在塑料層表面有小晶點(diǎn)和小顆粒分布在塑料 表面四周；焦燒產(chǎn)生的疙瘩，在塑料層表面有焦燒物，特別反映在合膠縫的表面上；雜質(zhì)疙瘩，在塑料表面有雜質(zhì)，切片的疙瘩里面有雜質(zhì)；塑化不良產(chǎn)生的塑料疙瘩，切片后發(fā)現(xiàn)疙瘩里面是熟膠。

50、由于溫度控制較低，塑料還沒(méi)有塑化好就從機(jī)頭擠出來(lái)了；塑料質(zhì)量較差，有難塑化的樹(shù)脂，沒(méi)有完全塑化就被擠出；加料時(shí)一些雜質(zhì)被加入料斗內(nèi)，造成雜質(zhì)疙瘩；溫度控制超高，造成焦燒，從而產(chǎn)生焦燒疙瘩；對(duì)模壓蓋沒(méi)有壓緊，進(jìn)膠后老化變質(zhì)，出現(xiàn)焦燒疙瘩 解決辦法 塑料本身造成的疙瘩，應(yīng)適當(dāng)?shù)靥岣邷囟?；加料時(shí)嚴(yán)格檢查塑料是否有雜物，加料時(shí)不要把其它雜物加入料斗內(nèi)，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)要立即清理機(jī)頭，把螺桿內(nèi)的存膠跑凈；發(fā)現(xiàn)溫度超高要立即適當(dāng)降低溫度，如果效果不見(jiàn)好，要立即清洗機(jī)頭和螺桿，排除焦燒物；出現(xiàn)樹(shù)脂疙瘩和塑化不良的疙瘩，要適當(dāng)調(diào)高溫度或降低螺桿和牽引的速度。 4.4 塑料層正負(fù)超差原因 螺桿和牽引的速度不穩(wěn)，電流表或

51、電壓表左右擺動(dòng)，因此影響電纜外徑，產(chǎn)生塑料層的偏差；半成品質(zhì)量有問(wèn)題，如鋼帶或塑料帶繞包松，產(chǎn)生凸凹不均勻現(xiàn)象或塑料層有包、棱、坑等缺陷；溫度控制超高，造成擠出量減少，使電纜的外徑突然變細(xì)，塑料層變薄，形成負(fù)差。線芯或纜心不圓，有蛇形，外徑變化太大；半成品有質(zhì)量問(wèn)題，如接頭過(guò)大，散花等。操作時(shí)，模芯選配過(guò)大，造成倒膠而產(chǎn)生塑料層偏芯；調(diào)整模具時(shí)，調(diào)模螺釘沒(méi)有扭緊，產(chǎn)生倒扣現(xiàn)象而使塑料層偏芯；螺桿或牽引速度不穩(wěn)，造成超差；加料口或?yàn)V網(wǎng)部分堵塞，造成出膠量減少。解決辦法 經(jīng)常測(cè)量電纜外徑和檢查塑料層厚度，發(fā)現(xiàn)外徑變化或塑料層不均勻，應(yīng)立即調(diào)整；選配模具要合適，調(diào)好模具后要把調(diào)模螺釘擰緊，把壓蓋壓緊

52、；注意螺桿和牽引的電流和電壓表，發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)，要及時(shí)找電工、鉗工檢修；不要把條料或其它雜物加入料斗內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)此情況要立即清除。 4.5 外徑粗細(xì)不均和竹節(jié)形 原因 由于螺桿或牽引不穩(wěn)，造成電纜外徑粗細(xì)不均勻；由于牽引突然不穩(wěn)，形成電纜的塑料等呈竹節(jié)形；模具選配較小，半成品外徑變化較大，造成電纜的塑料層厚度不均。收放線或牽引的速度不均；半成品外徑變化較大，模具選配不合適；螺桿速度不穩(wěn)，主電機(jī)轉(zhuǎn)速不均，皮帶過(guò)松或打滑。 經(jīng)常檢查螺桿、牽引、收放線的速度是否均勻；模具選配要合適，防止倒膠現(xiàn)象；解決辦法 經(jīng)常檢查機(jī)械和電器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要立即找鉗工、電工修理。4.6 合膠縫不好原因 在塑料表面的外側(cè)，塑料合并的不好，有一條發(fā)烏合痕跡，嚴(yán)重時(shí)有裂紋；塑料層的合膠處塑化不好，有疙瘩合微小顆粒，嚴(yán)重時(shí)用手一撕即開(kāi)；控制的溫度較低，特別是機(jī)頭的控制