【大學】擠出管材(P64)

2023/4/15編輯ppt1第一節(jié)擠出管材設備第二節(jié)擠出管材成型工藝第三節(jié)典型塑料管材制品第四章擠出管材2023/4/15編輯ppt2塑料管材塑料管材___指由塑料制成一定長度的空心圓形制品，這類制品的厚度與長度之比一般都很小。所用原料：PVC（RPVC*與SPVC）、PE、PP、ABS、PA、PC、PTFE等。管材常用縱向供料機頭擠塑成型，側向供料機頭也有使用。管材直徑從幾毫米到約1.6米。2023/4/15編輯ppt3用途：___輸送管道___排水管___醫(yī)用管___電纜和電導線管等嬰兒胃飼管醫(yī)用連接管體外循環(huán)用配套血管路2023/4/15編輯ppt4一、擠出管材工藝流程二、擠出機三、擠管機頭：結構類型工藝參數確定四、擠管輔機冷卻定型裝置:定徑方法定徑套尺寸冷卻水槽或水箱牽引裝置切割裝置擴口裝置第一節(jié)擠出管材設備2023/4/15編輯ppt5一、典型管材擠出生產流程:擠出機機頭定徑裝置冷卻裝置牽引裝置印商標裝置切割裝置擴口堆放和轉儲裝置等2023/4/15編輯ppt62023/4/15編輯ppt72023/4/15編輯ppt8二、擠出機擠出機型號的選擇應考慮原材料及管材直徑。

單螺桿擠出機規(guī)格選擇：選用PVC粒料時，管材橫截面積與擠出機螺桿截面積之比約為0.25~0.40即可；選用PE、PP等流動性好的塑料，管材橫截面積與擠出機螺桿截面積之比可大些，可在0.35~0.4之間。螺桿直徑456590120150200管材直徑10~4520~6530~12050~18080~300120~4002023/4/15編輯ppt9雙螺桿擠塑機用于生產塑料管材時，其直徑可控制在螺桿直徑的45％～450％。雙螺桿擠出機型號SJZ-45SJZ-55SJZ-65SJZ-80管材定徑直徑/mm110~12020~25032~30060~4002023/4/15編輯ppt10

雙管模具管材模三、擠管機頭2023/4/15編輯ppt11

圖7-1管材模結構設計1一橡皮塞；2一定徑套；3一口模；4一芯模；5一調節(jié)螺釘；6一分流錐；7一芯模支架；8一模體；9一柵板返回（動畫）2023/4/15編輯ppt12分流區(qū)分流區(qū)的作用是使從螺桿推出的熔體經過柵板，使螺旋狀流動的熔體轉變?yōu)橹本€流動。柵板還可以起過濾作用，把未完全熔化的料擋在柵板外，使之繼續(xù)熔化，防止它進入機頭引起阻塞。通過柵板后的熔體，經分流錐使之初步形成中空的管狀流而后進入壓縮區(qū)。2023/4/15編輯ppt13壓縮區(qū)壓縮區(qū)主要是通過截面的變化使熔體受剪切作用，進一步塑化。如圖中的壓縮區(qū)入口截面積大于其出口的截面積。此兩截面積之比即為壓縮區(qū)的壓縮比。壓縮比小即剪切力小，熔體塑化不均勻，容易招致融合不良；而壓縮比過大則殘留應力大，易產生渦流和表面粗糙的缺陷。2023/4/15編輯ppt14成型區(qū)成形區(qū)即口模，其作用不僅是把熔體流形成所需要的形狀和尺寸，而且使通過分流器支架及分流錐的不平穩(wěn)的流動使之漸趨平穩(wěn)并通過一定長度的通道成形為所需要的形狀。但由于熔體在受壓下流經口模，出口后必然要膨漲(有的部位也可能收縮)，因此口模的尺寸和形狀與成品不同.

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結構類型—

1.中心供料機頭

結構簡單、料流阻力小、芯模加熱困難、定型段較長、熔合紋難消除適用于小口徑管材（外定徑）；PVC塑料2023/4/15編輯ppt162.側向供料機頭(直角式機頭、彎管機頭)結構復雜、成本高、料流阻力大特別適合于內定徑的PE、PP、PA等塑料承受內壓的管材成型.2023/4/15編輯ppt172023/4/15編輯ppt183.螺旋供料機頭此種機頭不需芯模支架，從而完全避免了流痕和流紋。適合于聚烯烴類管材。2023/4/15編輯ppt194.篩孔（藍式）供料機頭壓力損失低(約7~12MPa)、比中心供料機頭結構更緊湊、更易裝卸.主要用于擠塑成型大型聚烯烴管材.2023/4/15編輯ppt20返回2023/4/15編輯ppt215、氣膜潤滑機頭RyzardBrzoskowski等于1987年創(chuàng)造性提出，流動阻力和擠出膨脹大大降低。適合于薄壁制品擠出。2023/4/15編輯ppt22返回2023/4/15編輯ppt236、取向可控的纖維增強管材機頭2023/4/15編輯ppt24管材壁厚的均勻性如何保證和調節(jié)?是否每一直徑的管材必須配備一副機頭模具?思考?2023/4/15編輯ppt252023/4/15編輯ppt26180160140125110；2023/4/15編輯ppt27直通式管機頭工藝參數設計一、口模1、成型段長度(1)計算法可參考唐志玉編《擠塑模設計》。(2)經驗法L=t或L=(0.5~3)DD為管材外徑2023/4/15編輯ppt28經驗系數與塑料品種有關塑料品種RPVCSPVCPAPEPP經驗系數18~3315~2513~2314~2214~222023/4/15編輯ppt29直通式管機頭工藝參數設計一、口模2、口模內徑（1）經驗公式：

d1=D/BZ(BZ

為補償系數)（2）按拉伸比：d：為芯棒外徑；Ds、ds：塑料管材外、內徑。2023/4/15編輯ppt30管材的拉伸比拉伸比I----機頭成型區(qū)環(huán)隙截面積與管材截面積之比.2023/4/15編輯ppt31常用塑料擠管允許拉伸比塑料種類LDPEABSPAPPHDPEPVC允許拉伸比1.2~1.51.0~1.11.4~3.01.0~1.21.1~1.21.0~1.42023/4/15編輯ppt32管材擠出的BZ值（《塑料模設計手冊》）塑料品種內徑定徑外徑定徑HPVC---0.95~1.05PA1.05~1.10---PE、PP1.20~1.300.90~1.052023/4/15編輯ppt33二、芯模收縮角比分流器的擴張角要小，隨塑料的熔體粘度而變化，高粘性塑料（RPVC）取=30°~50°，低粘性塑料=45°~60°；定型段長度L與口模的相同；壓縮區(qū)長度L2=(1.5~2.5)d0；芯模外徑d2:采用內徑定徑d2=d采用外徑定徑d2=d1-2δ柵板出口直徑2023/4/15編輯ppt34芯棒外徑d2d2=d1-2---芯棒與口模之間的間隙值.=t/---經驗系數,一般為1.06~1.20.t---管材壁厚.2023/4/15編輯ppt35管材擠出的值塑料品種內徑定徑外徑定徑HPVC_0.95~1.05PA1.05~1.10_PE,PP1.20~1.300.90~1.052023/4/15編輯ppt36工藝參數設計三、分流錐擴張角與塑料粘性有關.低粘性=30°~80°，高粘性=30°~60°.尖角半徑r=（0.5~2)mm.錐形部分長度L=(1.0~1.5)d0錐尖與柵板間距離L=10~20mm0.1ds.螺桿直徑2023/4/15編輯ppt37工藝參數設計四、機頭壓縮比壓縮比C___分流區(qū)支架出口處截面積與成型區(qū)環(huán)隙截面積之比.其值隨塑料粘度特性而異。對于高粘性塑料，取C=4~10；對于低粘性塑料，取C=3~6為宜.2023/4/15編輯ppt38四、擠管輔機塑料硬管擠出輔機一般由定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置等組成。2023/4/15編輯ppt39（冷卻）定型裝置定徑方法及其尺寸確定非常重要.1.定徑方法(外徑定徑內徑定徑)(1)壓縮空氣外定徑

此種方法僅適用于管徑大于350mm的聚氯乙烯管材，以及直徑大于90～110mm的聚烯烴管材。采用此種定型方法時，定型模與擠管機頭間須對中，并用法蘭連接，以防止內壓力脹開或撕裂管材。此外，在定型模與擠管機頭間，還應備有良好的絕熱措施，以確保生產正常進行.2023/4/15編輯ppt40定徑套的長度應保證一定厚度范圍內冷卻到玻璃化溫度以下,以保證管材一定的圓度。擠出速度越快，定徑套應越長。一般定徑套的長度是管材外徑的10倍，對于大口徑管材一般為3~5倍。定徑套內徑一般比管材外徑大0.7%~1.0%。充氣時，壓縮空氣的壓力為0.02~0.05MPa。注意：壓縮空氣要預熱，以防管材內壁粗糙。2023/4/15編輯ppt41(2)真空外定徑真空外定徑即真空吸附定徑，是管材生產的重要定徑方法。管材外觀質量好、尺寸精度高、壁厚均勻性好、產品內應力小。此種方法的主要優(yōu)點是，在管內無浮塞，只須維持大氣壓力即可。真空度一般要求在53～66kPa。真空孔徑在0.6～1.2mm范圍內選取，它與塑料粘性和管壁厚度有關。2023/4/15編輯ppt42真空定徑套與機頭相距約20~50mm，套內分為三段。真空定徑套的長度通常比其他類型的定徑套要長些。尤其適用于厚壁管材，但對直徑較大的管材不適用。2023/4/15編輯ppt43(3)內定徑內定徑是固定管材內徑尺寸的一種定徑方法。此種定徑方法特別適用于側向供料或直角擠管機頭。該定徑裝置定徑芯模與擠管芯模相連，在定型芯模內通入冷卻水。當管坯通過定徑芯模后，便獲得內徑尺寸準確、圓柱度較好的塑料管材。這種定型方法，現時很少使用，因為管材的標準化系列多以外徑為準。但內徑公差要求嚴格,

用于壓力輸送的管道，是這種定徑方法的唯一應用，同時內定徑管壁的內應力分布較合理.

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圖7-9壓空外定徑

1一芯模；2一壓縮空氣入口；3一口模；4一絕熱墊圈；

5一定徑套；6一冷卻水出口;7一塑料管材；8一繩索；

9一浮塞；11一冷卻水入口返回2023/4/15編輯ppt45

圖7-10真空外定徑

1一擠管機頭；2一入水口；3一真空定徑模；4一抽真空；5一出水口；6一空冷通道；7一冷卻空氣

返回2023/4/15編輯ppt46返回2023/4/15編輯ppt472.定徑套尺寸定徑套是定型模設計中的關鍵尺寸，設計合理與否對管材冷卻與定型影響極大。(1)定徑套長度是一個重要的設計參數。它取決于管材尺寸、塑料性能、管坯溫度、擠出速度、冷卻效率及熱傳導性能。據經驗，對直徑小于300mm的RPVC管材，其定徑套長度為管徑的3～6倍，且倍數隨管徑減小而增加。當管徑小于35mm時，定徑套長度可增至管徑的10倍。對于聚烯烴管材，定徑套長度為管徑的2～5倍．小直徑管子可大于5倍。對于內定徑的芯模長度，通常取為80～300mm，外徑通常比管材內徑大2％～4％，有利于管材內徑公差控制。2023/4/15編輯ppt48(2)定徑套直徑就外定徑而言，通常定徑套內徑比口模內徑大0.8％～1.2%為好。(3)定徑套錐度通常定徑套的出口直徑應比進口直徑略小，即帶有錐度。在定型過程中，管坯因冷卻而收縮，其收縮幅度隨冷卻水溫度、管子材料不同而異，其錐度應滿足此種變化的需要。使用帶錐度的定徑套，可使管子與定徑套內壁形成較大面接觸，從而保證管材的冷卻效果及其外觀質量。就內定徑的芯模而言，通常取6％～10％的軸向錐度為妥。

2023/4/15編輯ppt49(4)定徑套材料定徑套宜以導熱性良好的金屬材料制成。通常選用鋁合金較好，可用一般鋼材或無縫鋼管制成，內壁須鍍鉻處理，表面粗糙度達0.2m以下。定徑套與機頭口模之間應有絕熱圈，以確保生產操作正常進行。絕熱圈材料，以采用聚四氟乙烯較為理想。但使用布基酚醛塑料板，也有較好效果。2023/4/15編輯ppt50

管材的定徑：

聚烯烴管材的定徑：

*帶入口端水簾的定徑套（材質為特殊銅合金），適用于HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE、PP等。

*帶入口端水簾的蝶式定徑套前端有一封閉內室，管材通過這一區(qū)段時為全浸浴冷卻，特別適用于小直徑的管材擠出。

ＰＶＣ管材的定徑：

*入口端帶有預冷卻裝置的定徑套，適用于管材的高速擠出。

*在降低模具磨損和提高模具導熱效率之間取得了良好的平衡。

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真空定徑水箱：

*箱體由不銹鋼制造。

*高功率的水泵和特殊設計的噴淋頭帶來高效的噴淋冷卻。

*在定徑套區(qū)段設有密集和更強勁的噴淋頭布局。

*帶旁通管道的過濾單元改進了設備的穩(wěn)定期性并減低維護工作量

（因雜質而堵塞管路和噴頭）。

*具有高低水位控制裝置。

*縱向移動電機調節(jié)。

*上下左右可實現三維調整。

*由有機玻璃制造的上蓋便于隨時檢查箱體內部的情況。2023/4/15編輯ppt52冷卻裝置管子由冷卻定型裝置出來時，并沒有完全冷卻到室溫，如果不繼續(xù)冷卻，在其壁厚徑向方向存在的溫度梯度會使原來冷卻的表層溫度上升，引起變形，因此必須繼續(xù)冷卻，排除余熱。冷卻裝置就承擔了此項任務，使管子盡可能冷卻到室溫。2023/4/15編輯ppt53冷卻裝置一般有冷卻水槽和噴淋水箱兩種，對于薄壁管子有的用冷空氣冷卻.冷卻水槽一般分2～4段，長約2~3米。一般通入自來水或經過熱交換器的循環(huán)水作為冷卻介質。水多從最后一段水箱通入，使水流方向與管子運動方向相反,以使冷卻緩和,減少管子的內應力。水槽中水位應將管材完全浸沒。2023/4/15編輯ppt54冷卻水槽因上下層水溫不同，管材有可能彎曲；大管受浮力大，也易彎曲。冷卻長度與冷卻水溫、管子給定的溫度、管子的壁厚，牽引速度和塑料的種類有關，幾乎完全

憑經驗確定.一般要求冷卻后管子的平均溫度為30?C.結晶型聚合物冷卻水槽的長度一般為PVC的兩倍.2023/4/15編輯ppt55噴淋冷卻噴淋水管可有3~6根，均布管子周圍?？拷◤教滓欢藝娝纵^密。噴淋冷卻能提供強烈的冷卻效果，由于水噴到四周的管壁上，故克服了水槽冷卻因粘到管壁上的水層大大減少熱交換的缺點。該法適用于大直徑管材的冷卻.2023/4/15編輯ppt56牽引裝置給由機頭出來的已獲得初步形狀和尺寸的管子提供一定的牽引力和牽引速度，均勻地引出管材，并通過牽引速度調節(jié)管子的壁厚。牽引速度必須能在一定的范圍內進行無級平滑地變化.由于同一臺擠出機要擠出不同直徑的管材，故其速比范圍要寬一些，通常為1：10。牽引力也必須能保持恒定，不能有一推一拉的現象，否則也會在管材表面形成波紋。牽引裝置對管子的夾持力必須能調節(jié)。以使薄壁管材不產生永久變形，同時也能適應擠出大直徑管子時需要的大的牽引力。牽引裝置一般有橡膠帶式，滾輪式，履帶式.

2023/4/15編輯ppt57橡膠帶式牽引裝置：它由一條橡膠傳送帶和壓緊輥組成.用壓緊輥將管子壓到橡膠傳送帶上，靠二者之間的壓緊力所產生的摩擦力來牽引管材.壓緊力可以調節(jié)。這種形式的牽引裝置對直徑較大的管子的牽引力顯得不足，一般適于小直徑的管子和容易蹭破的以及容易壓塌的薄壁管子。由于其皮帶容易安裝和撤離，維護是容易的。

2023/4/15編輯ppt58滾輪式：這種裝置由2~5對上下牽引滾輪組成，下面的輪子為主動輪，上面的輪子為從動輪，可以上下調節(jié)。由于滾輪和管子之間是點或線接觸，往往牽引力不足。一般用來牽引管徑為100毫米以下的管子。主動輪多為鋼輪，從動輪外面包一層橡膠，2023/4/15編輯ppt59履帶式牽引裝置：它由兩條或多條單獨可調的履帶組成，均勻地安裝在管子的周圍。履帶上有一定數量的夾緊塊,它們都做成凹形或帶有一定角度,以增加施加徑向力的面積,減少管子