棒材挤出成型机头设计方案

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：为了获得紧密的实心棒，必须采取措施，增加机头压力。因此，要想挤出中心无空隙的棒材，机头与冷却定型模要设计连接为一个整体，中间用隔热垫圈隔离热传导。如挤出尼龙PA1010棒材时，定型套的内径要比制品外径大3.5%。棒材挤出机头设计主要参数有机头口模定型长度L、过渡角、收缩角。塑料棒材机头设计要求1）机头平直部分的长度为d，d为口模直径。1）棒材冷却定型模与挤出机头紧密相连，连接处要加隔热垫圈。

棒材机头和管材机头基本相同，没有太大差别，不同之处是没有芯棒，也不需要分流器，机头是实心的，料流阻力小。为了获得紧密的实心棒，必须采取措施，增加机头压力。

（1）补偿式挤棒机头设计补偿式挤棒机头如图7-1所示。

图7-1 补偿式挤棒机头

1—机头体 2—口模 3—螺栓 4—出水口 5—熔体区 6—固化区 7—冷却水槽水位 8—进水口 9—外套 10—定型套 11—隔热垫圈

因为有中心熔融区，棒材中心在定型模内不能完全固化。由于不能固化的熔融料在冷却定型过程中会产生收缩，因此需要不断地补充熔融物料，才能阻止棒材中心产生空隙。棒材出了冷却定型模后再经过冷却水箱浸没强冷，棒材才能完全固化成型。这样，就要求定型模进口处熔融料的压力要尽可能高些，同时中心熔体区的角度还不能大小。因此，要想挤出中心无空隙的棒材，机头与冷却定型模要设计连接为一个整体，中间用隔热垫圈隔离热传导。机头内的熔料流道腔表面要光滑成流线型，流道内分压缩角段、平直段、出料口的扩张角段三部分。进料端的熔料压缩角为30°～60°，压缩角段的长度为50～100mm。定型部位口模平直段的长度取（4～8）d，d为口模直径（d小时取大值，d大时取小值）。一般口模直径和制品的外径相等（当牵引制品的速度与熔料从口模挤出速度相等时）。机头出口处有一个锥形角度，约为45°，这个扩张角与定型套相连，并用隔热垫圈隔离传热，以使成型的棒中心熔料区得到快速补料。定型套的外夹套内通循环水冷却。为提高冷却降温效果，夹套内冷却水流道做成螺旋形。定型套内径尺寸要比制品外径略大些，具体大多少应根据制品的收缩率决定。如挤出尼龙PA1010棒材时，定型套的内径要比制品外径大3.5%。为了提高生产效率，可设计一个机头能一次挤出多根棒材。这时，为了确保每根棒材挤出速度一致，在每条棒材的流道上应加调节螺钉以阻流量。

（2）直通式挤棒机头设计图7-2所示为直通式挤棒机头。这种机头没有芯棒和分流器，机头阻力小。为了得到实心而又密实的棒材，必须加大机头的挤出压力，使棒材从口模挤出进入定型模时的压力达到12MPa。在设计中可采取以下措施。

1）减少机头平直段长度，以增加阻流作用和机头压力。一般取平直段直径为16～25mm，平直段长度为直径的8～12倍，直径大时取小值。

2）减小机头进口处的收缩角。收缩角一般为30°～40°，收缩部分长度约为50～100mm。

3）机头出口处的扩张角一般为45°，这样有利于棒材中心区快速补料。出口处的直径与定型套直径大小相同。如果用同一台机器生产不同直径的棒材，设计时只变动出口的喇叭口直径和平直部分直径就可以了。

棒材挤出机头设计主要参数有机头口模定型长度L、过渡角、收缩角。如果设计不当，棒材成品尺寸和外观质量都会受到影响。

（3）分流梭式挤棒机头设计当挤出热敏性塑料，如PVC棒材时，可选用分流梭式挤棒机头，如图7-3所示。这种机头结构类似挤管机头，不同之处是用分流梭代替了分流支架和芯棒两个零件。它的优点是内部机头压力较大，受热面积大，流道内部容积小，可防止熔料降解，有利于热敏性PVC材料生产成型。它口模设计有调节螺栓，可调节出口压力达到平稳均匀。

图7-2 直通式挤棒机头

1—口模 2—机头扩大部分 3—加热圈 4—机头收缩部分 5—温度计插孔 6—过滤板 7—机头法兰 8—挤出机法兰 9—螺杆 10—料筒

图7-3 分流梭式挤棒机头

1—连接套 2—机头体 3—分流梭 4—调节螺钉 5—并紧螺母 6—口模 7—加长流道套

（4）叠板式挤棒机头设计在挤出非圆形棒材，如方形棒材时，须选用叠板式挤棒机头，如图7-4所示。因挤出这类棒材时，流道中心部位与周边棱角处流速相差很大，挤出后制品周边（四边）中心部位膨胀大，四角膨胀小，所以都采用有棱角的棒材机头设计。为得到所需断面形状，应根据流道长度、塑料制品品种、挤出温度、挤出压力进行口模设计。因为试模过程中要修模，且都是修口模，采用叠块式模板有利于修整口模。

图7-4 叠板式挤棒机头

1—机头体板 2—收敛板 3—口模板 4—圆柱销 5—紧固螺钉

（5）发泡挤棒机头设计中心发泡挤棒机头如图7-5所示。

图7-5 中心发泡挤棒机头

1—内芯 2—外芯 3—机头体 4—隔热垫圈 5—冷却定型套

在中心发泡挤棒机头中，有两种塑料挤入机头。在“A”端口挤入不发泡的塑料，在外芯模2与机头体3的作用下挤出管状料，并在冷却定型作用下成型。在“B”端口挤入发泡塑料，该料挤在内芯模1与外芯模2之间的管状流道中。脱离内芯模后的熔料迅速发泡将管状流道的中间充满，并与“A”端口的挤出料贴合，再经过冷却定型，就形成了中心发泡的塑料棒材。为使“B”种塑料不在机头体内发泡，内芯模中心部位要设置冷却控制系统。

（6）塑料棒材机头设计要求

1）机头平直部分的长度为（4～12）d，d为口模直径。直径小时取大值，直径大时取小值。

2）进口处的压缩角为30°～60°，压缩角段长度为50～100mm。

3）流道出口处为喇叭形，便于棒材中心熔融区快速补料，出口扩张角为45°。

4）机头结构应尽量紧凑合理，装卸方便。

5）合理设计加热装置。

6）流道内呈流线型，光滑无死点或停滞区。

7）机头零件具有足够的强度和刚度。

8）机头与冷却定型模相连，中间用聚四氟乙烯隔热垫圈隔开，以阻止热传导。

（7）棒材冷却定型模与管材定型模的区别。

1）棒材冷却定型模与挤出机头紧密相连，连接处要加隔热垫圈。

2）棒材冷却定型模的夹层不设置抽真空装置，全部通冷水冷却。