培训资料电线押出工艺学(编辑修改稿)

培训资料电线押出工艺学(编辑修改稿)内容摘要：

螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。 （ 1） 螺杆： 是挤塑机的最主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率，由高强度耐腐蚀的合金钢制成。 （ 2） 机筒： 是一金属圆筒，一般用耐热、耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐蚀的合金钢或内衬合金钢的复合钢管制成。 机筒与螺杆配合，实现对塑料的粉碎、软化、熔融、塑化、 排气和压实，并向成型系统连续均匀输送胶料。 一般机筒的长度为其直径的 15～ 30 倍，以使塑料得到充分加热和充分塑化为原则。 （ 3） 料斗 ：料斗底部装有截断装置，以便调整和切断料流，料斗的侧面装有视孔和标定计量装置。 （ 4） 机头和模具： 机头由合金钢内套和碳素钢外套构成，机头内装有成型模具。 机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，均匀平稳的导入模套中，并赋予塑料以必要的成型压力。 塑料在机筒内塑化压实，经多孔滤板沿一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具，模芯模套适当配合，形成截面不断减小的环形空隙，使塑料熔体在芯线的 周围形成连续密实的管状包覆层。 为保证机头内塑料流道合理，消除积存塑料的死角，往往安置有分流套筒，为消除塑料挤出时压力波动，也有设置均压环的。 机头上还装有模具校正和调整的装置，便于调整和校正模芯和模套的同心度。 挤塑机按照机头料流方向和螺杆中心线的夹角，将机头分成斜角机头（夹角 120o）和直角机头。 机头的外壳是用螺栓固定在机身上，机头内的模具有模芯坐，并用螺帽固定在机头进线端口，模芯座的前面装 电线押出工艺学 第 15 页 作者： daibo 有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用于通过芯线；在机头前部装有均压环，用于均衡压力；挤包成型部分由模套座和模套组成，模套 的位置可由螺栓通过支撑来调节，以调整模套对模芯的相对位置，便于调节挤包层厚度的均匀性。 机头外部装有加热装置和测温装置。 传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。 加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。 （ 1） 现在挤塑机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各部分。 加热装置由外部加热筒内的塑料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。 （ 2） 冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。 具体说是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。 机筒冷却分为水冷与风冷两种，一般中小型挤塑机采用 风冷比较合适，大型则多采用水冷或两种形式结合冷却；螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送率，稳定出胶量，同时提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了加强对固体物料的输送作用，防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动部分正常工作。 二、 辅助设备 塑料挤出机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。 挤出机 组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同。 如还有切断器、吹干器、印字装置等。 校直装置： 塑料挤出废品类型中最常见的一种是偏心，而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏心的重要原因之一。 在护套挤出中，护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。 因此，各种挤塑机组中的校直装置是必不可少。 校直装置的主要型式有：滚筒式（分为水平式和垂直式）；滑轮式（分为单滑轮和滑轮组）；绞轮式，兼起拖动、校直、稳定张力等多种作用；压轮式（分为水平式和垂直式）等。 预热装置： 缆芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的。 对于绝缘层，尤其是薄层绝 缘，不能允许气孔的存在，线芯在挤包前通过高温预热可以彻底清除表面的水份、油污。 对于护套挤出来讲，其主要作用在于烘干缆芯，防止由于潮气（或绕包垫层的湿气）的作用使护套中出现气孔的可能。 预热还可防止挤 电线押出工艺学 第 16 页 作者： daibo 出中塑料因骤冷而残留内压力的作用。 在挤塑料过程中，预热可消除冷线进入高温机头，在模口处与塑胶接触时形成的悬殊温差，避免塑胶温度的波动而导致挤出压力的波动，从而稳定挤出量，保证挤出质量。 挤塑机组中均采用电加热线芯预热装置，要求有足够的容量并保证升温迅速，使线芯预热和缆芯烘干效率高。 预热温度受放线速度的制约，一般与机头 温度相仿即可。 冷却装置：成型的塑料挤包层在离开机头后，应立即进行冷却定型，否则会在重力的作用下发生变形。 冷却的方式通常采用水冷却，并根据水温不同，分为急冷和缓冷。 急冷就是冷水直接冷却，急冷对塑料挤包层定型有利，但对结晶高聚物而言，因骤热冷却，易在挤包层组织内部残留内应力，导致使用过程中产生龟裂，一般 PVC 塑胶层采用急冷。 缓冷则是为了减少制品的内应力，在冷却水槽中分段放置不同温度的水，使制品逐渐降温定型，对 PE、 PP 的挤出就采用缓冷进行，即经过热水、温水、冷水三段冷却。 三、 控制系统 塑料挤出机的控制系统包括加 热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。 其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。 挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制，以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线控制。 1. 挤塑机主机的温度控制 电线电缆绝缘和护套的塑料挤出 是根据热塑性塑料变形特性，使之处于粘流态进行的。 除了要求螺杆和机筒外部加热，传到塑料使之融化挤出，还要考虑螺杆挤出塑料时其本身的发热，因此要求主机的温度应从整体来考虑，既要考虑加热器加热的开与关，又要考虑螺杆的挤出热量外溢的因素予以冷却，要有有效的冷却设施。 并要求正确合理的确定测量元件热电偶的位置和安装方法，能从控温仪表读数准确反映主机各段的实际温度。 以及要求温控仪表的精度与系统配合好，使整个主机温度控制系统的波动稳定度达到各种塑料的挤出温度的要求。 电线押出工艺学 第 17 页 作者： daibo 2. 挤塑机的压力控制 为了反映机头的挤出情况，需要检测挤出时 的机头压力，由于国产挤塑机没有机头压力传感器，一般是对螺杆挤出后推力的测量替代机头压力的测量，螺杆负荷表（电流表或电压表）能正确反映挤出压力的大小。 挤出压力的波动，也是引起挤出质量不稳的重要因素之一，挤出压力的波动与挤出温度、冷却装置的使用，连续运转时间的长短等因素密切相关。 当发生异常现象时，能排除的迅速排除，必须重新组织生产的则应果断停机，不但可以避免废品的增多，更能预防事故的发生。 通过检测的压力表读数，就可以知道塑料在挤出时的压力状态，一般取后推力极限值报警控制。 3. 螺杆转速的控制 螺杆转速的调节与稳定是 主机传动的重要工艺要求之一。 螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度，正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产，对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时，可供使用的调速范围要大。 而且对转速的稳定性要求高，因为转速的波动将导致挤出量的波动，影响挤出质量，所以在牵引线速度没有变化情况下，就会造成线缆外径的变化。 同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化，螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来，挤出时应密切观察，确保优质高产。 4. 外径的控制 如上所述为了保证制品线缆外径的尺寸，除要求控制线芯（缆芯）的尺寸公 差外，在挤出温度、螺杆转速、牵引装置线速度等方面应有所控制保证，而外径的测量控制则综合反映上述控制的精度和水平。 在挤塑机组设备中，特别是高速挤塑生产线上，应配用在线外径检测仪，随时对线缆外径进行检测，并且将超差信号反馈以调整牵引或螺杆的转速，纠正外径超差。 5. 收卷要求的张力控制 为了保证不同线速下的收线，从空盘到满盘工作的恒张力要求，希望收排线装置有贮线张力调整机构，或在电气上考虑恒线速度系统和恒张力系统的收卷等等。 6. 整机的电气自动化控制 这是实现高速挤出生产线应具备的工艺控制要求，主要是：开机温度联锁；工作 压力保护与联锁；挤出、牵引两大部件传动的比例同步控制；收线与牵引的同步控制；外径在线检测与反馈控制；根据各种不 电线押出工艺学 第 18 页 作者： daibo 同需要组成部件的单机与整机跟踪的控制。 第二节塑料挤出机螺杆 螺杆是挤塑机主机挤压系统的关键部件之一，它不仅起输送塑料的作用，同时对塑料的挤压、塑化、成型的难易也起着极其重要的作用，所以合理选用螺杆结构和参数是获得理想的产品质量和产量的重要环节。 一、 螺杆的类型 为适应不同塑料加工的需要，螺杆的型式有很多种，常见的有以下几种：渐变型（等距不等深），渐变型（等深不等距），突变型，鱼雷头型等。 1. 螺杆的选择 螺杆型式的选用主要根据塑料的物理性能及挤塑机的生产技术规范来确定。 （ 1） 非结晶型聚合物的软化是在一个比较宽的温度内完成的，一般选用等距渐变螺杆。 结晶型聚合物熔融的温度范围比较窄，一般选用等距突变螺杆。 （ 2） 在小型挤塑机上，如φ 45 挤塑机螺杆采用的是等距不等深的全螺纹型式，螺杆的长径比较小，主要用于挤出小截面的绝缘层和护套层，挤出速度较快。 （ 3） 中型螺杆采用等距而螺纹深度渐变的全螺纹型式，它的长径比比小型螺杆大些，螺纹的节距相等，从根部起由浅到深。 螺纹端部的螺纹较深，根部的螺纹较浅，这样塑料挤出量较多，又不影响螺杆强度， 挤出速度快，塑料塑化好，是一般中小型挤塑机生产绝缘层和护套层的理想螺杆。 （ 4） 大型螺杆直径一般在 150mm 以上，如φ 150、φ 200、φ 250 挤塑机。 大型螺杆采用两种型式，一是等距不等深，如φ 150、φ 200 挤塑机；二是螺杆分三段，即等距等深、等距不等深、不等距不等深，如φ 250 挤塑机，压缩比在 2～ 3 之间，长径比在 15： 1 左右，主要用于生产大截面的电线电缆绝缘层和护套层。 二、 螺杆的主要参数 螺杆的主要参数有直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽宽度、螺槽深度、螺旋角、螺杆与机筒之间的间隙等，这些参数对挤塑工艺和性能有很 大影响。 电线押出工艺学 第 19 页 作者： daibo 1. 螺杆直径 Ds 螺杆直径即螺纹的外径，挤塑机的生产能力（挤塑量）近似与螺杆直径的平方成正比，在其它条件相同时，螺杆直径少许增大，将引起挤出量的显著增加，其影响甚至比螺杆转数的提高对挤出量的影响还大。 故常用螺杆直径来表征挤塑机规格大小的技术参数。 2. 螺杆长径比 L/Ds 螺杆工作部分长度 L 与螺杆直径 Ds 之比称为长径比，在其它条件一定时（如螺杆直径），增大长径比就意味着增加螺杆的长度。 L/Ds 值大，温度分布合理有利于塑料的混合和塑化，此时塑料在机筒中受热的时间也较长，塑料的塑化将充分、更均匀。 从而提高机塑质 量。 如果在塑化质量要求不变的前提下，长径比增大后，螺杆的转速可提高，从而增加了塑料的挤出量。 但是，选择过大的长径比，螺杆消耗的功率将相应增大，而且螺杆和机筒的加工和装配鸡难度增加；螺杆弯曲的可能性也会增加，将会引起螺杆与机筒内壁的刮磨，降低使用寿命。 另外，对于热敏性塑料，过大的长径比因停留时间长而热分解，影响塑料的塑化和挤出质量。 因此，在充分利用长径比加大后的优点，选取时要根据加工塑料的物理性能和对产品的挤塑质量要求而定。 3. 压缩比ε 亦称为螺杆的几何压缩比，是螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积 之比。 它是由塑料的物理压缩比――即制品的密度与进料的表现密度之比来决定的。 使挤塑机压缩比较大，目的是为了使颗粒状塑料能充分塑化、压实。 加工塑料的种类不同时，压缩比的选择也应不同。 按压缩比来分，螺杆的型式可分为三种：等距不等深、等深不等距、不等深不等距。 其中等距不等深是最常用的一种，这种螺杆加工容易，塑料与机筒的接触面积大，传热效果好。 4. 螺旋升角θ 即螺纹与螺杆横断面的夹角。 螺旋角太大保证不了塑化时间，降低螺杆的塑化质量，太小则螺纹密，螺槽容积减小，影响挤出量。 对于送料段，。