螺桿-活塞式注塑

螺桿的結(jié)構(gòu)將直接影響到這些作用的程度。普通注塑螺桿結(jié)構(gòu)，也有為了提高塑化質(zhì)量設(shè)計(jì)成分離型螺桿,屏障型螺桿或分流型螺桿。料筒的結(jié)構(gòu)其實(shí)就是一根中間開了下料口的圓管。在塑料的塑化過程中，其前進(jìn)和混合的動(dòng)力都是來源于螺桿和料筒的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)塑料在螺桿螺槽中的不同形態(tài)，一般把螺桿分為三段:固體輸送段(也叫加料段)、熔融段(也叫壓縮段)、均化段(也稱計(jì)量段)。

(1)塑化成型基本原理

塑料通過轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿的輸送作用，不斷向前運(yùn)動(dòng)。塑料在這種運(yùn)動(dòng)過程中，經(jīng)歷了料筒的加熱、螺桿摩擦熱及剪切熱的共同作用，逐步受熱軟化，最后成為熔體(即處于熔融粘流狀態(tài))。熔體在螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)下被推至螺桿頭部并儲(chǔ)存在料筒前端的區(qū)域(即存料區(qū))，存料區(qū)中的熔體具有一定的壓力，熔體壓力作用于螺桿上推動(dòng)螺桿往后退，螺桿能否后退及后退的速度的大小，取決于螺桿后退時(shí)所要克服的各阻力的大小(如摩擦阻力、注射油缸內(nèi)工作油的回泄阻力即注射油缸的背壓，也稱螺桿背壓等)。由于注塑螺桿在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)還有向后的直線運(yùn)動(dòng)，將塑化這一過程變得更為復(fù)雜，當(dāng)前還沒有成熟的理論可以描述這一過程，很多的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來自于經(jīng)驗(yàn)。

(2)螺桿基本結(jié)構(gòu)名稱術(shù)語與相關(guān)功能

加料段:加料段是由加料區(qū)(又稱冷卻料斗區(qū))、固體輸送區(qū)以及一個(gè)過渡的遲滯區(qū)所組成，其職能主要是對(duì)塑料進(jìn)行壓實(shí)和輸送，此段的工作過程如下:

塑料自加入料斗進(jìn)入螺桿以后，在旋轉(zhuǎn)著的螺桿的作用下，通過機(jī)筒內(nèi)壁和螺桿表面的摩擦作用向前輸送和壓實(shí)。一般地，塑料在加料段是呈固態(tài)向前輸送的。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，通常在接近加料段的末端，由于強(qiáng)烈的摩擦熱的作用，與機(jī)筒內(nèi)壁相接觸的塑料已達(dá)到粘流態(tài)溫度，開始熔融，而出現(xiàn)一個(gè)過渡區(qū)。

壓縮段:

此段的作用是使塑料進(jìn)一步壓實(shí)和塑化，使包圍在塑料內(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。這一段的螺槽應(yīng)該是壓縮型的。其工作過程如下:

當(dāng)塑料從加料段進(jìn)入熔融段后，隨著塑料的繼續(xù)向前輸送，并由于螺桿螺槽的逐漸變淺，以及過濾網(wǎng)、分流板和機(jī)頭的阻礙作用，塑料逐漸形成高壓，并進(jìn)一步被壓實(shí)。與此同時(shí)，物料受到來自機(jī)筒的外部加熱和螺桿與機(jī)筒的強(qiáng)烈攪拌、混合和剪切等作用，塑料溫度不斷升高，熔融塑料(稱為液相或熔池)量不斷增加，而未熔融的固態(tài)塑料(稱為固相或固體床)則不斷減少。至熔融段末端，塑料全部或大部分熔融而轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)。

均化段:

塑料進(jìn)入計(jì)量段后將進(jìn)一步塑化和均勻化，并使之定壓、定量和定溫。

均化段越長(zhǎng)，塑化效果越好。

均化段的槽深，對(duì)螺桿的塑化速度，有直接關(guān)系。

槽深比:

加料段槽深/均化段槽深

槽深比對(duì)塑化質(zhì)量、溫度控制有直接的影響。

槽深比大，塑化質(zhì)量好，但不適合高粘度和易分解的原料。

長(zhǎng)徑比:

(加料段長(zhǎng)度+壓縮段長(zhǎng)度+均化段長(zhǎng)度)/螺桿直徑。

長(zhǎng)徑比大，有利于塑料塑化的質(zhì)量和穩(wěn)定，但不適合一些高粘度和易分解的原料。

混煉頭:

在螺桿頭部提高塑化效果的裝置，對(duì)提高混色有一定作用，但不適合高粘度的和易分解的原料。

副螺紋:

附加螺紋，副螺距與主螺紋不同，主要用于提高塑化效果。同時(shí)，副螺紋對(duì)于部分原料，還可以提高塑化速度。

(3)螺桿、料筒組件的基本名稱術(shù)語與相關(guān)功能

1、噴嘴

2、高強(qiáng)度內(nèi)六角螺釘

3、前機(jī)筒(噴嘴法蘭)

4、料筒

5、螺桿頭

6、止逆環(huán)

7、推力環(huán)

8、螺桿

料筒:主要功能是保證原料的輸送。輸送的基本原理，是依靠料筒內(nèi)壁的摩擦力進(jìn)行原料輸送的。料筒內(nèi)壁光潔度過高，原料將無法向前輸送，因此，為提高加料段的輸送效率，在注射料筒的加料段也有開槽的結(jié)構(gòu)。

分流梭(過膠頭):

分流梭是裝在螺桿前端形狀象魚雷體的零件。分流梭在塑料塑化時(shí)的作用主要是分流混合塑料熔體，使熔體進(jìn)一步混練均勻。同時(shí)分流梭還有在塑化時(shí)限定止逆環(huán)位置的作用。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)混煉作用，建議在250噸以上鎖模力注塑機(jī)上采用屏障型混煉結(jié)構(gòu)。的分流梭。不僅可以提高制品顏色的均勻程度，也使制品的機(jī)械強(qiáng)度更高。

止逆環(huán)(過膠圈):

用來防止注射時(shí)熔料回泄，屬于易于磨損的零件。止逆環(huán)的作用就是止逆。在工作時(shí)，止逆環(huán)止逆墊圈(過膠墊圈)接觸形成一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)，阻止塑料熔體泄漏止逆環(huán)工作原理。

一臺(tái)注塑機(jī)注塑制品重量的精密程度與止逆環(huán)止逆動(dòng)作的快慢關(guān)系很大。而一個(gè)止逆環(huán)動(dòng)作反應(yīng)的快慢，是由它的止逆動(dòng)作行程、密封壓合時(shí)間，離開分流梭時(shí)間等因素決定的。我們?cè)?jīng)試過多種止逆環(huán)結(jié)構(gòu)和零件參數(shù)，最后才通過實(shí)驗(yàn)確定最優(yōu)化的止逆面參數(shù)、止逆環(huán)與分流梭貼合參數(shù)、止逆環(huán)與機(jī)筒間隙參數(shù)等?？梢詫?shí)現(xiàn)高精密注射量控制。

通常有兩種結(jié)構(gòu)，爪式:螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)式:螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)或少量轉(zhuǎn)動(dòng)。

射嘴:

射嘴是聯(lián)接料筒和模具的過渡部分。注射時(shí)，料筒內(nèi)的熔料在螺桿的推動(dòng)下，以高壓和快速流經(jīng)射嘴注入模具。因此射嘴的結(jié)構(gòu)形式、噴孔大小以及制造精度將影響熔料的壓力和溫度損失，射程遠(yuǎn)近、補(bǔ)縮作用的優(yōu)劣以及是否產(chǎn)生"流涎"現(xiàn)象等。目前使用的噴嘴種類繁多，且都有其適用范圍，這里只討論用得最多三種。

(1)直通式射嘴這種射嘴呈短管狀，熔料流經(jīng)這種噴嘴時(shí)壓力和熱量損失都很小，而且不易產(chǎn)生滯料和分解，所以其外部一般都不附設(shè)加熱裝置。但是由于射嘴體較短，伸進(jìn)定模板孔中的長(zhǎng)度受到限制，因此所用模具的主流道較長(zhǎng)。為彌補(bǔ)這種缺陷而加大射嘴的長(zhǎng)度，成為直通式射嘴的一種改進(jìn)型式，又稱為延伸式射嘴。這種射嘴必須添設(shè)加熱設(shè)置。為了濾掉熔料中的固體雜質(zhì)，射嘴中也可加設(shè)過濾網(wǎng)。以上兩種射嘴適用于加工高粘度的塑料，加工低粘度塑料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。

(2)自鎖式射嘴注射過程中，為了防止熔料的流涎或回縮，需要對(duì)射嘴通道實(shí)行暫時(shí)封鎖而采用自鎖式射嘴。自鎖式射嘴中以彈簧式和針閥式最廣泛，這種射嘴是依靠彈簧壓合射嘴體內(nèi)的閥芯實(shí)現(xiàn)自鎖的。注射時(shí)，閥芯受熔料的高壓而被頂開，熔型遂向模具射出。熔膠時(shí)，閥芯在彈簧作用下復(fù)位而自鎖。其優(yōu)點(diǎn)是能有效地杜絕注射低粘度塑料時(shí)的"流涎"現(xiàn)象，使用方便，自鎖效果顯著。但是，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，注射壓力損失大，射程較短，補(bǔ)縮作用小，對(duì)彈簧的要求高。

(3)杠桿針閥式射嘴這種噴嘴與自鎖式射嘴一樣，也是在注射過程中對(duì)射嘴通道實(shí)行暫時(shí)啟閉的一種，它是用外在液壓系統(tǒng)通過杠桿來控制聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)啟閉閥芯的。使用時(shí)可根據(jù)需要使操縱的液壓系統(tǒng)準(zhǔn)確及時(shí)地開啟閥芯，具有使用方便，自鎖可靠，壓力損失小，計(jì)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。此外，它不使用彈簧，所以，沒有更換彈簧之慮，主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。

注射時(shí)，塑料熔體在螺桿的推動(dòng)下，以極高的剪切速度流經(jīng)射嘴而進(jìn)入模腔。在這種高速剪切作用下，熔體溫度快速升高。特別是對(duì)于粘度較高的PVC、PP-R、PMMA、PC、高抗沖擊ABS等，過小的射嘴孔直徑會(huì)造成塑料的高溫分解。而對(duì)于充模困難的薄壁精密制品，則宜用射程較遠(yuǎn)的射嘴，對(duì)于厚壁制品則需要補(bǔ)塑作用好的射嘴。另外，對(duì)于某些熔體粘度很低的塑料(如PA等)，需要使用具有防流涎功能的自鎖射嘴。

在許多機(jī)器上，除了針對(duì)一般粘度的通用型射嘴，還有自鎖射嘴、PVC射嘴、PMMA射嘴等特殊射嘴可供選用，如果需要，也可以提供射程較遠(yuǎn)的針對(duì)薄壁制品的專用射嘴。

法蘭:

法蘭是連接射嘴與機(jī)筒的零件?在塑料的塑化注射過程中只起通道的作用。如果法蘭與射嘴或法蘭與機(jī)筒的結(jié)合面出現(xiàn)較大的間隙或槽，則會(huì)因塑料在間隙或槽中滯留時(shí)間過長(zhǎng)分解而出現(xiàn)制品黑點(diǎn)。

加料斗:

加料斗是儲(chǔ)存塑料原料的部件，也有的在加料斗上加上發(fā)熱和吹風(fēng)裝置做成干燥料斗。加料斗的形狀一般是下部圓錐形與上部圓筒形。圓錐形的錐面斜度對(duì)于不同粒度、不同顆粒形狀、顆粒之間摩擦系數(shù)和粘結(jié)系數(shù)不同的塑料部有不同的最佳值，否則不是浪費(fèi)了加料斗的儲(chǔ)料量就是出現(xiàn)加料不暢或根本不下料的"架橋"或"漏斗成管"現(xiàn)象。

引起"架橋"現(xiàn)象的原因是因?yàn)樗芰项w粒之間在圓錐小口處形成能支撐在其上方的物料的開然橋，對(duì)于顆粒較大以及形狀不規(guī)則的再生料比較容易發(fā)生。"漏斗成管"是因?yàn)橥铝鞯念w粒不足以拉動(dòng)其相鄰的顆粒一起流動(dòng)，這往往在塑料粒度較小時(shí)發(fā)生。一般的解決方法是在加料斗上裝振動(dòng)裝置或減小圓錐斜度。如果機(jī)筒上熱量傳遞到加料斗使加料斗溫度過高，塑料粒表面軟化或粘結(jié)成塊，更容易形成"架橋"或阻塞。