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挤出机设置(螺杆设计和温控)实战分享

日期:2019-07-29 

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摘要:本文通过对挤出机的设计研究,使得不同设备之问的差异减小,产品稳定性提高。


一、前言


目前在整个粉末涂料行业,各个企业对于粉末涂料工艺的研究不多,也只有一些大企业会投于研究。我们也是在2013年以后才开始成立工艺部门,经过近5年的沉淀,才形成方向性的研究。

大家都认为有了配方就有了一切,但经我们研究研究发现,配方就像产品的躯体,而工艺就像产品的灵魂,好的配方+好的工艺二好的质量,这也是为什么高尖端的产品掌握在一些大的企业的原因。同时也是一些大的企业产品稳定的原因之一。


在日常工作中您遇到过这些问题吗:


同一产品昨天生产OK,今天再也不能复现。


同一产品换了一对新的螺杆/螺筒,产能反而下降了。


突然间工厂出现大面缩孔。


……


其实这些都和工艺过程控制,挤出机设置(螺杆设计和温控)等有所关联。


二、挤出机


1)螺杆,挤出机的主要部件,关系到设备的混炼效果和产能,直接影响产品质量因素之一。


2)温控系统,影响产品光泽和纹理大小,根据经验螺杆直径越大,温度对产品影响越小。


3)螺筒,螺筒与螺杆之间的间隙影响产能和产品的分散效果。


4)电机与螺杆芯轴,制约设备产能的因素之一。


一般来说,电机和螺杆芯轴是配套使用的,电机和螺杆芯轴能承受的扭力不匹配会影响芯轴的使用寿命,但过小的电机,又会影响挤出机的设计产能(小马拉大车)。在实际生产过程中,往往我们的实际产能都是低于设计产能的,而螺筒和温控系统一般都是固定的,在生产过程中变动的可能性不大。唯一可变更的就是螺杆。


2.1挤出机螺杆


2.1.1螺杆分类


(1).按照螺杆根数可以分为单螺杆、双螺杆、三螺杆、多螺杆


(2).双螺杆又可以分为平行双螺杆和锥形双螺杆


(3).双螺杆按照旋转方向又可以分为同向和异向


(4).按照啮合方式可以分为全啮合、非啮合、部分啮合


(5).全啮合又可以分为共辘和非共辆


(6).按照螺槽结构特点可以分为等深螺杆和非等深螺


(7).按照机筒结构可以分排气的不排气的


(8).按照加料方式可以分为一次喂料和多次喂料,也可以分为计量喂料和饥饿喂料


(9).按照螺杆应用场合可以分普通螺杆和二阶螺杆或多阶螺杆


(10).按照应用目的分混合型螺杆、输送型螺杆、反应挤出型螺杆等


目前国内大多数厂家使用的是高速同向全啮合共扼平行双螺杆挤出机。


2.1.2螺杆部件及功能


(1).螺纹块也称输送螺纹块,在作业中起到输送物料的作用,配合加料口设计决定设备产能的因素之一。通常下料口位置不超过3个螺纹槽导程。

(2).角度块,在作业中起到降低扭矩缓冲螺杆压力同时对产品分散混合的作用。


(3).直角块,在作业中起到均质分布混合的作用


(4).螺杆芯轴与电机


螺杆的芯轴、联轴器、AB轴能承受的扭力和电机的最大扭力应该是相同的。


2.1.3产能&螺杆设计


(1).产能设计


进料口设计:进料口有效面积通常影响进料量,这是因为原料要通过自由落体落到螺杆上再通过螺纹螺杆带走,与此同时螺纹螺杆也在通过内应力将物料压实,多余的空气通过进料口排出。

送料螺纹:送料段螺纹导程的大小关系到螺杆的输送能力和螺杆所需承受的扭力。


(2).螺杆设计


通常送料段,最长是螺杆直径的7-9倍,过长影响产品的分散,过短会导致产能下降。熔融分散区为4-8倍,分布区约为螺杆直径的15-23倍。

2.2实例


通常我们实验室和生产螺杆是不能完全匹配的,(图一)就算一样设计的螺杆,也不一定能做出来一样的产品(图二)


我们用2.1.3的设计改变喂料口的孔径和导程,使其两套螺杆的比例接近;并在磨粉时控制粒径一致;共进行了30组砂纹产品测试看匹配度(一般情况下砂纹的光泽匹配度最低)

1)误差标准:≤3°


2)结果:

由上面数据可以看到,重新设计后的挤出机设计,能使在不改变其他条件下,使得大小设备做出来的产品品质相接近。


三、结论


通过控制螺杆设计可以大幅提高不同设备的匹配程度,可降低因不同设备造成的品质差异,不会因为产品线的切换导致产品异常,从而保证产品品质的稳定。


来源:老虎粉末


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