高速挤出机主要由挤出系统、传动系统和加热冷却系统等组成,其工作原理如下:
固体输送与物料加入
料斗进料:物料通常从料斗加入到挤出机的机筒内。料斗的设计要保证物料能够均匀、稳定地流入机筒,避免出现架桥、堵塞等现象。
螺杆输送:挤出机的核心部件螺杆在电机的驱动下进行高速旋转。螺杆上有特定的螺槽,随着螺杆的转动,物料在螺槽中被强制向前输送。在这个过程中,螺杆对物料产生轴向的推力,克服物料与机筒内壁以及物料内部的摩擦力,使物料不断向机头方向移动。
物料塑化
加热与摩擦生热:机筒外部通常设有加热装置,如电阻加热器,可将机筒加热到合适的温度,为物料的塑化提供热量。同时,物料在螺杆的推动下,在螺槽中不断地受到挤压、剪切和搅拌,产生大量的摩擦热。这两种热量来源共同作用,使物料逐渐升温并达到塑化状态。
塑化过程:物料在加热和剪切力的作用下,分子链之间的相互作用力逐渐减弱,由固体状态转变为具有一定流动性的粘流态。螺杆的特殊设计,如不同的螺距、螺深和螺纹形状等,可以增强对物料的混合和塑化效果,使物料的温度和性能更加均匀。
熔体泵送与压力建立
熔体输送:塑化好的物料形成熔体后,继续在螺杆的推动下向机头方向流动。螺杆的螺槽起到了熔体泵送的作用,将熔体以一定的流量和压力输送到机头。
压力建立:在熔体向机头流动的过程中,由于机头和模具的阻力,熔体的压力逐渐升高。适当的压力对于保证制品的质量和尺寸精度非常重要。压力可以使熔体更好地充满模具型腔,排出熔体中的气体,提高制品的密实度。
成型与冷却定型
成型:具有一定压力和温度的熔体通过机头和模具,获得所需的形状。模具的设计根据制品的要求而定,如管材、板材、薄膜等不同形状的制品需要使用不同的模具。
冷却定型:从模具挤出的成型制品温度较高,需要进行冷却定型。通过风冷、水冷等冷却方式,使制品迅速降温,使其形状固定下来,防止制品在重力或外力作用下变形。冷却速度和冷却均匀性对制品的性能和质量也有很大影响。