螺杆的功能及选型

螺杆的功能及选型

螺杆是塑化装置的重要组件，配合料筒，加热装置。注射机构，及旋转驱动机构，

组合而成一个完整的注塑单元。

螺杆的主要功能是负责对塑料的输送，融化及混练。

输送的关键是速度的快慢，及平稳有序（速度稳定），无滞留状况。

融化的关键是均匀，不要部份过热，部份未完全融溶。

混练与融化有点类似，但更指的是混合能力，包括加色母，色粉，及其它添加

物的混合均匀能力。

另外是配合材料特性上的个别设计，及排气能力，耐磨耗能力，耐腐蚀能力等。

螺杆的设计都是在以上的功能需求上做配合。

螺杆的适用关键：

一：螺杆设计：长径比，压缩比，压缩段长度比，槽深度，螺纹型式等。

1，长径比是指螺杆有效长度与直径的比值。代表塑料在螺杆里的热履历或

滞留时间。长径比大，代表塑料在螺杆里的吸热过程长，反之则短。

需要长径比大的场合主要有出料量大，高混练，及低剪切力需求的材料（如PET）一般的热可塑性材料，长径比在18 ~ 26之间，较多在20左右。

热固性材料较短，一般在15以下，海天的在12倍左右。

2，压缩比是指进料段与计量段的螺槽深度比。压缩比越大，塑料受到的挤压

力就越大，产生的剪切热也越大。对热敏性低的材料可帮助加热及混练，

但热敏性高的材料会导致过热，甚至分解。

一般热塑性材料，压缩比在2 ~ 3 之间较合适。

3，压缩段长度比是指压缩段的长度与螺杆有效长度的比值，这主要是与材料

从固态变化到软粘态，再到粘流态的过程有关。也就是材料从固态变化到

融溶状态的中间过程。这个过程跟据材料的特性会有所不同。一般来说，

结晶性材料的变化较快，尤其是PA，所以尼龙要急变型螺杆（10% ~ 15%）。

而非结晶性材料的变化较慢，例如PMMA，所以PMMA的压缩段要较长

（可达50%）。而一般的通用型螺杆约20% ~ 30%。

压缩段太短会使材料来不及转化，而形成堵塞，产生高压，导致过热烧焦。

太长会形成空洞，混入气体，导致射胶不稳，有气纹等。

4，槽深是指螺顶到螺底的高度。一般以进料段（h1）来定深度，而一般的进料段深度约为螺杆直径的12% ~ 16%之间，计量段的深度是跟据进料段，以压缩比来定。槽深越大，出料量越大，但混练较不均匀，螺杆所需的扭力大，而且螺杆的强度变小等。

5，螺纹型式是指螺杆螺纹的设计，主要的功能是引导塑料的流动方向。有单螺纹，双螺纹，变距----等。跟据材料别，现今有各式各样的不同设计。

二：材料：关系到螺杆的磨耗，腐蚀，强度，耐用度等。

常用的钢材有氮化钢（38铬钼铝），镀铬钢（SCM440），

高碳钢（SKD全硬钢），不锈钢，双合金，粉末冶金钢等。

三，加工：尺寸要与设计一致，真直度，表面光洁度，热处理质量，镀层质量等。

尺寸在螺杆的每一个位置都是很重要的，外径大了，与料筒的间隙变小，引起摩擦力增加，排气不好。外径小了，与料筒的间隙变大，引起回流大，换料慢等。

真直度（弯曲）不良会引起局部摩擦增加，局部过热，加快磨损等。

表面光洁度不好会引起原料局部过热，有残料，产品产生气纹，黑纹，换料

困难等。

四，直径：关系到注塑量的匹配是否合适（用料量）

直径的概念有两种：一是同一台机器不同直径的螺杆，一是不同型号机器上的不同直径螺杆。

直径越大，注塑量越大，每模用料量比例就越小，注塑行程越小越不好控制。

原料在料筒里的停留时间越长，对热敏性高的原料不利。

直径小则预塑时间长，甚至会来不及融化等，但精度容易控制。

小型机一般的选用标准是每分钟的注射量相当于机器的最大注塑量。

在同一台机器上的不同直径螺杆，除了注塑重量不同外，还要考虑有注射压力不同，注射速率不同，长径比不同，所需的扭力不同等问题的综合考虑。

* 根据常用塑料注射压力范围，选择螺杆直径

一般加工精度低流动性好的低密度如聚乙烯（PE）、聚酰胺（PA）之类的塑料，注射压力可选小于或等于70-80MPa；加工中等粘度的塑料如改性聚苯乙烯（PS），聚碳酸酯（PC）等，形状一般但有一定的精度要求的制品，注射压力选100-140MPa；加工高粘度工程塑料如聚砜（PSU）、聚苯醚（PPO）之类之类等，薄壁长流程，厚度不均和精度要求严格的制品，注射压力大约在140-170MPa;加工优质精密微型制品时，注射压力可用到230-250 MPa甚至更高。

五，注塑工艺：

这里指的注塑工艺是料筒的温度控制及螺杆转速与背压的控制。

跟据不同的原料，不同的用料量，温度设定会有所不同。一般操作者会忽略用料量的不同。因为用料量不同，原料在料筒的停留时间会不同，受热的情况也不同，所以温度设定要考虑用料量及停留时间。

螺杆转速与储料时间，周期时间及摩擦力有关，一般较理想是储料时间占冷却时间的90%。储料时间太长会延长周期，太短则浪费能源及影响质量。

背压大小与原料的融溶与混练有关，太小可能储料量不稳定，混练不好，融溶不均匀，排气不好等。太大可能产生原料过热，储料时间变长，甚至扭力不够。

六，螺杆保养：

理论上任何机构在使用过程当中，都是需要保养的，螺杆也不例外。

很多人没有保养螺杆的习惯，这是不太正确的。

螺杆在使用一段时间后，在螺杆的表面，会堆上一层杂质，在生产过程中，

这些杂质偶而会被带走，混在注塑原料当中，而使产品上有杂质（黑点）

如果情况严重，就必需将螺杆拆下做抛光保养，以确保产品良好。尤其是

透明制品。

螺杆质量较好的，可能需要保养的周期就可越长。

七，海天的螺杆配置：（公司会跟据实际情况做更动）

1，标准螺杆：

60W ~ 470W ：氮化双棱螺杆

530W ~ 2400WA ：镀铬变距螺杆

2400WB以上：氮化单棱螺杆

A：氮化双棱螺杆：

结构:螺杆计量段有双螺棱

特点:通用性强,比原单混炼螺杆下料速度快

缺点:大型机一般不配双棱螺杆(塑化质量差点)，混色能力一般

适用范围：ABS、PS、HDPE、LDPE、POM、AS、PP、PBT等热塑性塑料