发布时间 : 星期三 文章注塑机结构及工作原理更新完毕开始阅读
③ 塑料在塑化过程中，所经过的热历程要比挤出长；
④ 螺杆在塑化和注射时，均要发生轴向位移，同时螺杆又处于时转时停的间歇式工作状态，因此形成了螺杆塑化过程的非稳定性。
（1） 螺杆
螺杆是塑化部件中的关键部件，和塑料直接接触，塑料通过螺槽的有效长度，经过很长的热历程，要经过3态（玻璃态、黏弹态、黏流态）的转变，螺杆各功能段的长度、几何形状、几何参数将直接影响塑料的输送效率和塑化质量，将最终影响注射成型周期和制品质量。
与挤出螺杆相比，注塑螺杆具有以下特点： ① 注射螺杆的长径比和压缩比比较小； ② 注射螺杆均化段的螺槽较深；
③ 注射螺杆的加料段较长，而均化段较短； ④ 注射螺杆的头部结构，具有特殊形式。
⑤ 注射螺杆工作时，塑化能力和熔体温度将随螺杆的轴向位移而改变。
（ⅰ）、螺杆的分类
注塑螺杆按其对塑料的适应性，可分为通用螺杆和特殊螺杆，通用螺杆又称常规螺杆，可加工大部分具有低、中黏度的热塑性塑料，结晶型和非结晶型的民用塑料和工程塑料，是螺杆最基本的形式，与其相应的还有特殊螺杆，是用来加工用普通螺杆难以加工的塑料；按螺杆结构及其几何形状特征，可分为常规螺杆和新型螺杆，常规螺杆又称为三段式螺杆，是螺杆的基本形式，新型螺杆形式则有很多种，如分离型螺杆、分流型螺杆、波状螺杆、无计量段螺杆等。
常规螺杆其螺纹有效长度通常分为加料段（输送段）、压缩段（塑化段）、计量段（均化段），根据塑料性质不同，可分为渐变型、突变型和通用型螺杆。
① ② ③
渐变型螺杆：压缩段较长，塑化时能量转换缓和，多用于PVC等热稳定性差的塑料。
突变型螺杆：压缩段较短，塑化时能量转换较剧烈，多用于聚烯烃、PA等结晶型塑料。
通用型螺杆：适应性比较强的通用型螺杆，可适应多种塑料的加工，避免更换螺杆频繁，有利于提高生产效率。 常规螺杆名段的长度如下：
螺杆类型 加料段（L1） 压缩段（L2） 均化段（L3） 渐变型 25~30% 50% 15~20%
突变型 65~70% 15~5% 20~25% 通用型 45~50% 20~30% 20~30%
（ⅱ）、螺杆的基本参数
螺杆的基本结构如图6所示，主要由有效螺纹长度L和尾部的连接部分组成。
图6 螺杆的基本结构
ds — 螺杆外径，螺杆直径直接影响塑化能力的大小，也就直接影响到理论注射容积的大小，因此，理论注射容积大的注塑机其螺杆直径也大。
L/ds — 螺杆长径比。L是螺杆螺纹部分的有效长度，螺杆长径比越大，说明螺纹长度越长，直接影响到物料在螺杆中的热历程，影响吸收能量的能力，而能量来源有两部分：一部分是料筒外部加热圈传给的，另一部分是螺杆转动时产生的摩擦热和剪切热，由外部机械能转化的，因此，L/ds直接影响到物料的熔化效果和熔体质量，但是如果L/ds太大，则传递扭矩加大，能量消耗增加。
L1—加料段长度。加料段又称输送段或进料段，为提高输送能力，螺槽表面一定要光洁，L1的长度应保证物料有足够的输送长度，因为过短的L1会导致物料过早的熔融，从而难以保证稳定压力的输送条件，也就难以保证螺杆以后各段的塑化质量和塑化能力。塑料在其自身重力作用下从料斗中滑进螺槽，螺杆旋转时，在料筒与螺槽组成的各推力面摩擦力的作用下，物料被压缩成密集的固体塞螺母，沿着螺纹方向做相对运动，在此段，塑料为固体状态，即玻璃态。
h1— 加料段的螺槽深度。h1深，则容纳物料多，提高了供料量和塑化能力，但会影响物料塑化效果及螺杆根部的剪切强度，一般h1≈（0.12～0.16）ds。
L3 — 熔融段长度。熔融段又称均化段或计量段，熔体在L3段的螺槽中得到进一步的均化，温度均匀，组分均匀，形成较好的熔体质量，L3长度有助于熔体在螺槽中的波动，有稳定压力的作用，使物料以均匀的料量从螺杆头部挤出，所以又称计量段。L3短时，有助于提高螺杆的塑化能力，一般L3=（4～5）ds。
h3 — 熔融段螺槽深度，h3小，螺槽浅，提高了塑料熔体的塑化效果，有利于熔体的均化，但h3过小会导致剪切速率过高，以及剪切热过大，引起分子链的降解，影响熔体质量，；反之，如果h3过大，由于预塑时，螺杆背压产生的回流作用增强，会降低塑化能力。
L2 — 塑化段（压缩段）螺纹长度。物料在此锥形空间内不断地受到压缩、剪切和混炼作用，物料从L2段入点开始，熔池不断地加大，到出点处熔池已占满全螺槽，物料完成从玻璃态经过黏弹态向黏流态的转变，即此段，塑料是处于颗粒与熔融体的共存状态。L2的长度会影响物料从玻璃态到黏流态的转化历程，太短会来不及转化，固料堵在L2段的末端形成很高的压力、扭矩或轴向力；太长则会增加螺杆的扭矩和不必要的消耗，一般L2=（6～8）ds。对于结晶型的塑料，物料熔点明显，熔融范围窄，L2可短些，一般为（3～4）ds，对于热敏性塑料，此段可长些。
S — 螺距，其大小影响螺旋角，从而影响螺槽的输送效率，一般S≈ds。
ε — 压缩比。ε=h1/h3，即加料段螺槽深度h1与熔融段螺槽深度h3之比。ε大，会增强剪切效果，但会减弱塑化能力，一般来讲，ε稍小一点为好，以有利于提高塑化能力和增加对物料的适应性，对于结晶型塑料，压缩比一般取2.6~3.0。对于低黏度热稳定性塑料，可选用高压缩比；而高黏度热敏性塑料，应选用低压缩比。
（2）螺杆头
在注射螺杆中，螺杆头的作用是：预塑时，能将塑化好的熔体放流到储料室中，而在高压注射时，又能有效地封闭螺杆头前部的熔体，防止倒流。
螺杆头分为两大类，带止逆环的和不带止逆环的，对于带止逆环的，预塑时，螺杆均化段的熔体将止逆环推开，通过与螺杆头形成的间隙，流入储料室中，注射时，螺杆头部的熔体压力形成推力，将止逆环退回流道封堵，防止回流。
表1 注射螺杆头形式与用途 形式 无 止 逆 环 型 钝 头 形 止 逆 型 止 逆 型 爪 形 销 钉 形 分 流 形
螺杆头部开有斜槽，适用于中、低粘度的塑料 结 构 图 特征与用途 螺杆头锥角较小或有螺纹，主要用于高粘度或热敏性塑料 尖 头 形 头部为“山”字形曲面，主要用于成型透明度要求高的PC、AS、PMMA等 塑料 止逆环为一光环，与螺杆有相对转动，适用于中、低黏度的塑料 环 形 止逆环内有爪，与螺杆无相对转动，可避免螺杆与环之间的熔料剪切过热，适 用于中、低粘度的塑料 螺杆头颈部钻有混炼销，适用于中、低粘度的塑料 对于有些高黏度物料如PMMA、PC、AC或者热稳定性差的物料PVC等，为减少剪切作用和物料的滞留时间，可不用止逆环，但这样的注射时会产生反流，延长保压时间。
对螺杆头的要求： ① 螺杆头要灵活、光洁；
② 止逆环与料筒配合间隙要适宜，即要防止熔体回流，又要灵活；
③ 既有足够的流通截面，又要保证止逆环端面有回程力，使在注射时快速封闭； ④ 结构上应拆装方便，便于清洗；
⑤ 螺杆头的螺纹与螺杆的螺纹方向相反，防止预塑时螺杆头松脱。
（3）料筒 （ⅰ）、料筒的结构
料筒是塑化部件的重要零件，内装螺杆外装加热圈，承受复合应力和热应力的作用，结构如图7：
图7 料筒结构
1-前料筒；2-电热圈；3-螺孔；4-加料口
螺孔3装热电偶，要与热电偶紧密地接触，防止虚浮，否则会影响温度测量精度。 （ⅱ）、加料口
加料口的结构形式直接影响进料效果和塑化部件的吃料能力，注塑机大多数靠料斗中物料的自重加料，常用的进料口截面形式如图8所示：对称形料口如图8（a），制造简单，但进料不利；现多用非对称形式，如图8（b）、8（c）所示，此种进料口由于物料与螺杆的接触角大，接触面积大，有利于提高进料效率，不易在料斗中开成架桥空穴。
图8 加料口结构形式图
（ⅲ）、料筒的壁厚
料筒壁厚要求有足够的强度和刚度，因为料筒内要承受熔料和气体压力，且料筒长径比很大，料筒要求有足够的热容量，所以料筒壁要有一定的厚度，否则难以保证温度的稳定性；但如果太厚，料筒笨重，浪费材料，热惯性大，升温慢，温度调节有较大的滞后现象。