?單螺桿擠出機的工作原理基于螺桿在密閉機筒內的旋轉運動，通過機械擠壓、加熱熔融和剪切塑化三個核心過程，將固態塑料原料轉化為均勻的熔融態，并連續穩定地擠出成型。以下是其工作原理的詳細分步解析：
原料投入
固態塑料顆粒（如PP、PE、PVC等）通過料斗進入機筒，落入螺桿的螺槽中。螺桿的旋轉方向（通常為順時針）將物料沿螺槽向前推送。
壓實過程
螺桿的螺紋深度逐漸變淺（從喂料段到壓縮段），物料在螺槽中被壓縮，密度增大，排出內部空氣。
機筒內壁與螺桿表面形成封閉空間，物料被強制向前輸送，避免回流。
關鍵作用
建立穩定的物料輸送通道，為后續熔融階段提供連續原料供應。
初步排除物料中的水分和揮發性氣體（如低分子量添加劑）。
二、熔融塑化階段：加熱與剪切的協同作用
加熱系統啟動
機筒外部配備加熱圈（電加熱或熱油循環加熱），通過熱傳導將熱量傳遞至物料。
溫度分區控制：機筒通常分為3-5個加熱區（如喂料區、壓縮區、計量區、均化區），各區溫度獨立設定（例如PVC加工時，喂料區120-140℃，壓縮區160-180℃）。
剪切塑化
機械剪切：螺桿旋轉時，物料與機筒內壁、螺桿表面產生摩擦力，同時物料層間因速度差異發生相對滑動，形成剪切應力。
熱剪切：剪切產生的機械能轉化為熱能，加速物料熔融。例如，螺桿轉速從60轉/分鐘提高到120轉/分鐘時，剪切熱可貢獻總加熱量的30%-50%。
熔融過程
物料從固態逐漸轉變為粘流態，形成“熔池”（即完全熔融的區域）。
未熔融的固體床（固態物料）與熔池共存，隨著螺桿旋轉，固體床逐漸縮小直至完全消失。
三、均化排氣階段：熔體的均勻化與氣體排除
熔體均化
熔體進入螺桿的均化段（計量段），螺槽深度進一步變淺，螺桿對熔體施加高壓，使其通過狹窄間隙時受到強烈剪切和混合。
效果：消除熔體中的溫度梯度和成分差異，確保熔體均勻性（如溫度波動≤±2℃，密度波動≤±1%）。
排氣設計
機筒上開設排氣口（通常位于壓縮段與均化段之間），連接真空泵。
熔體中的殘留氣體（如水分、低沸點添加劑）在減壓條件下膨脹逸出，通過排氣口被抽走。
關鍵參數：排氣區真空度需維持在-0.06至-0.09MPa，以徹底排除氣體。
四、擠出成型階段：熔體的壓力建立與穩定擠出
壓力建立
熔體通過機頭（模具）時，螺桿繼續旋轉對熔體施加推力，同時機頭口模的狹窄通道產生阻力，使熔體壓力升高（通常達10-30MPa）。
壓力作用：確保熔體充分填充模具型腔，避免制品出現空洞或表面缺陷。
穩定擠出
螺桿的連續旋轉和機頭的恒定阻力形成穩定的壓力-流量關系，使熔體以恒定速度從口模擠出。
擠出速度可通過調整螺桿轉速或機頭壓力控制（例如，螺桿轉速每增加10轉/分鐘，擠出量提升約5%-8%）。
冷卻定型
擠出的熔體（如管材、片材）通過冷卻裝置（水槽、風冷環）迅速降溫，固化定型為最終制品。
冷卻速度需與擠出速度匹配，避免制品因冷卻不足而變形或收縮。
五、關鍵參數對工作原理的影響
螺桿結構
長徑比（L/D）：長徑比越大，熔融和均化效果越好，但能耗增加（例如L/D=25的螺桿比L/D=15的塑化效率提高20%）。
壓縮比：壓縮比（螺槽深度比）影響固體床的壓縮程度，通常為1.5-3.0，高壓縮比適合高填充物料（如加碳酸鈣的PP）。
溫度控制
溫度過高會導致物料降解（如PVC超過200℃會分解），溫度過低則熔融不充分（如PE需達到160℃以上才能完全熔融）。
螺桿轉速
轉速過低（<60轉/分鐘）導致生產效率低下，轉速過高（>180轉/分鐘）可能引發熔體破裂（表面粗糙）或設備振動。
六、典型應用場景示例
PP管材擠出：螺桿轉速100轉/分鐘，機筒溫度180-220℃，擠出速度5m/min，制品壁厚均勻性±0.1mm。
PVC型材生產：采用雙螺桿擠出機（單螺桿亦可），螺桿長徑比25，壓縮比2.0，排氣區真空度-0.08MPa，確保型材無氣泡。
改性造粒：螺桿均化段設計為屏障型螺桿，強化混合效果，使填充劑（如玻璃纖維）分散均勻度達95%以上。