簡介
中文名：螺桿
外文名：screw
螺桿工作原理：螺桿是指裝在擠出機或注塑機料筒內可以轉動且帶有螺槽的金屬桿。螺桿是擠出成型輸送固體塑膠、塑化塑膠和輸送熔體的部件。通過螺桿的轉動,料桶內的塑膠才能移動，得到增壓和摩擦熱。塑膠進入料斗後，與螺桿接觸的塑膠被螺桿咬住，隨著螺桿的鏇轉被螺紋強制地向機頭方向推進。塑膠沿螺桿前移，經歷了溫度、壓力、黏度甚至化學結構的變化，這種變化再螺桿的各段是不一樣的，流動情況也是比較複雜的。
單螺桿參數
1、螺桿直徑：通常指螺紋的外徑，這是螺桿的基本參數之一，是擠出成型機規格大小的表征，我國擠出成型機螺桿直徑已經系列化，如25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80等。
2、長涇比：螺桿的有效長度和螺桿直徑之比（L/D）。這裡的有效長度是指與塑膠接觸部分的長度，這是擠出成型機性能指標的主要參數之一，同時也是擠出成型機型號的表征之一，我國螺桿長涇比葉標準化、系列化，如20、25、26、28、30等。長涇比大的螺桿，能夠改善塑膠的溫度分布，有利於塑膠的混合與塑化，並能減少漏流和逆流，提高擠出機的生產能力，其適應性強，能用於多種塑膠的擠出成型。隨長涇比增加，自由端撓曲下垂，易引起料筒跟螺桿之間摩擦，增大了功率的消耗。
3、螺桿分段：通常分三段，加料段（L1）、壓縮段（L2）和計量段（L3）。加料段作用是壓實塑膠，並輸送固體塑膠，長度約為2D-10D；壓縮段是熔化固體塑膠，長度為螺桿有效長度的25%~50%，壓縮段開始處的一個螺距螺槽的容積與計量段一個螺距螺槽容積之比稱為幾何壓縮比（ε）；計量段是使熔體進一步塑化均勻，並使料流定量、定壓地從機頭流道均勻擠出，長度約為4D~7D。
4、其它參數
1)螺鏇升角一般採用螺紋導程與螺桿直徑相等這樣螺鏇升角為17°42’
2)螺槽深度（h1---加料段槽深和h3---均化段槽深），一般先確定h3再確定h1。h3對擠出機產量、質量均有較大影響。
3)螺棱寬度e太小使的漏流量增加，削弱螺棱強度，降低產量；太大增加動力消耗，有局部過熱危險，一般是螺桿直徑的10%。
4)螺桿與料筒的間隙δ，間隙太大漏流量增加，太小易擋膛，我國專業標準已作明確規定。
5)螺紋頭數一般單頭螺紋，也有雙頭和更多頭
6)螺桿頭部形狀常見平頭、尖頭、球型、扇形體、椎體等
雙螺桿參數
1）雙螺桿類型
按兩根螺桿軸線的幾何角度分：平行型雙螺桿和錐形雙螺桿。
平行型雙螺桿分分嚙合式和精密嚙合式。
按相對鏇轉方向可分：同向鏇轉和反向鏇轉。
按上述方法，雙螺桿擠出機分類如下
①緊密嚙合同向鏇轉式平行（CICO）雙螺桿擠出機
②緊密自潔同向鏇轉式平行（CSCO）雙螺桿擠出機
③緊密嚙合異向鏇轉式平行（CICT）雙螺桿擠出機
④非嚙合式反向鏇轉式平行（NOCT）雙螺桿擠出機
⑤錐形雙螺桿擠出機
兩根錐形螺桿在料筒中互相嚙合、異向鏇轉，一根螺桿的螺棱頂部與另一根螺桿根部有合理間隙。由於異向鏇轉，一根螺桿上物料螺鏇前進的道路被另一根螺桿堵死，物料只能在螺紋的推動下，通過各部分間隙軸向前進。當物料通過兩根螺桿之間的徑向間隙時，所受的攪拌和剪下十分強烈，因而塑化均勻。
錐形雙螺桿壓縮比由螺槽從深到淺而形成，也有螺桿外徑從大到小而形成，因而壓縮比相當大，物料在料桶內塑化更充分，更均勻，保證了製品的質量，在此前體下，可以提高轉速獲得更高擠出量。
螺桿職能
①輸送固體當塑膠進入擠出機的螺槽立即就被壓實行程固體塞，並以恆定的速度移動。固體塞的移動是受螺桿、料筒表面之間的摩擦力控制。若塑膠與螺桿之間的摩擦力為fs，塑膠與機筒之間的摩擦力為fb，若fs＜fb則塑膠沿螺棱方向前進，以其分量沿螺桿軸向前進；若fs≥fb則塑膠就隨著螺桿轉動，不能沿軸向方向前進，也就是說擠出機不出料。
②熔化塑膠塑膠再擠出機中熔融所需的熱量，一方面是料筒外部加熱器傳遞的熱量；另一方面，是塑膠與機筒之間摩擦及塑膠相互間摩擦產生了大量的熱量。
③輸送熔體已熔化了的塑膠在熔體區的螺槽中，由複雜的流動狀態分解成四種流動狀態：正流（拖曳流動）、橫流（環流）、逆流（倒流或者壓力流動）和漏流。
對材質的要求
由擠出過程可知，螺桿是在高溫、一定腐蝕、強烈磨損、大扭矩下工作的，因此，螺桿必須：
1）耐高溫，高溫下不變形；
2）耐磨損，壽命長；
3）耐腐蝕，物料具有腐蝕性；
4）高強度，可承受大扭矩，高轉速；
5）具有良好的切削加工性能；
6）熱處理後殘餘應力小，熱變形小等。
常用材料
目前我國常用的螺桿材料以下
合金結構鋼：40Cr、38CrMoAl，高溫合金等。
1）優質碳素結構鋼：45#，加工性能好，但耐磨耐腐蝕性能差。熱處理：調質HB220—270，高頻淬火HRC45--48。
2）合金結構鋼：
40Cr，性能優於45號鋼，但往往要鍍上一層鉻，以提高其耐腐蝕耐磨損的能力。但對鍍鉻層要求較高，鍍層太薄易於磨損，太厚則易剝落。熱處理：調質HB220—270，鍍硬鉻HRC>55。
42CrMo，淬火加電鍍處理，淬火硬度HRC48~52,鍍硬鉻HRC>55,這種材料淬火後易電鍍，鍍層牢靠。
38CrMoAl，氮化鋼，熱處理後高耐磨、高疲勞強度和較高的強度，綜合性能比較優異，套用比較廣泛。氮化層深0．5—0．65mm，氮化硬度達1100~1200HV。若配合鎳基碳化鎢合金粉末一起使用，性能更好。但這種材料抵抗酸性腐蝕的能力低。
3）合金工具鋼：
SKD61(H13）淬火處理，硬度50~55HRC，熱處理變形小。表面可滲氮氮化處理，使加工出來的產品具有更好的耐磨性；表面電鍍鉻處理，單邊層深3絲，可提高其耐腐蝕耐磨損的能力。
4）不鏽鋼：
9Cr18MoV、9Cr18Mo,淬火處理，硬度:退火小於等於269HB;淬火回火後大於等於58HRC，具有耐磨耐腐蝕性能，常用於酸性介質的塑膠中。
5）其他材料
高溫合金材料優於其它材料，該材料不用鍍層，主要用於注塑機生無鹵螺桿，該材料抗氧化耐腐蝕性能高，熱處理HRC55~60.
鎳合金材料C-276，用於氟塑膠製品，此材料抗酸腐蝕能力強。
螺桿用途
多用於塑膠成型設備，如塑膠型材擠出機，注塑機等。螺桿和機筒是塑膠成型設備的核心部件。是加熱擠出塑化的部分，是塑膠機械的核心。
新型螺桿
①分離型螺桿副螺紋的外徑較主螺紋小，熔融的物料越過副螺紋進入熔態區域。由於主、副螺紋的螺鏇升角不一樣，按軸向來計，固態區域由寬至窄，而熔態區域由窄至寬。熔融的過程固態和熔態相分離，有效地避免了固體床破碎而引起的波動。部份未完全熔融的小顆粒越過副螺紋與料缸間的間隙時，受到高剪下而熔融，熔融速率改善。此外，副螺紋的增加，加大了物料與螺桿間的傳導面積，從而提高了熔融速率。押出波動的改善和熔融速率的提高，使得我們可以提高螺桿轉速，從而在保證押出物質量的前提條件下，提高押出量產，這就是分離型螺桿的本質所在。
②屏障型螺桿當物料進入進口料槽後,由於前端封閉,在後邊繼續進料的力的推動下,只能越過較大間隙棱面進入出料槽內,然後從出料槽前端出口進入成型模具。在這個熔料移動過程中,沒有塑化好的較大顆粒狀熔料,不能通過棱面與機筒內徑間的間隙,在屏障段的進料槽內受繼續進料推力影響和前端封閉阻力作用,而形成鏇轉渦流,進一步得到塑化,待成為無無顆粒的熔融料時,才能通過較大間隙的棱面,進入出料槽後被擠出。
③往復移動式螺桿螺桿上螺紋是不連續的，螺紋每轉一圈中斷n次。料筒是剖分式，可打開可快速清理物料，料筒內表面安裝n排捏合銷，捏合銷可以調節、更換，帶孔的銷釘可以裝感測器。螺桿芯部可以加熱和冷卻，料筒也可以加熱和冷卻。該機還有徹底的混合。捏合和自潔作用。工作原理：螺桿再連續鏇轉的同時還按一定規律做軸嚮往復運動（相對），這使得物料的運動較為複雜，料筒上的固定銷如同第二根螺桿，起到對螺桿的清掃、對物料的輸送、對物料進行分布和分散等作用，物料的混合主要在軸向而不在周向。
④銷釘螺桿螺桿的主體部分是普通的螺桿，銷釘可設定在螺桿的熔融段或計量段的螺槽內或計量段末無螺槽的光滑圓柱形表面。銷釘按一定的排列方式設定，可疏密程度不等，數量不等。圓柱形的銷釘是將銷釘裝配到螺桿的孔中形成的；方形或菱形銷釘是直接在螺桿上銑銷形成的。如果這些銷釘是在設定在熔融區，銷釘可將固體床打碎，破壞兩相流動，把固、液相攪在一起，使末溶固相碎塊與已容物料的接觸面積加大，促進熔融。如果銷釘是設定在熔體輸送區，則其主要作用是分割料流，增加界面，改變料流的方向，使流束重新排列。多次分流、匯合，改變流動方向，使熔體組分與溫度均化。
⑤混煉段均為設定在普通螺桿均化段末端的向內開槽結構，其外徑與螺桿外徑相等。溝槽分為若干組，每組之間是物料的匯合區。物料被溝槽分割，到匯合區匯會，再分割、匯合，其原理是銷釘式類似的。
⑥排氣式螺桿排氣式螺桿相當於有兩根普通螺桿串聯而成，兩根螺桿之間的一段螺紋螺槽深度比其他段都深，該段稱為排氣段，在排氣處的料筒上有一排氣口。工作原理：塑膠經過第一階螺桿的加料段、壓縮段混合後達到基本塑化狀態，從第一計量段進入排氣段，因排氣段螺槽突然變深，料的壓力驟降到零或以下，物料中原有的氣體或者氣化揮發物就會釋放出來，使的基本塑化的熔融塑膠膨脹起泡，在螺桿的攪拌及剪下下，氣泡破裂並從物料中脫出後在排氣口被排出，脫除了氣體及揮發物的塑膠繼續通過第二壓縮段和第二計量段擠出。
磨損原因
1、每種塑膠，都有一個理想塑化的加工溫度範圍，應該控制料筒加工溫度，使之接近這個溫度範圍。粒狀塑膠從料斗進入料筒，首先會到達加料段，在加料段必然會出現乾性磨擦，當這些塑膠受熱不足，熔融不均時，很易造成料筒內壁及螺桿表面磨損增大。同樣，在壓縮段和均化段，如果塑膠的熔融狀態紊亂不均，也會造成磨損增快。
2、轉速應調校得當。由於部分塑膠加有強化劑，如玻璃纖維、礦物質或其他填充料。這些物質對金屬材質的磨擦力往往比熔融塑膠的大得多。在注塑這些塑膠時，如果用高的轉速成，則在提高對塑膠的剪下力的同時，亦將令強化相應地產生更多被撕碎的纖維，被撕碎的纖維含有鋒利末端，令磨損力大為增加。無機礦物質在金屬表面高速滑行時，其刮削作用也不小。所以轉速不宜調得太高。
3、螺桿在機筒內轉動，物料與二者的摩擦，使螺桿與機筒的工作表面逐漸磨損：螺桿直徑逐漸縮小，機筒的內孔直徑逐漸加大。這樣，螺桿與機筒的配合直徑間隙，隨著二者的逐漸磨損而一點點地加大。可是，由於機筒前面機頭和分流板的阻力沒有改變，這就增加了被擠塑物料前進時的漏流量，即物料從直徑間隙處向進料方向流動量增加。結果使塑膠機械生產量下降。這種現象又使物料在機筒內停留時間增加，造成物料分解。如果是聚氯乙烯，分解產生的氯化氫氣體加強了對螺桿和機筒的腐蝕。
4、物料中如有碳酸鈣和玻璃纖維等填充料，能加快螺桿和機筒的磨損。
5、由於物料沒有塑化均勻，或是有金屬異物混入料中，使螺桿轉動扭矩力突然增加，這種扭矩超出螺桿的強度極限，使螺桿扭斷。這是一種非常規事故損壞。
維護注意事項
1、螺桿未達到預調溫度時，切勿啟動機器。
2、防止金屬碎片及雜物落入料斗，若加工回收料，便需加上磁性料斗以防止鐵屑等進入料筒。
3、使用防涎時要確定料筒內塑膠完全熔融，以免螺桿後退時損壞傳動系統零件。
4、使用新塑膠時，應把螺桿的余料清洗乾淨。
5、當熔融塑膠溫度正常但又不斷發現熔融塑膠出現黑點或變色時，應檢查膠螺.
6、在加工時，儘量使物料塑化均勻，不要讓金屬異物混入料中，減少螺桿轉動扭矩力。
