CN106426864A - 一种快速无级调节管材壁厚的挤出成型方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种快速无级调节管材壁厚的挤出成型方法及装置。该装置芯棒及分流锥同心置于模头体及过渡模头体内腔，第一通气孔径向设置在支撑架外环；第二通气孔径向设置在过渡模头体中；第三通气孔轴向设置在分流锥的底部；第四通气孔轴向设置在芯棒中心；第二通气孔通过通气软管与空压机连接，高压压缩空气经上述通气通道顺序进入芯棒外表面和料坯内表面形成高压气垫，改变高压压缩空气的压力及流量来改变高压气垫的厚度，进而实现挤出管材壁厚的快速无级调节。本发明不需要更换芯棒而可无级快速调节挤出管材壁厚，可实现挤出管材壁厚快速、实时、无级调节，同时可有效提升挤出管材壁厚精度及内壁光洁度，增强管材环向力学性能。

Description

一种快速无级调节管材壁厚的挤出成型方法及装置
技术领域
本发明涉及高分子材料的挤出成型，特别是涉及一种不需要拆卸口模中芯模而快速调节挤出管材壁厚的挤出成型方法及装置；属于高分子材料加工机械设备技术领域。
背景技术
高分子材料管材广泛应用于日化、建筑、石油等行业，随着新材料技术的发展，高分子材料管材的种类、产量不断增加，同时对高分子材料管材的性能及尺寸精度提出了更高的要求。当前，高分子材料管材均是由塑化系统熔融并输送至口模与芯棒之间的环形间隙来加工成型，通常一套模具对应加工一种高分子材料及一种管材尺寸。然而，随着高分子材料管材应用的不断拓展，对于管材尺寸精度的要求越来越高，同时对于非标管材的需求量也逐年增大，当前这种一套模具对应一种管材的加工方式已经不能满足生产需求。
在口模位置设置的壁厚调节螺钉，一般只能调节管材壁厚的均匀性，而对于管材厚度的调节无能为力，现有的方法是通过更换口模和芯棒来调节管材壁厚。显而易见，这类调节方式存在很大的缺陷：首先，为了变化壁厚必须重新加工一套管材机头，更换模具必须要经历冷却——拆装——加热的过程，这就造成了时间、材料、能耗、人力的极大浪费；其次，重新换上新的机头后不可避免的要对口模和芯棒进行调整和修正，往往会造成模具表面的划伤，进而影响管材的表面质量；最后，更换机头这种方式只能实现一个尺寸到另一尺寸的跳跃式变化，不能实现在一个范围内的无级调整，特别是对管材壁厚精度要求较高的时候，需要反复试模，效率十分低下。因此，当前的高分子材料管材固定尺寸的加工方式极大的限制了高分子材料的生产应用，目前在高分子材料挤出管材生产领域亟需一种快速调节管材壁厚的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种不需要拆卸口模中的芯棒即可快速调整挤出管材壁厚的方法，用于高分子挤出管材加工过程中，在不需要更换芯棒的条件下实现方便快速地对管材壁厚进行无级调整，以满足生产过程中的需要与客户对产品的要求。
本发明的另一目的在于提供一种实现上述方法的快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置，提升管材的内表面质量，提升管材的力学性能，提升高分子材料管材的生产效率和质量。
本发明快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置主要由过渡模头体、模头体、分流锥、口模、芯棒、口模压环、紧压螺钉组成；所述过渡模头体外表面、分流锥支撑架、分流锥尾部中心均设有进气孔，保证过渡模头体外表面进气孔与分流锥支撑架进气孔，分流锥尾部中心孔密封连接；所述芯棒与分流锥螺纹紧固连接，并在芯棒中心开有进气孔，在芯棒尾端外表面设置三排若干数量的环状排列的排气口；所述口模设置于模头体尾端，所述口模压环与模头体尾端面螺钉紧固连接，保证口模轴向紧固；所述紧压螺钉置于模头体尾部外表面，用于调节口模环向位置。
本发明将高压压缩空气通入挤出模头芯棒与料坯之间形成高压气垫，可以通过控制高压压缩空气进气压力及流量，调节芯棒和管坯之间形成的压缩空气气垫的厚度，进而实现管坯的壁厚的可调节；增大压力及流量，气垫增厚，挤出管材壁厚减小，降低压力及流量，气垫减薄，挤出管材壁厚增加。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种快速无级调节管材壁厚的挤出成型方法：熔融塑料从挤出机螺杆头部被挤入由过渡模头体与分流锥构成的流道中，并通过分流锥的环形入口进入模头体和芯棒之间构成的流道中；口模和芯棒端部之间的空隙构成了挤出管材的初始壁厚，通过调节模头体上的紧压螺钉实现挤出管材壁厚均匀；当需要微调管材壁厚时，利用空气压缩机对气嘴进行充气，使压缩空气依次经通气软管、气嘴、过渡模头体上的第二通气孔、分流锥支撑架外环的第一通气孔、分流锥的底部的第三通气孔、芯棒内的第四通气孔、芯棒左端的排气口通入模头体内部芯棒和口模之间的间隙；通过调节进气压力及流量，控制在芯棒和管坯之间形成的压缩空气气垫的厚度，进而实现管材壁厚的无级实时调节；无须更换整根芯棒。
实现上述方法的快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置：包括过渡模头体、分流锥、气嘴、口模、口模压环、芯棒、紧压螺钉、模头体和加热圈；在轴向，过渡模头体的一端与挤出机连接，另一端与模头体连接；分流锥置于过渡模头体的内腔，分流锥为锥形结构，锥形尖端位于挤出机侧，锥形底端与芯棒连接；锥形底端设有支撑架外环，支撑架外环嵌入过渡模头体与模头体之间的环形槽中；分流锥锥形底端与过渡模头体沿圆周方向形成多个环形入口；模头体和过渡模头体外周设有加热圈；模头体与过渡模头体连接的相对端设有口模和口模压环；在径向，紧压螺钉穿过加热圈和模头体与口模连接，芯棒同心置于模头体内腔，第一通气孔径向设置在支撑架外环；第二通气孔径向设置在过渡模头体中；第三通气孔轴向设置在分流锥的底部；第四通气孔轴向设置在芯棒中心；第二通气孔、第一通气孔、第三通气孔和第四通气孔依次连通；第二通气孔与气嘴连接，气嘴通过通气软管与空压机连接；与分流锥连接的相对端的芯棒上沿圆周径向间隔设有多个排气口，排气口连通第四通气孔与芯棒和口模之间的间隙；芯棒顶端封闭。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述过渡模头体的一端与挤出机连接，另一端与模头体连接与模头体采用螺钉连接。
优选地，所述锥形底端的外螺纹轴与芯棒右端内螺纹孔通过螺纹连接。
优选地，所述排气口为三圈，从左到右分别为第一排气口、第二排气口和第三排气口；第一排气口、第二排气口和第三排气口沿芯棒轴向间隔设置；其中第一排气口和第二排气口的个数是第三排气口的个数的两倍。
优选地，所述第二通气孔与第一通气孔连接处，芯棒与分流锥底端外螺纹退刀槽之间设有耐高温的密封圈。
优选地，所述过渡模头体上的第二通气孔与分流锥支撑架外环上第一通气孔同心。
优选地，所述过渡模头体上第二通气孔设有内螺纹，与气嘴螺纹连接。
本发明在高分子材料挤出管材加工过程中，通入的高压压缩空气在芯棒与料坯之间形成均匀的气垫，提高压缩空气的压力与流量使得气垫增厚，可加工更大内径的管材，缩小管材壁厚；降低压缩空气的压力与流量，可加工更小内径的管材，提升管材壁厚；通过改变高压压缩空气的压力与流量，可实现压缩空气气垫厚度的无级调节，进而实现管材壁厚的无级实时调节。
本发明通过调节高压压缩空气的气压与流量可实现高分子材料管材壁厚的无级实时控制，与传统管材壁厚调节方法相比，具有以下优点：
1、本发明仅通过控制压缩空气的压力和流量即可实现高分子材料管材壁厚的快速无级实时调节，大幅节省了时间、人力、物力、能耗。
2、本发明通入压缩空气的压力和流量可实现精确控制，所以可大幅度提升高分子材料管材的壁厚精度。
3、本发明芯棒与料坯之间形成的均匀高压气垫可以大幅度的提升高分子材料管材内壁的表面质量和光洁度；同时由于管坯存在环向扩张，提升了高分子链结构的环向取向，可以在一定程度上提升管材的环向力学性能。
附图说明
图1为本发明快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置的结构示意图。
图2为图1的A-A向剖视图。
图中示出：过渡模头体1、分流锥2、支撑架外环3、第一通气孔4、第二通气孔5、气嘴6、通气软管7、密封圈8、口模9、口模压环10、第一排气口11、芯棒12、第二排气口13、第三排气口14、紧压螺钉15、第四通气孔16、模头体17、第三通气孔18、加热圈19、环形入口20、气垫21、管坯22。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图对本发明进行进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。
如图1所示，一种快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置，包括过渡模头体1、分流锥2、气嘴6、密封圈8、口模9、口模压环10、芯棒12、紧压螺钉15、模头体17和加热圈19。在轴向，过渡模头体1的一端与挤出机连接，另一端与模头体17采用螺钉连接；分流锥2置于过渡模头体1的内腔，分流锥2为锥形结构，锥形尖端位于挤出机侧，锥形底端的外螺纹轴与芯棒12右端内螺纹孔通过螺纹连接；锥形底端设有支撑架外环3，支撑架外环3嵌入过渡模头体1与模头体17之间的环形槽中；分流锥2锥形底端与过渡模头体1沿圆周方向形成多个环形入口20；模头体17和过渡模头体1外周设有加热圈19；模头体17与过渡模头体1连接的相对端设有口模9和口模压环10；口模压环10对口模9进行轴向紧固。在径向，紧压螺钉15穿过加热圈19和模头体17与口模9连接，在径向调节口模9的位置；芯棒12同心置于模头体17内腔，在芯棒12一端(图1的右端)开有内螺纹孔与分流锥2的底部外螺纹连接；第一通气孔4径向设置在支撑架外环3；第二通气孔5径向设置在过渡模头体1中；第三通气孔18轴向设置在分流锥2的底部；第四通气孔16轴向设置在芯棒12中心；第二通气孔5、第一通气孔4、第三通气孔18和第四通气孔16依次连通；第二通气孔5与气嘴6连接，气嘴6通过通气软管7与空压机连接；与分流锥2连接的相对端的芯棒12上沿圆周径向间隔设有多个排气口，排气口连通第四通气孔16与芯棒12和口模9之间的间隙；芯棒12左端封闭。优选排气口为三圈，从左到右分别为第一排气口11、第二排气口13和第三排气口14；第一排气口11、第二排气口13和第三排气口14沿芯棒12轴向间隔设置；其中第一排气口11和第二排气口13的个数是第三排气口14的个数的两倍；优选地，第二通气孔5与第一通气孔4连接处，芯棒12与分流锥2底端外螺纹退刀槽之间设有耐高温的密封圈8；过渡模头体1上的第二通气孔5与分流锥支撑架外环3上第一通气孔4同心；过渡模头体1上第二通气孔5设有内螺纹，与气嘴6螺纹连接。
在加工过程中，可通过调节模头体17上的紧压螺钉15，调节口模9与芯棒12之间的间隙，实现挤出管材的壁厚均匀；在需要对管材壁厚进行调整时，可以利用空气压缩机对气嘴6进行充气，使压缩空气依次经空压机、通气软管7、气嘴6、过渡模头体上的第二通气孔5、分流锥支撑架外环3的第一通气孔4、分流锥2的底部的第三通气孔18、芯棒内的第四通气孔16、芯棒左端第一排气口11、第二排气口13和第三排气口14通入模头体17内部芯棒12和口模9之间的间隙；路径如图1中黑色箭头所示。通入的高压压缩空气将在芯棒12内壁与管坯22之间形成均匀的气垫21，提高压缩空气的压力与流量使得气垫21增厚，可加工更大内径的管材，缩小管材壁厚；降低压缩空气的压力与流量，可加工更小内径的管材，提升管材壁厚；通过改变高压压缩空气的压力与流量，可实现压缩空气气垫厚度的无级调节，进而实现管材壁厚的无级实时调节。
本实施例的工作原理是：熔融塑料从挤出机螺杆头部被挤入由过渡模头体1与分流锥2构成的流道中，并通过分流锥2的环形入口20进入模头体17和芯棒12之间构成的流道中。口模9和芯棒12端部之间的空隙构成了挤出管材的初始壁厚，可通过调节模头体17上的紧压螺钉15实现挤出管材壁厚均匀。当需要微调管材壁厚时，可以利用空气压缩机对气嘴6进行充气，使压缩空气依次经通气软管7、气嘴6、过渡模头体上的第二通气孔5、分流锥支撑架外环3的第一通气孔4、分流锥2的底部的第三通气孔18、芯棒内的第四通气孔16、芯棒左端第一排气口11、第二排气口13和第三排气口14通入模头体17内部芯棒12和口模9之间的间隙。通过调节进气压力及流量，控制在芯棒12和管坯22之间形成的压缩空气气垫21的厚度，进而实现管材壁厚的无级实时调节，所以可以方便地调节管材壁厚，无须更换整根芯棒。通入压缩空气的压力和流量可实现精确控制，所以可大幅度提升高分子材料管材的壁厚精度。芯棒12与管坯22之间形成的均匀高压气垫21可以大幅度的提升高分子材料管材内壁的表面质量，光洁度显著提升；同时由于管坯22存在环向扩张，提升了高分子链结构的环向取向，可以在一定程度上提升管材的环向力学性能。

Claims (8)

1.一种快速无级调节管材壁厚的挤出成型方法，其特征在于：熔融塑料从挤出机螺杆头部被挤入由过渡模头体与分流锥构成的流道中，并通过分流锥的环形入口进入模头体和芯棒之间构成的流道中；口模和芯棒端部之间的空隙构成了挤出管材的初始壁厚，通过调节模头体上的紧压螺钉实现挤出管材壁厚均匀；当需要微调管材壁厚时，利用空气压缩机使压缩空气依次经通气软管、气嘴、过渡模头体上的第二通气孔、分流锥支撑架外环的第一通气孔、分流锥的底部的第三通气孔、芯棒内的第四通气孔、芯棒左端的排气口通入模头体内部芯棒和口模之间的间隙；通过调节进气压力及流量，控制在芯棒和管坯之间形成的压缩空气气垫的厚度，进而实现管材壁厚的无级实时调节。
2.实现权利要求1所述方法的快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置，其特征在于：包括过渡模头体、分流锥、气嘴、口模、口模压环、芯棒、紧压螺钉、模头体和加热圈；在轴向，过渡模头体的一端与挤出机连接，另一端与模头体连接；分流锥置于过渡模头体的内腔，分流锥为锥形结构，锥形尖端位于挤出机侧，锥形底端与芯棒连接；锥形底端设有支撑架外环，支撑架外环嵌入过渡模头体与模头体之间的环形槽中；分流锥锥形底端与过渡模头体沿圆周方向形成多个环形入口；模头体和过渡模头体外周设有加热圈；模头体与过渡模头体连接的相对端设有口模和口模压环；在径向，紧压螺钉穿过加热圈和模头体与口模连接，芯棒同心置于模头体内腔，第一通气孔径向设置在支撑架外环；第二通气孔径向设置在过渡模头体中；第三通气孔轴向设置在分流锥的底部；第四通气孔轴向设置在芯棒中心；第二通气孔、第一通气孔、第三通气孔和第四通气孔依次连通；第二通气孔与气嘴连接，气嘴通过通气软管与空压机连接；与分流锥连接的相对端的芯棒上沿圆周径向间隔设有多个排气口，排气口连通第四通气孔与芯棒和口模之间的间隙；芯棒顶端封闭。
3.根据权利要求2所述的快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置，其特征在于：所述过渡模头体的另一端与模头体采用螺钉连接。
4.根据权利要求2所述的快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置，其特征在于：所述锥形底端的外螺纹轴与芯棒右端内螺纹孔通过螺纹连接。
5.根据权利要求2所述的快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置，其特征在于：所述排气口为三圈，从左到右分别为第一排气口、第二排气口和第三排气口；第一排气口、第二排气口和第三排气口沿芯棒轴向间隔设置；其中第一排气口和第二排气口的个数是第三排气口的个数的两倍。
6.根据权利要求2所述的快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置，其特征在于：所述第二通气孔与第一通气孔连接处，以及芯棒与分流锥底端外螺纹退刀槽之间设有耐高温的密封圈。
7.根据权利要求2所述的快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置，其特征在于：所述过渡模头体上的第二通气孔与分流锥支撑架外环上第一通气孔同心。
8.根据权利要求2所述的快速无级调节管材壁厚的挤出成型装置，其特征在于：所述过渡模头体上第二通气孔设有内螺纹，与气嘴螺纹连接。
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