設定温度

擠出各項工藝温度指標具體設定如下：

給料段：185℃，依據擠出機剪切性能和擠出量大小而定，確保顯示温度>180℃；

壓縮段：180℃；

熔融段：180℃：

計量段：170℃~180℃，依據擠出機剪切性能和擠出量大小而定，確保顯示温度≤185℃。必要時可採用螺桿温度、給料速度等方法分別進行調節；

機頭温度： 185℃：

口模温度：190℃~200℃，視型材截面成型與壁厚情況，進行對應調整。 ^[1] 

根據各個加熱段具體職能，塑料擠出大致可分為加温、恆温、保温等三個區域。加温與恆温主要在擠出機內，以排氣孔為界，劃分為兩個相對獨立又相互關聯的部分，保温區過程由合流芯、口模等部分構成。塑料擠出有兩種熱源，一種是電加熱器提供的外熱，一種是由雙螺桿剪切、壓延和摩擦作用產生的內熱。兩種熱源在擠出的不同階段發揮着不同的作用。温控裝置控制的僅是外熱。沒有內熱存在的機頭、口模温度一般都容易控制；有內熱存在，剪切作用較強，但尚未超越物料塑化需求的壓縮段和主要為排氣服務的熔融段，相對亦比較穩定，也較易控制。

剪切相對比較薄弱，主要依賴外加熱，但外加熱難以滿足物料塑化需求的給料段(外加熱功率配置較低的擠出機)和剪切熱已超越物料塑化需求的計量段往往不受温控裝置的控制。因此給料段，特別是計量段則是温度控制的重點和難點。擠出控制主體是物料温度，設定温度僅是手段，而顯示温度在不同工況條件下，和物料温度又有不同的對應關係，是設定温度的依據和基準。

1、給料段温度

給料段顯示温度僅是電加熱器傳遞給螺筒的温度，並非是物料温度。物料温度往往遠遠低於顯示温度。當物料通過給料螺桿剛進入擠出機時，温度僅有30°左右，而螺桿產生的剪切熱距塑化温度亦有很大的差距，同時物料經由壓縮段，將通過排氣孔，需要物料在加温區域完成由玻璃態向粘流態的轉化過程，要求基本呈“橘皮狀”，沒有粉狀物質存在，並緊緊包覆於螺槽表面，方不至被真空從排氣孔抽出或堵塞排氣孔，因此給料段的職能是重在外加熱，設定温度應儘量高一些，以便電加熱圈給物料提供足夠的外熱。此時電加熱器啓閉比較頻繁，甚至不停頓工作。由於物料進入給料段，距離從口模擠出還有一段時間，為預防物料在加料口“架橋”或在機內“粘壁”，設定温度也不宜過高，應以顯示温度180℃以上為宜。雖然給料段設定温度低一些，比如温度設定為170℃左右，也能生產出內在質量達標的型材。但由於供給的外熱比較少，過多依賴剪切熱來提升熔體温度，對螺筒的磨損加大，會影響擠出機壽命，是得不償失的。

實踐證明，在給料、擠出速度和計量段設定温度不變前提下，提高給料段設定温度，在可有效降低計量段顯示温度與設定温度之間的温差，充分説明給料段温度在一定程度上發揮着調整剪切熱的作用。

2、壓縮段温度

物料進入剪切作用較大的壓縮段，在螺桿剪切力作用下，升温較快。設定温度高一些，有助於降低物料粘度，加快流動性，同給料段一樣，可以減少剪切熱的危害。

3、熔融段温度

熔融段的物料基本熔化，因螺槽容積的變化（一般壓縮比小於1），熔壓驟然降低，可以發揮充分恆温和排氣的職能。設定温度和壓縮段保持一致，有助於防止熔體降温。

4、計量段温度

計量段顯示温度也不是物料温度。僅是物料在剪切熱作用下傳遞給螺筒的温度，物料温度往往高於顯示温度。設定温度的目的不是為了提供外熱，而主要是為了及時停止外加熱，並利用冷卻來轉移多餘的熱量，防止物料降解。因此設定温度不易過高，以顯示温度≤185℃為宜。當擠出量過小，顯示温度過低時，可視情況適時提高螺筒、螺桿設定温度或給料速度。

5、合流芯温度

熔體進入機頭，已完全呈熔體狀態，並開始由變速變壓的螺旋運動轉變為勻速直線運動，並通過口模建立熔體壓力，使温度、粘度和流動速度更趨均勻，為成型做最後的準備。由於改變運動方向，建立熔體壓力需犧牲一定的能量為代價，同時該區域由剪切作用產生的內熱已不復存在。因此温度設定宜高一些，以減緩物料的熱損失。行業中對合流芯温度設定的意見分歧較大，有人主張將合流芯温度設定在165℃~175℃之間，認為提高機頭設定温度，會導致主機功率和型坯熔壓降低，從而影響擠出製品的理化性能。其實提供或輸出熱量的大小並不完全由設定温度高低來決定，主要和加熱對象的實際温度和設定温度的差值有關。當設定温度遠遠大於物料温度時，如給料段物料温度那樣，提高設定温度，可以給物料提供大量的外熱；當設定温度小於物料温度時，不但沒給物料加熱，反而起着降温的作用。

前面已經講過，經過計量段的熔體實際温度是高於顯示温度的，如果顯示温度在185℃左右，那麼物料温度也大致在185℃以上。合流芯設定温度的目的不是為了加熱，只是為了保護熔體熱量不因機頭温度過低而被散失掉。同時熔體在機內被擠出時，靠近螺筒附近的熔體因與螺筒內壁摩擦，流動速度會低於熔體中心速度，發生所謂的“邊際”效應。設定温度高一些，可有效調節熔體截面的流動速度。

當設定温度低於合流芯部位熔體實際温度時，其熔體不僅得不到外熱，反而會處於完全散熱狀態，表面熔體流動速度則會減慢，與芯部熔體發生不均衡流動，則會影響口模擠出製品成型質量。甚至在口模分流錐流通截面阻力大的部位，因物料滯留出現黃線。當然提高合流芯設定温度是針對計量段熔體温度而言的。合流芯設定温度過高，表面熔體流動過快，也會使截面流動速度不均衡。

6、口模温度

口模設定温度主要是為成型和調整流速和壁厚服務的，由於熔體進入口模，在分流錐導向下，已由圓柱體轉化為呈型材形狀的薄壁熔體，依靠外加熱，也可以將型坯熔體温度均勻提升到最佳塑化度區域。因口模温度直接關係到型材的外在成型質量，值得指出的是，當型材塑化不良時，過度依賴提高口模温度來調解是不當的。會因温度過高，熔體從口模擠出，發生不均勻膨脹。

7、螺桿温度

螺桿温度，一般有兩種設置，一種是螺桿自調温，利用熱管原理，實施熱量在螺桿內部的均衡交換，不用外加能量，但換熱效率較低。我國在55型以下的錐形雙螺桿擠出機大致都是這種配置；一種是外加熱與冷卻裝置，通過外加能量調節螺桿加熱區和恆温區的温度。

螺桿温度的的設定，主要依據加温區和恆温區的設定與顯示的温差來確定。其主要職能是輔助給料段加温或為計量段降温，平衡兩者的温差。從行業擠出機存在的問題來看，主要是發揮後者的作用。

8、工藝温度自控機理

擠出温度設定之所以要求為“馬鞍型”，主要是為確保物料和熔體温度呈“階梯型“，由低到高，始終處於平穩上升，均衡塑化狀態，而不至於因物料在加温區域設定温度太低，物料至排氣孔未能塑化，從排氣孔冒料；在恆温區域因設定温度過高，導致物料發生降解。

行業有人將設定温度呈“階梯型”設置，顯然是一個誤區。當顯示温度處於受控狀態時，外熱和內熱是可以相互調節和平衡的。在設定温度一定條件下，當因剪切作用大，內熱較高時，外加熱圈會自動減少工作時間和加熱量，並從外部提供風冷（或油冷），內部提供油冷，進行冷卻，以防止物料分解；當因剪切作用小，內熱較低時，外熱圈也會自動增加工作時間，從而自動保持所供熱量和所需熱量的平衡。提高設定温度，在增加外供熱量的同時，因物料粘度減少，流動性增加，導致剪切熱減少；降低設定温度，在減少外供熱量的同時，因物料粘度增加，流動性減少，導致剪切熱增加。

擠出機提供的能量總是和設定温度保持協調一致。並不因擠出機剪切性能強弱，擠出量大小而變化。在較高的加工温度、較低的剪切作用下，可獲得與較出低加工温度與較高的剪切作用下相同的塑化度。因此無論擠出機剪切性能強弱，擠出量大小，擠出工藝温度的設定應基本一致，不應當有什麼不同。 ^[1] 

上述新思路是有前提的，是建立在正常擠出條件下，以顯示温度處於受控狀態為基準的。若不適當提高擠出效率時，亦會發生給料段所供熱量難以滿足物料塑化所需熱量需求，顯示温度不受控，往往低於設定温度，物料至排氣孔未能良好塑化，仍有部分粉料，被真空從排氣孔抽走；計量段所供熱量超越熔體恆温所需熱量需求，顯示温度不受控，往往高於設定温度，導致擠出製品局部過熱、分解。這種現象隨擠出效率提高的幅度而變化，擠出效率提的越高，設定温度與顯示温度的温差越大，產生的不良後果越嚴重。

給料段螺桿剪切熱或外加熱功率配置偏低的擠出機，此現象尤為突出。當顯示温度不受設定温度控制時，所謂工藝優化是難以取得實效的。上述現象是擠出機所供熱量與物料塑化所需熱量失衡的表徵。供料段設定温度與顯示温度的温差大小，是外加熱或剪切熱欠缺程度的標誌，計量段設定温度與顯示温度温差大小，是剪切熱過剩程度的標誌。我國生產的擠出機在給料段熱量匹配上，分別採取了兩項措施：一是提高加熱圈功率，如65/132型錐形雙螺桿擠出機給料段功率配置已達9kW；二是改革螺桿螺紋結構，在給料段或壓縮段雙頭螺紋後設置一單頭螺紋，有效提高螺槽的壓縮比。擠出機給料段熱量供給欠缺現象已比過去明顯改觀。但計量段剪切熱過剩，依然制約着擠出效率的提高。

剪切熱除受螺桿結構的制約外，還直接受給料速度與擠出速度比的影響。當降低計量段設定温度，加熱圈已停止加熱，冷卻裝置不停頓工作，顯示温度控制無效時，可根據需要，依照如下程序，採取相應措施，以有效降低計量段顯示温度：一是降低螺桿設定温度，用油冷卻的方法，轉移計量段多餘的剪切熱。但降低螺桿設定温度，亦會降低給料段物料温度。當擠出機給料段配置加熱圈功率較低時，降低螺桿設定温度，應兼顧給料段控制温度的需要，不要顧此失彼；二是適當降低給料速度，減少剪切熱。在擠出速度一定條件下，提高或降低給料速度，是調整剪切熱的有效手段。但降低給料速度亦會降低給料段物料温度，給料段與計量段物料對剪切熱的需要是互為矛盾的。同螺桿温度設定一樣，當擠出機給料段配置加熱圈功率較低時，降低給料速度，也要兼顧給料段温度控制的需要。同時過度降低給料速度，導致計量段熔體不能完整包裹螺槽，也會加大螺綾與螺筒的磨損，出現所謂的“掃樘”症狀；三是適當降低擠出速度與給料速度比。給料速度和擠出速度同是和擠出量有關的概念，又各自有不同的職能。加料速度宜與外供熱相協調，以調整剪切熱大小與物料塑化程度；擠出速度宜與牽引速度相協調，以調整擠出量和壁厚。當採用給料速度調整計量段顯示温度，無法兼顧給料段顯示温度時，才有必要降低擠出速度與給料速度比，一方面減少了計量段熔體的剪切熱，另一方面延長了物料在給料段的停留時間，以利塑化。

應當指出：降低計量段設定温度，主要是控制剪切熱，防止物料降解，並非顯示温度越低越好。當加熱圈已停止加熱，冷卻裝置不停頓工作，温度設定的再低，亦是沒有意義的。當計量段顯示温度雖然高於設定温度，但在185℃區間，亦屬正常範圍，不必要調整。在擠出機生產小規格型材，擠出量較低，導致剪切熱過少，計量段顯示温度低於180℃時，還需根據情況，適時提高螺筒、螺桿設定温度或給料速度，以保持物料温度始終在理想的温度區域運行。

在擠出機螺桿各段壓縮比允許條件下，提高加料速度才能對剪切熱發揮作用。 ^[1]