17.c-起草機械

在壓延機的設計和使用過程中，有一些因素（sù）對（duì）壓延機的性（xìng）能有著非常大的影（yǐng）響（xiǎng），是壓延機計、製（zhì）造和使用過程中重要的理（lǐ）論依據。這些因素有：模壓力、輥筒規格(工作長度和直徑)、輥簡速度與速比等。

1．橫壓力

橫（héng）壓力，也（yě）被稱做輥簡（jiǎn）分離力（lì），就是在壓延過程中（zhōng），物料（liào）在配對輥（gǔn）筒工作部位的間隙(輥縫)處被擠壓變形時對輥簡的反作用力，是使配對輥簡間產生相（xiàng）互分離趨（qū）勢力，是設計壓延機的一個重要的基本參考數據。

下麵主要介紹壓延機模壓力的產生條件、影響（xiǎng）橫壓力的主要（yào）因素等問題。

1.1橫壓力的（de）產生條件

根據壓延機的工作原理可知，當物料進人兩個輥簡間的輥縫時，由於輥縫逐漸變小，擠（jǐ）壓力使物料厚度也逐漸減小，從而使物料因不斷受到擠（jǐ）壓而變形，物（wù）料對輥筒的反作用力也逐漸增大。根據研究，物料在輥縫內各點的（de）運動速度不同，在輥（gǔn）縫接觸角範圍內各點產生的橫壓力也不相同。由試驗得知，橫壓力最大值不是在輥（gǔn）縫最小處，而（ér）是在進人輥縫最小處的稍前處。

1.2影響橫壓力的主要因素（sù）

在壓延過程中，影響橫（héng）壓力的主要因素有：物料（liào）性質、輥筒（tǒng）工作線速度、壓延（yán）溫度、輥縫大小、輥筒（tǒng）規格(輥筒工（gōng）作（zuò）部分（fèn）直徑與長度)、加料方式(連續均勻（yún）加料或者是間（jiān）歌式加料)及工藝操作方法等（děng）。

1.2.1物料特性對橫壓力的影響

由（yóu）於不同種類高聚物的分子鏈結構（gòu）不同，分子鏈間相互作用所產生的效果不同，在壓（yā）延變形時對輥筒產生的反作用力（lì）也有很大差異，即橫壓力也有所不同。即使同一種物料若由於所（suǒ）添加的填料（liào）和助劑不同，而造成物料硬（yìng）度、可塑度、粘度不同，其橫壓力也不（bú）會相同。可塑度小而粘度比較大的，則橫壓力也較（jiào）大。

1.2.2物料溫度變化對橫壓力的影響（xiǎng）

物（wù）料溫度和輥筒工作（zuò）表麵溫度的變化對物料的可塑度和加工性質的影響很明顯。通過實踐得出，溫度和（hé）橫壓（yā）力成反（fǎn）比。溫度降低，物料可（kě）塑（sù）度（dù）降低，橫壓力增加；溫（wēn）度升高，物料可塑度增加（jiā），則橫壓力相應降低（dī）。其變化趨勢如（rú）下圖（tú）所示。但溫（wēn）度如果升高超過物料所能承受的極限時，就（jiù）有可能產生不（bú）可逆轉的（de）化（huà）學性能的改變，從而影響製品質量。因此，不能單純為了降低（dī）橫壓力（lì）而不加（jiā）限製地提高壓延（yán）溫度（dù）。

1.2.3輥縫間隙（xì）對橫壓力的影響

橫壓力與輥縫間隙（xì）大小成反比，間隙（xì）越（yuè）小，則（zé）橫壓力越大。實（shí）測證明，當輥縫間隙大小超過某一臨（lín）界數值後，橫壓力的變化曲線就將（jiāng）趨於平坦。也就是說，橫壓力的變化就很小了。

1.2.4輥筒（tǒng）工作線速度對橫壓（yā）力的影響

通過實測證明，相同條件下輥筒（tǒng）工作線速度越高，橫壓力越大；線速度（dù）越低（dī），橫壓力（lì）越小，兩（liǎng）者的改變成正比趨勢，但（dàn）變化比較緩（huǎn）慢。其變化趨勢如下圖所示。造成這種現象的原因是:

壓（yā）延線速度提高造成輥縫間的壓力增大（dà），致使橫壓力增大壓延速（sù）度提高使（shǐ）物（wù）料在輥縫間的剪切作用增強，物（wù）料摩擦生熱（rè）增多，溫度（dù）隨之升高，導致物料粘度降低，又致使輥簡所受橫壓力下降。因此（cǐ），速度與橫壓力的（de）關係是幾種相互有關聯的結果。

1.2.5輥筒直徑大小對橫壓力的影響

由壓延原理可知，輥（gǔn）筒的直徑越大，其所受到的橫壓力越大;直徑越小，則橫壓力也越小。輥簡直徑與橫壓力成正比關係。

1.2.6輥筒工作（zuò）表麵長度對橫壓力的影響

由於輥筒所受（shòu）單位橫壓力在壓（yā）延幅（fú）寬範圍內是相等的，因而輥筒（tǒng）的工作表麵長度（即（jí）輥麵寬度）越（yuè）大，壓延製品（pǐn）幅寬越大，其（qí）所受橫壓力也越大（dà）。它們近似於正比關係。

1.2.7其他因素對（duì）橫壓力的影響

壓（yā）延機的加料方式和輥（gǔn）縫前麵積料區的（de）大小對橫壓力都（dōu）有很大的影響。如果（guǒ）輥縫前麵（miàn）積料區的幾何尺寸較小，則物料對輥（gǔn）筒的合力就較小，則橫壓力也較小；反之，橫壓力就較大。

如果壓延機供料采用連續（xù）帶狀（zhuàng）供給，井且左右擺動使其均勻加人（rén）到輥縫使積料區的大小保持穩定，則輥簡所受橫壓力就比較平穩，波動較小；而當輥筒采用斷續（xù）供料時，積料區的（de）尺寸穩定性較差（chà），則輥筒所受（shòu）的模壓力的波動就較（jiào）大。

1.3輥筒橫壓力的確定

由以上各項可以看出，橫壓力（lì）的變（biàn）化要受到許（xǔ）多因素的影響，井且有些（xiē）因素在工作過程中是可（kě）變的、不確定的。所（suǒ）以，很難精確計算模壓力的大小。目前選取模（mó）壓力數值的主要依據是實際測定值和經驗數據。

滾筒總的模壓力可用下（xià）式（shì）計算:

Q=pL

式中 Q-輥筒總的橫壓力， 單位為N；

p-輥筒工作（zuò）表麵單位長度上的模壓力(單位橫壓力),單位N/cm;

L-輥筒工作部分長度， 單位為cm

輥筒（tǒng）工作表麵單位長度上所受橫壓力的經（jīng）驗數值見表2-1。在具體的選取過程中（zhōng），通（tōng）常根據物料的性質來確定p的數值。在壓延硬度、粘度較小的物料（liào）時取小值;而生（shēng）產硬度（dù）與粘度較大的物料時取大值。不過，隨著現代生產的發展，出現（xiàn）了許多新的生（shēng）產工（gōng）藝和物料種類，在進行壓延成型（xíng）過程中，有可能使輥麵單位長度上的橫壓力（lì）值超出表中所列出（chū）的（de）範圍，這就需（xū）要進行具體問題具體分析，不能一概而論。

2.1輥筒規格

輥筒是壓延機直接生產製品的部分，是壓延機的最重要（yào）的工作零件之一。在壓延機的設計（jì）與（yǔ）使用中（zhōng），輥筒規格是一個非常重要的參數。因為，壓延機（jī）的規（guī）格、性（xìng）能、外形尺寸以及其他參數等都與其密切相（xiàng）關，輥筒（tǒng）規格通（tōng）常用輥筒工作部分直徑( D)和工作麵長度(L)來表示。

2.1.1長徑比

輥筒工作（zuò）麵長度(L)和工作部（bù）分（fèn）直徑( D)兩者的比值(L/D)被稱作長徑比，是（shì）衡量輥筒剛度的重要數（shù）據。長徑比越大，輥筒剛度越差，在橫壓力作用下產生的撓性變（biàn）形也越大，壓延出的製（zhì）品厚度（dù）精度也差;長徑比越小，則輥筒剛度越好，受（shòu）力狀態下產生的撓性（xìng）變形也越小，其壓（yā）延出製（zhì）品的厚度精度越高。

然而，長徑比也不是越小越（yuè）好。當輥簡工作麵長度L減小時，壓延製品幅寬也隨之減小，這就降低（dī）了（le）生產率;當不減小L而是增加輥（gǔn）筒工作部（bù）分直徑D時，由橫壓力產（chǎn）生的特性可（kě）知（zhī），此時（shí）輥簡橫壓力會增加，同時也增大了功率消耗。因此（cǐ），應根據物料的性質（zhì）選擇一個（gè）合理的長（zhǎng）徑比數值，既要保證壓延製品的厚度精度（dù），又要兼顧壓延（yán）幅寬，保證生產率。通常壓（yā）延機輥筒的長徑比在（zài）2.5-3之間（jiān）(但隨著輥筒製（zhì）造方法的進步、高性能輥（gǔn）筒材質的研發、物料性（xìng）能的改善等因素變化的影響，現在有的壓延機（jī）輥筒的長經（jīng）比已經突破了這一常規範圍（wéi）),當物料產生（shēng）的單位橫壓力較（jiào）大時取（qǔ）小值，單位橫壓力較小（xiǎo）時取大值。而壓延製（zhì）品的最大幅寬占輥筒工作麵長度的百分比一般在80%~ 90%左右。

壓延機（jī）輥筒采用較大長徑（jìng）比時，可在不增加輥筒直徑的情況下增大壓延幅寬（kuān），對於減小設備外形尺寸，減少設備投資，降低驅動功率，方便維護保養，提高經濟效益等都有著很大的好處。但由於受輥筒剛度的限製，長徑比不能太大。影響（xiǎng）輥筒剛度的因素同輥筒結構型式（shì）和製造輥簡所用材料有關。

2.1.2剛度

1.輥筒結構型式對剛度的影響

根據其內部結構（gòu）型式輥筒可（kě）分為中空輥筒和鑽孔輥筒兩種。由於規格相同的鑽孔輥（gǔn）筒的工作部分（fèn）有效截麵積要大（dà）於中空輥筒（tǒng）的工作（zuò）部分有效截麵積，因此，前者的抗彎模量要（yào）大於後者的抗彎模量。在此情況下，鑽孔輥（gǔn）筒的剛度（dù）要大於中空輥筒的剛度。

2.輥筒的材料和鑄造方（fāng）法對剛度的（de）影響

輥筒的材（cái）料通常有普（pǔ）通冷硬鑄鐵、合金冷硬鑄鐵、球墨鑄鐵及鑄鋼或鍛鋼等。鋼的彈性（xìng）模量很（hěn）高，達2.1 x 十的五次方MPa以上，所以（yǐ）用鑄鋼或鍛鋼製成的輥筒剛度很大，適於用（yòng）來製（zhì）造直徑較小、工作（zuò）表麵較寬、受力較大的壓延機（jī）輥筒。但用鑄鋼或鍛鋼製成的輥筒成本比較高、投入較大，同時由於（yú）含碳量較低，不能在輥簡表麵形成堅硬耐（nài）磨的冷硬層，必（bì）須經過特殊處理(如表麵淬火、氮化、鍍硬（yìng）鉻等)， 使表麵硬化才能使用。因此，鑄鋼或鍛鋼輥筒（tǒng）通常用在物料較硬、 橫壓（yā）力（lì）較大、壓（yā）延幅寬（kuān）較大但（dàn）又不希望增大輥筒直徑的場合。

2.3輥筒的速比對（duì）製品的影響

2.3.1積料區

為了使壓延機能夠維持正常的（de）生產,並使（shǐ）製品的質量得到有效保證,在壓延機的輥縫處（chù）般都有一個積料區,積存著一定數量的物料。這個積區的功能（néng）是（shì）:

1) 通過橫壓力（lì）產生的（de）原理（lǐ）可知（zhī），如果沒有堆積料的存在，就沒有橫壓（yā）力的產生，就不會對物料造（zào）成擠（jǐ）壓力。而沒有（yǒu）了擠壓力，配對輥筒就不能將物料壓延成內部密實、外表符合要求的製品（pǐn）。因此,適當（dāng）的積（jī）料區是保證（zhèng）壓延製品（pǐn）質量所必需的。

2)物料在（zài）積料區內隨著輥筒的轉動,不斷地（dì）進行翻滾、旋轉運動，使物（wù）料在此被加熱塑（sù）化、剪切、混煉,物料中各種成分的（de）分布更趨於均勻，並可排除部分揮發性成分產生的氣體,保（bǎo）證製品的內在和外在質量。

3)物料在積料區內不斷地進行（háng）著新舊交替。舊物料隨著輥筒的轉動被不斷帶走（zǒu）,新物料隨之不斷補充進來，使積料區（qū）的大小維持在-個合理的水平上，並保持著一種動態平衡。

2.3.2速比對製品質量的影響

積料區內的物（wù）料的運（yùn）動狀況與輥筒的速比有很（hěn）大關係。當兩輥的線速度相等(即V1= V2)時，物料在輥麵上呈（chéng）緊貼輥麵的一薄層，致（zhì）使較早進人積料區的物料不能順利通過（guò）輥縫（féng），因此新、舊物料之間相對流動較差,使物料間的剪切作用減弱,同時這種狀態降低了新、舊物料之間的更替作用,造成物料中的揮發性氣體（tǐ）和部分夾雜在其中的（de）空氣不易充分排除，容易在製品中形成（chéng）氣泡,影響製品質量。

當配對輥筒速度不同( 即速比（bǐ）不等（děng）於1)時,貼附在快輥（gǔn）表麵的部分物料容易率先通過輥縫。由於（yú）輥縫越來越小，物料受到的擠壓力越來越大,致使在通過輥縫之前就有部分物（wù）料被擠壓回來形成回流，與積（jī）料區內原有的物料（liào）相互混合、旋轉，從而在輥縫（féng）前形成有規律流動的回流區。在此過程中，物料受到了充分的混煉、剪（jiǎn）切等作（zuò）用。隨後積料區中的部分物料又貼附在慢輥上（shàng），與快輥上的物（wù）料匯合後，一起被壓出縫。在這種狀態下，由於物料能夠得到充（chōng）分的混煉剪切與塑化（huà），可以在一定（dìng）程度上（shàng）升高物料的溫度,增強其流動性，加快了積（jī）料區中物料的新舊更替的（de）過程,增強了脫氣作用,使物（wù）料中的揮發性氣體和卷人物料中的空氣等比較容易地在通過（guò）輥縫之前就被排除掉，從而避免了在壓延後的製品中形（xíng）成氣泡和（hé）由於塑化不好而造成製（zhì）品（pǐn）薄厚不均、光澤不均等現象，提高了製品質量。

實踐（jiàn）證明，保持（chí）輥縫前麵積料區（qū）的物料的正常（cháng）回轉（zhuǎn）運動是（shì）非常重要的，它能夠直接影響壓延製品的質量。正常的回轉運動除了（le）與輥簡速比有關外,還與物料成分、溫度以及輥筒的表麵粗糙度等（děng）有關係。通常情（qíng）況（kuàng）下，物料的溫度越高（gāo），其流動性就越好，就越容易附著在輥（gǔn）麵上隨輥筒的轉動向前運（yùn）動，同時，當其他條件相同時，輥筒的表麵粗糙（cāo）度值越高，物料就越容易附著在輥麵上。但比（bǐ）較差的輥麵質量將影響（xiǎng）製品的（de）表麵質量，如果製品的透明度要求比較高的話（huà），則會嚴重影響其透明度。所以（yǐ），不能夠采用增大輥麵的表麵粗糙度值（zhí）的方法來增加物料在輥麵上的附著力。

在實際操作中,為了得到穩定的回轉積料（liào）區,通常按照物料包輥的先後次序，依次提高輥筒溫度(具體溫度差值要由物料性質並（bìng）結合實際進行調定，一般在5℃左右)，並使輥簡線速度也稍快一些,從而形成一（yī）個穩定的回轉積料區,生產出合格的製品。

但是，想要使各輥筒（tǒng）溫差始終保（bǎo）持在一個穩定的範圍內，單靠經驗或人工（gōng）調整是一件（jiàn）比（bǐ）較困難的事情。首先，由（yóu）於輥筒的（de）內部結構不同，使（shǐ）溫（wēn）控介質對輥麵的加熱冷卻不均（jun1）勻，例如（rú）,中空輥筒與鑽孔輥筒相比較前者（zhě）對溫度調節的反應靈敏性、輥麵各處溫度的均勻性等都不如後者。因此,現在生產較高精度製品的（de）壓延機幾乎全部采用鑽孔（kǒng）輥筒（tǒng）。其次（cì），輥筒溫度的控製方法對控（kòng）製輥溫也有很大的影響。傳統的（de）采用蒸汽直（zhí）接加熱輥筒（tǒng）的方法正在逐漸被采用單獨的閉式循環方式進行全自動智能化控製所替代，提高了輥（gǔn）筒溫控精度。

由於維持積（jī）料區的正常回轉需（xū）要保持一定的速比，為了適應（yīng）不同的物（wù）料特性並使使用（yòng）效果到達（dá）最佳，傳統的采用開式速比齒輪傳動方式正在逐漸被更加先進的各輥簡單獨傳動方式（shì）所取代，並且各動力輥由伺服電機獨立驅動,實現（xiàn）了在一定範圍內無級調速的功能（néng）使（shǐ）精確調定速度與速比成為可能。

2.3.3塑料壓延中對速比的要求

在塑料壓延過程中，輥（gǔn）縫（féng）前（qián）麵積料區內的物料由於被輥筒擠壓而不停地進行著旋轉、混煉,並受到強烈的剪切作用，從而使其溫度升高。在壓延的速度較低(一般≤30m/min)、製品厚度較大時,輥筒線（xiàn）速度（dù）較低，對物料（liào）的擠壓力也較小，剪切（qiē）過（guò）程不是（shì）很劇烈，其速比可以（yǐ）取1.2或更大些（xiē），而不會（huì）造成料溫過度升高。但是,當壓延速度提高到一定程度後（hòu）(如（rú）60m/min以上)、製品厚度較小時，輥筒線速度非（fēi）常高，同時對物料的擠壓力也提高很多，物料受到的剪切作用（yòng）非常強烈，此時若（ruò）還是采用1.2的（de）速比,容易造成物料溫度急劇升高，可（kě）能使物料改變（biàn）加工性能,嚴重的還會使（shǐ）物料內（nèi）部發生化學變化，甚至熱解（jiě）等後果。所以此時一般取較小（xiǎo）的速比，通常在1.1以下。

現（xiàn）代塑料壓延機的生產速度越來越快生產的製品品（pǐn）種也越來越多。因（yīn）此（cǐ）,客觀上要（yào）求壓延機的各輥簡要能夠相對獨立地調節線速度,以易（yì）於在各輥筒之間調（diào）整速比（bǐ），來適應（yīng）實際生產的需要。