打针塑化系统规划研讨
4 注塑机筒加热功率规划
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注塑机筒加热功率是注塑机的一项重要的技术参数，直接关系到塑化的质量、塑化才能和能耗。注塑机筒加热功率的规划，规划职员一般在规划中对其没有引起满意的重视，而且传统的规划方法与规划思路上也有缺点。有关规划的参考资料上都引荐注塑机筒加热功率的规划准则是，首先依据机械强度断定的机筒外径，然后依据其表面积按（3～3.5）W/cm2准则制作加热功率，或者依据机筒螺杆的分量及其热性能来制作加热功率。在规划中，为下降本钱，往往把机筒外径尽量减小，这样，下降了制作的加热功率。用户在实际使用中，特别是塑化焓值高的塑料，反映塑化加热功率不够，影响了塑化质量和下降了生产功率。例如，一些用户成型PP制品，感到国产注塑机装备的机筒加热功率达不到成型要求，不得不使用热容量大的加热功率高的陶瓷加热圈，或者在加工过程中，下降塑化转速，即延长塑料的塑化时刻，以到达塑化所需的热量。
4.1 机筒加热功率的功用
打针塑化,约70%的热能来自螺杆的剪切热,约30%的热能来自机筒加热圈供给的热能。 机筒加热功率在塑化过程中主要有两个功用：熔化冷料，辅佐塑化。辅佐塑化：一是补偿塑化热量损耗，二是供给塑化的一部分热量。塑化阶段完毕后,熔融由机筒和固体场之间的纯热传导决议。
4.2 机筒加热功率规划的思路
机筒加热功率的规划，首先要了解塑化的原理和塑化能量平衡的原理，塑化就是对塑料原料施加热能到达熔化的打针状态，塑化需求很多的热能，塑化需求能量依据塑化原料自身的特性而定，每种塑料塑化所需求的热能差异很大。塑化需求能量来自两个方面：一部份来自螺杆剪切和与机筒内壁冲突生热而得到热能，一部份来自机筒加热功率供给的热能。在塑化过程中，有一部分热能损耗掉，一起得到加热功率热能的补偿。在此过程中，机筒加热功率有必要到达保持稳定的塑化温度的要求，才能保证塑化质量和熔体活动的要求。机筒加热功率的规划有必要使之规划的加热功率适合常用塑料塑化需求的热能，并使之有一定的余量。纵观工业发达国家制作的注塑机与国内制作的注塑机两者同一螺杆直径的加热功率相比，前者比后者高60%至70%，这儿涉及到如何规划加热功率。一般是先规划机筒外径，然后依据机筒外径与长度按其表面积3.5W/cm2断定加热圈功率，而对加热圈加热的主要功用—塑料塑化才能所需求的能量，基本上不予研讨。对此，咱们有必要要充沛了解到，按机筒表面积（3—3.5）W/cm2制作加热功率，是指对一般原料制作的加热圈规划功率寿数所容许热容量规划的极限，而不是指对塑化才能所需热能制作的规划值。作者认为，依据机筒加热功率的功用，机筒加热功率的规划，其动身的思路是应把加热功率与塑化才能、塑料的热性能直接联系起来，即加热功率应满意塑化才能所需热能的要求，机筒表面积即机筒外径首先要满意加热功率规划的要求，即应依据塑化才能所需加热功率来规划机筒外径。一般机筒外径表面积只要满意塑化所需加热功率的要求，其机筒强度及热性能可以到达要求。长期以来，把注塑机筒加热功率的规划与机筒表面积直接联系起来，这是规划中的误导，有必要加以纠正。
4.3 塑化加热功率的规划准则
依据塑化能量平衡的原理，塑化能量平衡近似可用下式表示[1]：
NQ = NT —NJ —NP （4-1）
NT = ETGS （4-2）
式中:
NQ 塑化施加的加热功率kW；
NT：塑料熔融所需功率 kW；
NJ：塑化施加的机械功率 kW；
NP：塑化背压施加的机械功率 kW；
NP =9.81×GS×ΔP×ts /K （ 4-3）
ΔP：塑化背压 MPa；
K： 功率换算系数 K = 10300 cm/kg/kWh[1]；
ts： 塑化时刻 h.。
ET： 焓 J/g。SAN；360；PVC：360；PS：270；PA6：600； PP：590；PC：590；HDPE：800；LDPE：690；PA66：750；PMMA：210；POM：420；AS：335；ABS：400。[1]
GS：塑化才能 g/s。
NJ = MJ×n×ηJ /9550 kW （4-4）
式中:
MJ: 油马达扭矩 N·m;
MJ =103 q× p /2π N m （ 4-5）
式中:
q ：油马达排量 L/r；
p ：工作压力 MPa 。
ηJ: 油马达功率，径向柱塞低速高扭矩油马达功率一般取0.88；
n： 速化转速 r/min。
4.4 塑化所需功率的断定
塑化所需功率的断定是规划机筒加热圈功率的条件。断定塑化所需功率，首先要断定具有代表性的塑料塑化所需功率，以习惯加工的范围。塑化才能和打针速率把PS作为断定的目标，塑化加热功率用哪一种塑料作为断定塑化加热功率的目标，作者认为，应把焓值高的塑料作为塑化加热功率的目标，因为，焓值高的塑料在塑化时所需功率大。PS焓值低，不能作为塑化加热功率规划的目标，HDPE焓值高，作为塑化加热功率规划的目标，具有代表性。本节依据作者对塑化加热功率规划的思路，在同一台注塑机上塑化PS及HDPE，作所需塑化加热功率的比较，以阐明塑化加热功率目标的规划。
以一台2500kN合模力的注塑机为例,螺杆直径60mm,转速180r/min。 塑化PS，塑化才能45g/s，塑化压力5MPa，塑化背压0.5MPa，塑化时刻14.2s。塑化HDPE塑化才能35g/s,油马达排量0.6L/r,塑化压力12MPa，塑化背压1MPa，塑化时刻15s。。
4.4.1 塑化PS所需功率
PS塑料在塑化才能下，所需总功率:
NT = GS × ET = 45 × 270 = 12.15 kW
GS ：塑化才能 g/s ；
ET ：PS焓：270J/g = 270 Ws/g
油马达塑化扭矩MS：
MJ = 0.6L/r×103 ×5/2π= 477.5 N m
油马达对螺杆施加的机械功率:
NJ = MJ×n×ηJ /9550= 477.5×180×0.88/9550= 7.92 kW
塑化背压施加的机械功：
NP = 9.81×45×1×0.004/10300 ≈0
机械功率供给给塑料熔融焓：
NJ/GS = 7.92/45 = 176 Ws/g ＜ET = 270 Ws/g
上式阐明供给的机械功率满意不了塑化所需总功率，塑化的34.8%功率需求由加热圈供给能量，加热圈须供给功率:NQ二手注塑机回收
NQ = NT - NJ = 12.15-7.92 = 4.3 kW
4.4.2 塑化HDPE所需功率
HDPE塑料熔融所需总功率:
NT= GS × ET = 35 × 800 = 28 kW
ET：HDPE焓：800J/g = 800 Ws/g
油马达塑化扭矩MS：
MJ = 0.6L/r×103 ×12/2π=1146 N m
油马达对螺杆施加的机械功率:
NJ = MJ×n×ηJ /9550 =1146 ×180×0.88/9550= 19 kW
塑化背压施加的机械功：
NP =9.81× 35×1×0.004/10300 ≈0
机械功率供给给塑料熔融焓：
NJ/GS =19/35 = 542 Ws/g ＜ET
= 800 Ws/g
上式阐明塑化的32.25%功率需求由加热圈供给功率，加热圈须供给功率:NQ
NQ = NT - NJ = 28-19 =9 kW
