​单螺杆挤出机的工作原理基于螺杆在密闭机筒内的旋转运动，通过机械挤压、加热熔融和剪切塑化三个核心过程，将固态塑料原料转化为均匀的熔融态，并连续稳定地挤出成型。以下是其工作原理的详细分步解析：
原料投入
固态塑料颗粒（如PP、PE、PVC等）通过料斗进入机筒，落入螺杆的螺槽中。螺杆的旋转方向（通常为顺时针）将物料沿螺槽向前推送。
压实过程
螺杆的螺纹深度逐渐变浅（从喂料段到压缩段），物料在螺槽中被压缩，密度增大，排出内部空气。
机筒内壁与螺杆表面形成封闭空间，物料被强制向前输送，避免回流。
关键作用
建立稳定的物料输送通道，为后续熔融阶段提供连续原料供应。
初步排除物料中的水分和挥发性气体（如低分子量添加剂）。
二、熔融塑化阶段：加热与剪切的协同作用
加热系统启动
机筒外部配备加热圈（电加热或热油循环加热），通过热传导将热量传递至物料。
温度分区控制：机筒通常分为3-5个加热区（如喂料区、压缩区、计量区、均化区），各区温度独立设定（例如PVC加工时，喂料区120-140℃，压缩区160-180℃）。
剪切塑化
机械剪切：螺杆旋转时，物料与机筒内壁、螺杆表面产生摩擦力，同时物料层间因速度差异发生相对滑动，形成剪切应力。
热剪切：剪切产生的机械能转化为热能，加速物料熔融。例如，螺杆转速从60转/分钟提高到120转/分钟时，剪切热可贡献总加热量的30%-50%。
熔融过程
物料从固态逐渐转变为粘流态，形成“熔池”（即完全熔融的区域）。
未熔融的固体床（固态物料）与熔池共存，随着螺杆旋转，固体床逐渐缩小直至完全消失。
三、均化排气阶段：熔体的均匀化与气体排除
熔体均化
熔体进入螺杆的均化段（计量段），螺槽深度进一步变浅，螺杆对熔体施加高压，使其通过狭窄间隙时受到强烈剪切和混合。
效果：消除熔体中的温度梯度和成分差异，确保熔体均匀性（如温度波动≤±2℃，密度波动≤±1%）。
排气设计
机筒上开设排气口（通常位于压缩段与均化段之间），连接真空泵。
熔体中的残留气体（如水分、低沸点添加剂）在减压条件下膨胀逸出，通过排气口被抽走。
关键参数：排气区真空度需维持在-0.06至-0.09MPa，以彻底排除气体。
四、挤出成型阶段：熔体的压力建立与稳定挤出
压力建立
熔体通过机头（模具）时，螺杆继续旋转对熔体施加推力，同时机头口模的狭窄通道产生阻力，使熔体压力升高（通常达10-30MPa）。
压力作用：确保熔体充分填充模具型腔，避免制品出现空洞或表面缺陷。
稳定挤出
螺杆的连续旋转和机头的恒定阻力形成稳定的压力-流量关系，使熔体以恒定速度从口模挤出。
挤出速度可通过调整螺杆转速或机头压力控制（例如，螺杆转速每增加10转/分钟，挤出量提升约5%-8%）。
冷却定型
挤出的熔体（如管材、片材）通过冷却装置（水槽、风冷环）迅速降温，固化定型为最终制品。
冷却速度需与挤出速度匹配，避免制品因冷却不足而变形或收缩。
五、关键参数对工作原理的影响
螺杆结构
长径比（L/D）：长径比越大，熔融和均化效果越好，但能耗增加（例如L/D=25的螺杆比L/D=15的塑化效率提高20%）。
压缩比：压缩比（螺槽深度比）影响固体床的压缩程度，通常为1.5-3.0，高压缩比适合高填充物料（如加碳酸钙的PP）。
温度控制
温度过高会导致物料降解（如PVC超过200℃会分解），温度过低则熔融不充分（如PE需达到160℃以上才能完全熔融）。
螺杆转速
转速过低（<60转/分钟）导致生产效率低下，转速过高（>180转/分钟）可能引发熔体破裂（表面粗糙）或设备振动。
六、典型应用场景示例
PP管材挤出：螺杆转速100转/分钟，机筒温度180-220℃，挤出速度5m/min，制品壁厚均匀性±0.1mm。
PVC型材生产：采用双螺杆挤出机（单螺杆亦可），螺杆长径比25，压缩比2.0，排气区真空度-0.08MPa，确保型材无气泡。
改性造粒：螺杆均化段设计为屏障型螺杆，强化混合效果，使填充剂（如玻璃纤维）分散均匀度达95%以上。