客户发送了一张带有标记的图纸30:1，压缩3:1，并要求我们复制它。十分之九我们就是这么做的。第十次，我们问他们给机器喂什么——答案解释了他们两年来一直面临的问题。
L/D 比和压缩比是每个人都引用但几乎没有人质疑的两个数字。它们确实很有用。它们在每天消耗产出的方面也是不完整的。与其定义它们并停止，以下是我们的工作人员反复遇到的三种情况，以及每种情况揭示了数字能控制什么和不能控制什么。
案例 1——“正确”但仍然出现波动的螺丝
产量下降，压力飙升，规格不变
螺丝规格没问题。设计的时候就已经很好了。发生变化的是上游：工厂开始将自己的边角料重新混合到饲料中。从纸面上看，螺丝没有任何问题——图纸上仍然写着 30:1 和 3:1，和以前一模一样。
但压缩比并不是一个抽象的质量评级。这是一个关于饲料中必须排出多少空气。致密的原始颗粒携带量相对较少；不规则的薄膜片承载的量更多，并且在进料通道中的包装方式不同。螺丝被要求完成一项从未设计过的工作。
L/D 实际上给你买了什么
首先简要地了解定义，因为具体情况取决于它。 L/D 是螺杆的有效螺纹长度除以外径— 90 毫米螺丝，螺纹长度为 2,700 毫米，比例为 30:1。作为一个比率，它可以跨机器尺寸传递：60 毫米处为 30:1，150 毫米处为 30:1，按比例给出相同的工作长度。
螺杆挤出的常见长径比通常为 20:1 至 30:1， 和吞吐量和混合的驱动力通常将现代设计推向 30:1 或更高。长度所带来的是停留时间——更多的螺杆转数用于输送、熔化、混合和建立压力。
在比较报价之前值得了解的计数怪癖
方螺距螺钉使 L/D 易于通过计算圈数来读取，但人们应用的约定不一致。进料口下方的部分不应计入 L/D——尽管很多人确实会计算它，因为它会使螺杆显得更长。如果两个供应商对同一零件报价不同的 L/D，这是首先要检查的事情。
更长并不是免费升级。长度越长，停留时间越长和更多剪切历史。对于硬质 PVC，温度时间正是导致降解的原因。螺钉越长，成本也越高，并且需要的扭矩也越大。当长度受到限制时，长度会有所帮助，否则就没有帮助。
案例 2 — 回收线启动时
突然出现的喂养问题
这是案例 1 的双胞胎，而且很常见，值得命名。围绕致密的自由流动颗粒设计的螺杆，随后喂入大量薄膜薄片或再生料，同时存在两个问题：进料通道填充不均匀，并且需要排出的夹带空气比压缩型材要处理的要多得多。
这些症状——激增、不稳定的输出、更长的净化时间——看起来像是机器故障，这就是为什么诊断往往首先陷入昂贵的死胡同。没有任何东西被破坏。螺丝的作用与它的设计目的不同。
| 饲料形式 | 堆积密度 | 对螺丝的要求是什么 |
|---|---|---|
| 致密的自由流动颗粒 | 高的 | 更少的压缩；喂养很少成为限制 |
| 粉末/干混物 | 低的 | 更多压缩；进料面积大很重要 |
| 薄膜碎片或回收料 | 非常低，不规则 | 更多的压缩，喂养本身成为极限 |
| 重填充化合物 | 各不相同 | 由熔化行为和耐热性设定 |
| 硬质PVC干混料 | 低的 | 需要压缩，但如果速度太快就会降级 |
最后一行就是为什么硬质 PVC 最终会出现在锥形双螺杆机筒而不是用压缩数来求解：锥度沿整个长度逐渐压缩，而不是一步压缩。我们根据化合物是低、中还是高 CaCO₃ 再次设计不同的产品 - 覆盖在PVC挤出螺杆机筒.
压缩比衡量什么
正式地，压缩比是第一个螺纹的体积与最后一个螺纹的体积之比，通常在二到四之间，在等螺距螺杆上，它通常被视为第一个通道深度与最后一个通道深度的比率.
用车间术语来说：当材料熔化时，它会失去颗粒之间的空气并占用更少的空间，因此通道必须变浅以保持熔体压实并将空气推回料斗。压缩太少会导致未熔化并夹带空气。太多会将电机电流转化为剪切热，然后您必须将其除去。
用你面前的螺丝来解决这个问题
- 进料通道深度=（外径-进料区根部直径）÷2
- 计量通道深度=（外径-计量区根部直径）÷2
- 压缩比 ≈ 进料深度 ÷ 计量深度
该深度值近似于真实的体积比。当螺距沿着螺杆变化时，两者就会出现分歧——这是标题数字所做的工作比人们想象的要少的第一个暗示。
情况 3 — 相同配比，不同螺杆
两颗 3:1 螺丝的性能完全不同
压缩比告诉你多少海峡变浅。它什么也没说多快。在较长的过渡过程中逐渐实现 3:1，并且材料被轻轻压缩。在几次飞行中实现相同的 3:1，并且您可以将相同的体积减少集中到短距离内 - 这意味着剪切热。
两款螺丝都诚实地描述为“3:1”。只有一种适合热敏材料。将它们分开的变量——馈送、过渡和计量之间的总长度的划分——既没有出现在标题数字中，也没有出现在绘图上。
两个数字中的盲点
我们宁愿直白地说出这一点，也不愿让买家过度信任一个数字。正如一本长期存在的挤压参考文献所说，压缩比很有用，但它是一个不定的数字它本身无法描述螺钉的行为方式。
L/D 和压缩比都不会告诉您：
- 区域分割— 案例 3 一行
- 螺距轮廓- 恒定或变化，以及变化的地方
- 混合段— 一个马多克、菠萝或萨克斯顿元素比小的压缩变化更能提高熔体质量
- 清除— 螺杆与机筒的间隙决定产量，并且随着装置的磨损而变宽
- 表面处理— 几何形状中没有任何内容表明该零件是否能在填充物中幸存下来
最后一点是金钱悄然流失的地方。几何决定了第一天的表现。这材质及表面处理控制第一天持续多长时间。采用错误合金制成的精心设计的螺钉仍然会在填充化合物中过早磨损，然后间隙就会打开，您所支付的几何形状就不再重要了。
您可以在计算机上更改哪些内容以及不能更改哪些内容
值得澄清，因为它决定了什么值得讨论。
L/D 是固定的。枪管长度、框架和驱动装置都是围绕它构建的。您现有的挤出机不再需要螺杆；那是一台不同的机器。
几乎其他所有东西都是开放的。区域分割、通道深度以及压缩比、螺距、混合部分、表面处理——所有这些都是针对每个作业指定的，因为螺杆机筒无论如何都接近 100% 定制。在我们的舟山店，从直径 12 毫米至 500 毫米，工作长度至10,000毫米，进料外壳、进料衬里和水套均在螺杆旁边内部制造。
改变设计的那一刻是免费的
- 更换是指可以纠正不适合原料的几何形状，而无需额外的模具成本
- 准确地复制磨损的螺钉也可以复制它的任何问题
- 如果输出、未熔化、激增或退化是长期投诉，请将其放入查询中，而不是订购重复的产品
对于更换工作来说，没有图纸是正常的——照片加上直径、长度和法兰细节就足以开始，我们的工程师可以现场测量现有的螺杆机筒，无论机器品牌如何。每个零件均附有材料证书和检验报告，表面粗糙度 Ra 为 0.4 µm，直线度为 0.015 mm。
我们被问到的问题
挤出机螺杆的长径比是多少？
L/D 是螺杆的有效螺纹长度除以其外径。螺纹长度为 2700 毫米的 90 毫米螺钉的比例为 30:1。常见的单螺杆挤出值约为 20:1 至 30:1，现代设计通常延伸至 30:1 或更高。比较供应商时值得检查的一个细节：进料口下方的部分不应计算在内，尽管许多人将其包括在内，因为它使螺杆显得更长。
挤出机螺杆的压缩比是多少？
它是进料区第一个螺纹的容积与计量区最后一个螺纹的容积之比，通常在2到4之间。在等螺距螺杆上，通常更简单地理解为进料通道深度与计量通道深度的比率。它测量材料在熔化和截留空气被驱回料斗时被压实的程度。
为什么压缩比相同的两根螺杆性能不同？
因为压缩比表示通道变浅的程度，而不是速度。在长过渡区逐渐达到的相同比率比在几个螺纹上挤压的相同比率温和得多，后者集中了剪切热。进料、压缩和计量之间的区域划分是将两者分开的，并且它没有出现在两个标题数字中。
添加再生料是否需要不同的螺杆设计？
经常是的。压缩要求取决于原料的堆积密度，而不是聚合物名称。一种围绕致密原始颗粒设计并随后喂入 20% 至 30% 薄膜片的螺杆被要求去除比其设计用途多得多的夹带空气。回收计划启动后出现的进料问题、喘振和产量损失通常是螺杆设计不匹配，而不是机器故障。
我可以更改现有挤出机的长径比吗？
不会。枪管长度、框架和驱动器都是围绕它构建的，因此 L/D 是由机器固定的。更换螺杆可以改变的是区域分割、通道深度以及压缩比、螺距、混合部分和表面处理。这通常是可以实现真正改进的地方。
除了长径比和压缩比之外，我还应该告诉螺杆制造商什么？
机器的制造商和型号、螺杆直径、填料类型和百分比的聚合物、饲料的物理形态（例如颗粒、粉末、薄片或再生料）及其比例、产量目标以及您想要解决的具体问题。饲料形式和填料含量对设计的改变比标题比例更大。
L/D 比率越高越好吗？
不会。长度越长，停留时间越长，这在熔化或混合成为限制因素时会有所帮助，并提高熔体均匀性。但这也意味着更多的剪切历史和更长的温度时间，这会降解硬质 PVC 等热敏材料，并且成本更高，需要更大的扭矩。仅当流程长度不足时，长度才有帮助。
来源和参考文献
- 今日塑料 —挤出基础知识：控制螺杆（L/D计数约定、压缩比定义及范围）
- D 弗洛博士 —螺杆挤出基础知识：基础知识和 3D 打印应用（常用长径比范围、螺杆区域、间隙）
- 聚合物 (MDPI) —紧凑、节能的混合螺杆的设计、建模和验证（长径比更高的趋势）
