螺桿制粒機作為制藥、食品、化工等行業顆粒制備的核心設備,憑借成型均勻、效率高、適配性強的優勢,廣泛應用于顆粒劑、飼料、肥料等產品的生產。顆粒質量直接決定最終產品的性能、穩定性與使用效果,而螺桿制粒機的工作原理決定了顆粒成型的基礎邏輯,模具設計則把控著顆粒的形態、粒度與密度,二者協同作用,成為影響顆粒質量的關鍵因素。深入了解其工作原理與模具設計要點,對優化顆粒質量、提升生產效率具有重要意義。
螺桿制粒機的核心工作原理的是“擠壓-成型-切割”的閉環過程,直接決定顆粒成型的穩定性。其工作時,電機驅動螺桿旋轉,將進料口的粉末或濕料向前推送,在螺桿的擠壓作用下,物料受到壓力、摩擦力與剪切力的共同作用,實現充分混合、致密化與塑化,消除物料內部空隙。隨后,被致密化的物料在螺桿推力作用下,強制通過模具的模孔,形成連續的柱狀條狀物,最后通過模具出口的切割裝置,將柱狀物料切割成預設長度的顆粒,完成整個制粒過程。整個過程中,螺桿的轉速、擠壓壓力、物料推進速度的穩定性,直接影響顆粒的密度、硬度與均勻度,轉速過快易導致顆粒松散,壓力不足則會造成顆粒孔隙率過高、易破碎。

模具設計是把控顆粒外觀與核心質量的關鍵,其模孔參數、結構形式與材質選擇,對顆粒質量的影響最為直接。模孔參數中,孔徑與孔型決定顆粒的粒度與形狀,孔徑均勻性不足會導致顆粒大小不一,影響產品篩分效率;圓形模孔適用于常規球形顆粒,異形模孔可制備柱狀、片狀等特殊形態顆粒,滿足不同產品需求。模孔的長徑比則影響顆粒密度與硬度,長徑比過大,物料擠壓時間過長,顆粒密度過高、硬度偏大,易造成溶解緩慢;長徑比過小,擠壓不充分,顆粒松散易碎裂。
模具的結構形式與材質,進一步影響顆粒質量的穩定性與一致性。常用的模具結構分為平板模與環模,平板模結構簡單、更換便捷,適用于小批量、多品種生產,但模孔受力不均,易導致顆粒質量波動;環模受力均勻,制粒效率高,顆粒粒度更均勻,適用于大批量連續生產,是工業規模化生產的優選。材質方面,模具需選用耐磨、耐腐蝕的高強度鋼材,若材質硬度不足,模孔易磨損、變形,導致顆粒尺寸偏差變大,同時可能產生金屬雜質污染物料;優質模具材質可延長使用壽命,確保長期生產中顆粒質量的穩定性。
工作原理與模具設計的協同適配,是保障顆粒質量的核心。螺桿擠壓壓力、轉速需與模具模孔長徑比、孔徑精準匹配,例如細孔徑模具需搭配較大擠壓壓力與適中轉速,避免物料堵塞模孔或顆粒成型不良;熱敏性物料則需優化螺桿推進速度與模具散熱結構,防止物料因擠壓生熱降解變質。此外,定期清理模具模孔、校準螺桿轉速與擠壓壓力,可減少磨損與參數偏差,進一步提升顆粒質量的一致性。
綜上,螺桿制粒機的工作原理奠定了顆粒成型的基礎,模具設計則決定了顆粒的核心質量指標。只有掌握其“擠壓-成型-切割”的工作邏輯,優化模具的模孔參數、結構形式與材質選擇,同時實現二者的協同適配,才能有效解決顆粒大小不均、硬度不符、易破碎等問題,生產出質量穩定、符合行業標準的顆粒產品,為后續生產環節提供可靠保障。