本发明涉及塑料管材挤出成型，具体为一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头。
背景技术：
1、随着高分子管材应用的不断发展，越来越多的领域上，高分子管材的需求量日益增加，各个领域对高分子管材的力学性能、耐腐蚀性和密度等方面的要求也越来越高；为了增强管材的各方面性能，通过改变分子结构的办法比较复杂，周期也较长，而单单通过加入填料的办法有时又会改变高分子材料的其他特性。这就要求高分子加工工业不断创新来满足生产生活对高分子管材质量要求的不断提高。高分子管材适合于用挤出的办法成型和生产，但是希望在挤出的过程中对高分子管材环向的强度进行提升，往往就需要对挤出机头的设计提出比较高的要求。
2、挤出机头的作用是将挤出机通过螺杆旋转输送来的塑料熔体变为向前的流动状态，使熔体在进一步塑化的过程中进入口模，并在成型压力的作用下成型与口模轮廓一致的管材制品。而对于管材而言，所受的环向应力能达到轴向应力的两倍，所以提升管材的环向抗应力能力很重要；虽然二次加工可以有效提升管材的环向抗应变能力，但是二次加工会破坏管材内部的分子链结构和性能。所以为了避免破坏管材内部的分子链结构和性能，这种管材环向的增强应该在管材挤出的过程中实现，因此，就需要挤出机头的特殊作用来实现，而传统的挤出机头设计技术难以满足管材环向增强的要求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，包括模体组件和芯模组件，所述模体组件包括口模、扩张外模和进气螺栓；所述口模设置有熔体进料口，所述扩张外模安装于所述口模远离熔体进料口的一端，并且，所述口模与所述扩张外模同轴设置、可拆卸固定连接，所述口模与扩张外模在其内部配合形成有芯模空腔，所述进气螺栓径向安装于所述口模的外壁，并且，所述进气螺栓的一端伸入至所述芯模空腔内，所述进气螺栓沿其自身轴向开设进气气孔；所述芯模组件包括分流锥、芯棒和扩张芯棒；所述分流锥、芯棒和扩张芯棒同轴设置，并且，沿熔体的输送方向，所述分流锥、芯棒和扩张芯棒依次设置于所述芯模空腔内，所述分流锥与所述芯棒一体式连接，所述分流锥和芯棒均安装于所述口模的内壁，所述分流锥的锥形面朝向所述熔体进料口，所述扩张芯棒与所述芯棒可拆卸固定连接，依次相互连接的所述分流锥、芯棒和扩张芯棒在其内部开设沿其轴线方向以及连通所述进气气孔的气道；所述模体组件与芯模组件之间形成熔体通道，沿熔体的输送方向，所述分流锥可分为分流部和收缩部，所述分流部与所述口模的内壁之间形成分流通道，所述收缩部与所述口模的内壁之间形成收缩通道，所述芯棒与所述口模的内壁之间形成预成型通道，所述扩张芯棒可分为扩张部和直模部，所述扩张部与所述扩张外模的内壁之间形成扩张通道，所述直模部与所述扩张外模的内壁之间形成成型通道；沿熔体的输送方向，所述分流通道、收缩通道、预成型通道、扩张通道和成型通道依次连通构成熔体通道，其中，所述分流通道的宽度逐渐减小、且分流通道的中线距分流部轴线之间的径向距离逐渐增大，所述收缩通道的宽度逐渐减小、且收缩通道的中线距收缩部轴线之间的径向距离逐渐减小，所述预成型通道的中线沿芯棒的轴线方向，所述扩张通道的宽度逐渐减小、且扩张通道的中线距扩张部轴线之间的径向距离逐渐增大，所述成型通道的中线沿直模部的轴线方向。
3、基于上述技术特征，在管材挤出成型的过程中，本发明通过在远离熔体进料口的口模一端安装扩张外模和扩张芯棒，通过改变扩张的角度，使熔体在流过扩张外模和扩张芯棒时产生径向向外的作用力，以对塑料熔体进行环向的拉伸，同时，向进气螺栓的进气气孔通入预热的辅助气体，其预热的辅助气体进入分流锥、芯棒和扩张芯棒内的气道，增加了芯棒和扩张芯棒的温度，以使收缩通道和预成型通道内的熔体始终保持着流动状态，从而熔体在进行环向拉伸过程时，可减小分流锥外壁和芯棒外壁对熔体的拖拽作用，最终使管材的环向强度得到增强，提高了管材的产品质量。
4、本技术方案中优选地，还包括定径组件，所述定径组件包括定径套、浮头和固定装置；所述定径套与所述扩张外模同轴设置，所述定径套通过固定装置可拆卸固定连接在所述扩张外模上，所述定径套呈管状，所述成型通道和气道均与所述定径套的管口相连通，所述浮头设置于远离扩张外模的所述定径套的另一管口上，所述浮头与管口过盈配合连接，所述浮头用于维持所述定径套内部的气体压力。
5、基于上述技术特征，在本发明中，定径套为管状的钢制结构，在成型通道内所形成的预成型的管材会输送至定径套的管内进行冷却定型，进气气孔内通入的预热的辅助气体也会通过气道输送至定径套的管内，并通过浮头对定径套远离扩张外模一侧管口的封堵，可使定径套的管内维持较高的气体压力，从而提高管材外壁与定径套内壁之间的作用力，以使预成型的管材压紧在定径套的内壁上，从而使成型的管材产品外壁更加光滑，直径也更加准确。
6、本技术方案中优选地，其芯模组件还包括分流锥支架，所述分流锥支架与所述分流锥螺纹连接，所述分流锥可通过所述分流锥支架安装于所述口模的内壁。
7、本技术方案中优选地，所述分流锥支架呈菱形结构，沿所述芯棒的轴线方向，所述分流锥支架靠近所述熔体进料口的菱形角为钝角，所述分流锥支架远离所述熔体进料口的菱形角为锐角。
8、基于上述技术特征，在本发明中，分流锥支架呈菱形结构，并且分流锥支架靠近熔体进料口的一头设计的比较大，适合熔体的分流，远离熔料进料口的一头则设计的比较尖，适合熔体的融合。
9、本技术方案中优选地，所述分流锥支架与所述进气螺栓相连接，所述进气气孔通过分流锥支架与所述气道相连通。
10、本技术方案中优选地，所述模体组件还包括模体和调节螺栓，所述模体套设于所述口模，所述调节螺栓安装于所述模体上，并且，所述调节螺栓的一端抵接在所述口模的外壁。
11、基于上述技术特征，本发明中，调节螺栓沿径向方向安装在模体的外壁，同时，调节螺栓的一端与口模的外壁相抵接，通过调节螺栓的旋进和旋出，可以小幅度的改变口模外壁在径向上的位置，从而调节收缩通道的宽度，实现对口模与芯棒同轴度的调节，以避免出现偏心而导致管材的壁厚不均匀。
12、本技术方案中优选地，所述口模与所述扩张外模对接的部位分别开设有内外螺纹，所述口模与所述扩张外模螺纹连接，所述扩张芯棒与所述芯棒对接的部位分别开设有内外螺纹，所述扩张芯棒与所述芯棒螺纹连接。
13、基于上述技术特征，口模与扩张外模通过内外螺纹连接，并且，扩张芯棒与芯棒通过内外螺纹连接，不仅可以保证密封性，防止熔体和辅助气体的泄露，而且还方便了更换不同内径的扩张外模和不同外径的扩张芯棒，以调节扩张通道的扩张角度和成型通道的宽度，以制作不同尺寸的管材。
14、本技术方案中优选地，所述定径组件还包括浮头拉索，所述浮头拉索的一端与所述扩张芯棒连接，所述浮头拉索的另一端连接在所述浮头上，所述浮头拉索用于拉紧浮头以对抗所述定径套内部的气体压力。
15、基于上述技术特征，浮头拉索的一端连接在扩张芯棒上，另一端连接在浮头上，浮头拉索可为浮头提供拉力，以对抗定径套管道内部较大的气体压力。
16、本技术方案中优选地，所述定径组件还包括进水口，所述进水口沿所述定径套的径向方向设置于所述定径套的外壁，所述定径套的内外管壁之间形成冷却水道，所述进水口与所述冷却水道相连通。
17、基于上述技术特征，通过进水口向冷却水道内通入冷却水，以使输送至定径套内的预成型管材更好的冷却定型为管材产品。
18、本技术方案中优选地，所述固定装置为连接法兰，所述定径套与所述扩张外模通过连接法兰实现可拆卸固定连接。
19、基于上述技术特征，定径套与扩张外模通过连接法兰实现紧密同轴连接，不仅可防止熔体的泄露，而且也便于了扩张外模与定径套的拆卸。
1.一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，还包括定径组件(3)，所述定径组件(3)包括定径套(31)、浮头(32)和固定装置；
3.根据权利要求1所述的一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，所述芯模组件(2)还包括分流锥支架(24)，所述分流锥支架(24)与所述分流锥(21)螺纹连接，所述分流锥(21)可通过所述分流锥支架(24)安装于所述口模(11)的内壁。
4.根据权利要求3所述的一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，所述分流锥支架(24)呈菱形结构，沿所述芯棒(22)的轴线方向，所述分流锥支架(24)靠近所述熔体进料口的菱形角为钝角，所述分流锥支架(24)远离所述熔体进料口的菱形角为锐角。
5.根据权利要求3所述的一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，所述分流锥支架(24)与所述进气螺栓(13)相连接，所述进气气孔(5)可通过分流锥支架(24)与所述气道(6)相连通。
6.根据权利要求1所述的一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，所述模体组件(1)还包括模体(14)和调节螺栓(15)，所述模体(14)套设于所述口模(11)上，所述调节螺栓(15)安装于所述模体(14)上，并且，所述调节螺栓(15)的一端抵接在所述口模(11)的外壁。
7.根据权利要求1所述的一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，所述口模(11)与所述扩张外模(12)对接的部位分别开设有内外螺纹，所述口模(11)与所述扩张外模(12)螺纹连接，所述扩张芯棒(23)与所述芯棒(22)对接的部位分别开设有内外螺纹，所述扩张芯棒(23)与所述芯棒(22)螺纹连接。
8.根据权利要求2所述的一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，所述定径组件(3)还包括浮头拉索(34)，所述浮头拉索(34)的一端与所述扩张芯棒(23)连接，所述浮头拉索(34)的另一端连接在所述浮头(32)上，所述浮头拉索(34)可用于拉紧浮头(32)以对抗所述定径套(31)内部的气体压力。
9.根据权利要求2所述的一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，所述定径组件(3)还包括进水口(35)，所述进水口(35)沿所述定径套(31)的径向方向设置于所述定径套(31)的外壁，所述定径套(31)的内外管壁之间形成冷却水道(36)，所述进水口(35)与所述冷却水道(36)相连通。
10.根据权利要求2所述的一种带有气体辅助的管材环向增强挤出机头，其特征在于，所述固定装置为连接法兰(33)，所述定径套(31)与所述扩张外模(12)通过连接法兰(33)实现可拆卸固定连接。
