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料筒和螺杆組成了擠壓係統。和螺(luó)杆一樣,料筒也是在高壓、高(gāo)溫、嚴重的磨損、一定的(de)腐蝕條件下工作的。在擠出過程中,料(liào)筒還有將熱量傳給物料或將熱量從物料中傳走(zǒu)的作用(yòng)。料筒上還要設置加熱冷卻係統,安裝機頭。此外,料筒(tǒng)上要開加料口。而加料口的幾何形狀及其位置的選定對加料性(xìng)能(néng)的影響很大(dà)。料筒內表麵的光潔度、加料段內壁開設溝槽等,對擠出過程有(yǒu)很(hěn)大影響,設計或選擇料(liào)筒(tǒng)時都要考慮到上述因(yīn)素。
一、料筒結構
就料(liào)筒的整體結構來分,有整體(tǐ)料筒和組合料筒。
(一)、整體料筒
是在(zài)整體坯料上加工(gōng)出來的(de)。這(zhè)種結(jié)構容易保證較高的製造精度和裝配精度,也可以簡化裝配工作,便於加熱冷卻係統(tǒng)的設置和裝拆,而且熱量沿軸向分布比較均(jun1)勻,自然這種料筒要求較高的加工製造條件。
(二)、組合料筒
是指一根料筒是由幾個料筒段組合起來的。實(shí)驗性擠出機和排氣式擠出機多用組合料筒。前者是為了便於改變(biàn)料筒長度來適應不向長徑比的螺杆,後者(zhě)是(shì)為了設置排氣(qì)段。在(zài)一定意義上說,采用組合料(liào)筒有利於就地取材和加工,對中小型廠是有利的。但實際上組合料筒對加工精度要求(qiú)很高。組合(hé)料筒各料筒段多用法蘭螺栓聯接在(zài)一起。這樣就破(pò)壞了料筒加熱(rè)的均勻性(xìng),增(zēng)加了熱損失。也(yě)不便於加熱冷卻係統的設置和維修。
(三)雙金屬料筒
為了既能滿足料筒對材質的要求,又能節省貴重材料,不少料筒在一般碳素鋼或鑄鋼的基體內部(bù)鑲一合金鋼襯套。襯套磨損後可以拆出加以更換、襯套和料筒要配合好,要(yào)保(bǎo)證整個料筒壁上熱傳導(dǎo)不受影響;料筒和(hé)襯套(tào)間既不能有相對運動,又要能方便地拆出,這(zhè)就(jiù)要選擇合適的配合精(jīng)度,有的工廠采用配合。
(四)IKV料筒
1、料筒加料段(duàn)內壁開設縱向溝槽
為了提高固體輸送率,由固體輸(shū)送理論知,一種(zhǒng)方法就是增加料筒表麵的摩擦係數,還有一種方法就是增加加料口處的物料通過垂直於螺杆軸(zhóu)線的橫截(jié)麵的麵積。在料筒加料段內壁開設(shè)縱向溝槽和將加料段靠近加料口處的一段料筒內壁做成錐形就是這(zhè)兩種方法的具體化。
在料(liào)筒加料段處開縱向溝槽或加工出錐(zhuī)度的具體結(jié)構如下:
一般情況下,錐度(dù)的長度可取(3~5)D(D為料筒內徑),加工粉料(liào)時,錐度可以加長到(6—10)D。錐度的大(dà)小決定於(yú)物(wù)料顆粒(lì)的直徑和螺杆直徑。螺杆(gǎn)直徑增加時,錐度要減少(同時加料(liào)段的長度要相應增加)。
縱(zòng)向溝槽隻(zhī)能在物料(liào)仍然是固體或開始(shǐ)熔融以前的那一段(duàn)料筒上開。槽長約(3—5)D,有錐度。
溝槽的數目與螺杆直徑有關,據IKV介紹,相當於螺杆(gǎn)直徑(厘米)的十分之一左右,槽數太多,會導(dǎo)致物料回流,使輸送量下降。槽的形狀(zhuàng)可以(yǐ)是長方形的,三角形(xíng)的,或其它形狀的。橫截麵為(wéi)長方形的溝槽的寬(kuān)度和深度與螺杆直徑有關。
2、強製冷卻加料段料筒
為了提高固體輸送量,還有一種方法。就是冷卻加料段料筒,目(mù)的是使被輸送的(de)物料的(de)溫度保持在軟化點(diǎn)或熔點以下,避免(miǎn)熔膜出現,以保持物料的固體摩擦性質。
采用上述方法後,輸送效率由0.3提高到0.6.而且擠出量對機(jī)頭壓力變化的敏感性較小。
但這種係統(tǒng)也有(yǒu)如下缺點(diǎn):強力冷卻會造成顯著的能量損失;由於在(zài)料筒加料段末處可能產(chǎn)生極高的壓力(有的高達(dá)800—1500公斤/厘米2),有損(sǔn)壞帶有溝槽的薄壁料筒的(de)危險;螺杆磨損較大;擠出性能對原(yuán)料的依賴性較大。此外,在小型擠出機上采用此結構受到限製。
(五)加料口的形狀和(hé)位置
加料口的形狀及其在料筒上的(de)開設位置對(duì)加料(liào)性能有很大影響(xiǎng)。加料口應能使物料自由地(dì)地(dì)加入料筒而(ér)不產生架橋,設計時還(hái)應當考慮到加料口是否(fǒu)適(shì)於設置加料裝(zhuāng)置(zhì),是否有利於清理,是否便(biàn)於在此段設置冷卻係統。加料口的(de)形狀(俯視)有圓的,方的,也有矩形的。一般情況下多用矩形(xíng)的,其長邊平行於(yú)料筒(tǒng)軸線,長度約為螺杆直徑1.5—2倍。
二、料筒材料(liào)及強(qiáng)度計算
(一)、料筒材料
正像螺杆一樣,為(wéi)滿(mǎn)足料筒的工作要求,必須由的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、高強度的材料做成。這些材料還應當具有(yǒu)好的機加(jiā)工性能和熱(rè)處理性能。料筒除了可以(yǐ)用45號(hào)鋼、40Cr、38CrMoAL外,還可以用鑄鋼和球墨鑄鐵製造。帶(dài)襯(chèn)套(tào)的加料段可以用鑄(zhù)鐵製成。
隨著高速擠出和工程塑料的發展,特別是擠出玻(bō)璃纖維(wéi)增(zēng)強塑(sù)料和含有無機填(tián)料的塑料時,對料筒的耐磨耐腐蝕能力提出了更高的要求。舟(zhōu)山佳誠(chéng)是一(yī)種新穎的耐磨(mó)損、耐腐蝕材(cái)料,目前在國外得到(dào)廣泛應用。這種(zhǒng)材料熔dian低,堅硬,與鋼(gāng)有很好的熔接性,機加工(gōng)性能好,澆鑄(zhù)性能也好,且無(wú)澆鑄(zhù)應力,澆鑄後即(jí)使受到彎曲,也不會成(chéng)鱗片狀脫落。
將它應用到料(liào)筒上是(shì)采用這樣的辦法:在高溫下將這(zhè)種粉末狀的Xaloy合金和料筒一起(qǐ)加熱,由於(yú)其熔(róng)dian低(dī),大約在1200℃時即可熔融成流動狀(zhuàng)態(tài),這時使料筒高速旋轉,熔融的Xaloy產生(shēng)的(de)巨大離心力便(biàn)使之澆鑄在紅熱的料筒內壁上,其厚度約為2毫米,冷卻(què)後用衍磨的方法磨去約0.20毫米,即可滿足(zú)一般料筒的要求。硬度值可(kě)達Rc58—64,在(zài)482℃時,硬度無明顯下降,耐腐蝕能力比滲氮鋼大12倍。
(二)、料筒壁厚的決定及強度計算:
1、料筒壁厚(hòu)的(de)決定
料(liào)筒很少因強度不足報廢,主要是由於腐(fǔ)蝕磨損。料筒壁厚的決定,除了考(kǎo)慮強度外,更(gèng)多(duō)的是考慮料筒(tǒng)結構的工藝性和熱慣性。根(gēn)據後兩個因素決定的壁厚(hòu)往往大於按強度條件計算出來的值。由於無成熟的按照料(liào)筒傳(chuán)熱特性計算料筒(tǒng)壁厚的(de)計算(suàn)方法,因此目前大多根據經驗統(tǒng)計類比決定壁厚,再進(jìn)行強度校核。
2、強度計算
料筒(tǒng)的強度計算按厚壁筒進行。
當料筒內(nèi)鑲有襯套時,相當於“機械零件”中過盈配合中的壓合連接,這時襯套和料筒的應力狀態都比較複雜,其強度計算也比較複雜(zá)。