


料筒和螺杆組成了(le)擠壓係統。和螺杆一樣,料筒也是在高壓、高溫、嚴重的磨損、一定的腐蝕條件(jiàn)下工(gōng)作(zuò)的。在擠出過程中(zhōng),料筒還有將熱量傳給物料或(huò)將熱量從物料中傳走的作(zuò)用。料筒上還要設置加熱冷卻係(xì)統,安裝機頭。此外,料筒上要(yào)開加料口。而加料(liào)口的幾何形狀及其位置的選定(dìng)對加料性能的影響很大。料筒內表麵的光潔度、加料段內壁開設溝槽(cáo)等,對(duì)擠出過程有很大(dà)影響,設計或選擇料筒時都要(yào)考慮到上述因素。
一、料筒結構
就料筒的整體結構來分(fèn),有整體料筒和(hé)組合料筒。
(一)、整體料筒
是在(zài)整體坯料上加工出來的。這種結構容(róng)易保證較高的製造精度和裝配精度,也可以簡(jiǎn)化裝配工作,便於(yú)加(jiā)熱冷卻係統的設置和裝拆,而且熱量沿軸向分布比較均(jun1)勻,自然這種料筒要(yào)求較高的(de)加工製(zhì)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。實驗(yàn)性擠出機和排氣式擠出機多用組合料筒。前者(zhě)是為了便於改變料筒長(zhǎng)度來適應(yīng)不向長徑比的螺杆,後者是為了設置排氣段。在一定意義(yì)上(shàng)說(shuō),采用組合料筒有利於就(jiù)地取材和加工,對中(zhōng)小型廠是有利的。但實際上組合料筒對加工精度要求很高。組合料筒各料筒段多(duō)用法蘭螺栓(shuān)聯接在一(yī)起。這樣(yàng)就破壞了料筒加熱(rè)的均勻性,增加了熱(rè)損失。也不便(biàn)於加熱冷卻係統的設置和維修(xiū)。
(三)雙金屬(shǔ)料筒
為了既能滿足料筒對材質的要求,又能(néng)節省貴重材料,不少料筒在一般碳素鋼或鑄鋼的基體內部鑲一合金鋼襯套。襯套磨損後可以拆出加以更換、襯套和(hé)料筒要配合好,要保證整個料筒壁上熱傳(chuán)導不受(shòu)影響;料筒和襯套間既不能有相對(duì)運動,又要能方(fāng)便地拆(chāi)出,這就要選擇合適的配合精(jīng)度,有的工廠采(cǎi)用配合。
(四)IKV料筒
1、料筒加料段內壁開設縱向溝槽
為了提高固體輸(shū)送率,由固體輸送理論知,一種方法就是(shì)增加料筒表(biǎo)麵(miàn)的摩擦係數,還(hái)有一種方法就是增加加料口處的(de)物料通過垂直於螺杆(gǎn)軸線的橫截麵的(de)麵積。在料筒加(jiā)料段內壁開設縱向溝槽和將加料(liào)段靠近加料口處的一段料筒(tǒng)內壁做(zuò)成錐形(xíng)就是這兩種方法的具體化。
在料(liào)筒加料(liào)段(duàn)處開縱向溝槽或加工出錐度的具體結構如下:
一般情況下,錐度的長度可取(3~5)D(D為料筒內徑),加工粉料時,錐度可以加(jiā)長到(6—10)D。錐度的大小決定於物料顆粒的直徑和螺杆直徑。螺杆直徑增加時,錐度要減少(同時加料段的長度要相應增加)。
縱向溝槽隻能在(zài)物料(liào)仍然是固體或(huò)開始熔融以(yǐ)前的那一段料筒上開。槽長約(3—5)D,有(yǒu)錐度。
溝槽的數(shù)目與螺杆直徑有關,據IKV介紹,相當於螺杆直徑(厘(lí)米)的十分之一(yī)左右,槽數太多,會導致物料回流(liú),使輸送量下降。槽的形狀可以是長方形的,三角形的,或其它形狀(zhuàng)的。橫截麵為長方形的溝(gōu)槽的寬度和深度(dù)與螺杆直徑有關。
2、強製冷卻加料段料筒
為了提高(gāo)固(gù)體輸送量,還有一種方法。就是冷卻加料段料筒(tǒng),目的(de)是使被輸送的物料的溫度(dù)保持在(zài)軟化點或熔點以下,避(bì)免熔膜(mó)出現,以保持物(wù)料的固體摩(mó)擦性質(zhì)。
采用上述方法後,輸(shū)送效率由0.3提高到0.6.而且擠出量對機頭壓力變化的敏感(gǎn)性較小。
但這種係統也有如下缺點:強力冷卻會造成顯著的能(néng)量損失;由於在料筒加料段末處可能產生極高的壓力(有的高達800—1500公斤/厘米2),有損壞帶有(yǒu)溝槽的薄壁料筒的危險;螺杆磨損較大;擠(jǐ)出性能(néng)對原料的依賴性較大。此(cǐ)外,在小型擠出機上采用此結構受到限製。
(五)加料口的形狀(zhuàng)和位置
加料口的形狀(zhuàng)及其在料筒上的開設位置對加料性能有很大影(yǐng)響。加料口應能使物料自(zì)由(yóu)地地加入料(liào)筒而不產生架橋,設計時還應當考慮(lǜ)到加料口是否適於設置加料裝置,是否有利於(yú)清理(lǐ),是否便(biàn)於(yú)在此段(duàn)設置冷卻係統。加料口的形狀(zhuàng)(俯視)有圓的,方的(de),也有矩形的。一般情況下多用矩形的,其長(zhǎng)邊平(píng)行於料筒軸線,長度約為螺杆直徑1.5—2倍。
二、料筒材料及強度計算
(一)、料筒材料
正像螺杆一(yī)樣,為(wéi)滿足料筒的(de)工作要求,必(bì)須由的耐(nài)高溫、耐磨損、耐腐(fǔ)蝕、高強度的材料做成。這些材料還應當具有好的(de)機加工性能和熱處理性能。料筒除了可以用45號鋼、40Cr、38CrMoAL外,還可以用鑄鋼和球墨鑄鐵製造。帶襯套的加料段可以用(yòng)鑄鐵製成。
隨著高速擠出和工程塑料的發展,特別是擠出玻璃纖(xiān)維(wéi)增強塑料和(hé)含有無機填料的塑(sù)料時,對料筒的(de)耐磨耐腐蝕能力提出了更(gèng)高的要求。舟山佳誠是一種新穎的耐磨損(sǔn)、耐腐蝕材料(liào),目前在國外(wài)得到廣泛應(yīng)用。這種材料熔dian低,堅硬,與鋼有很好的熔接性,機加工性能好,澆鑄性能也好,且無(wú)澆(jiāo)鑄(zhù)應力,澆鑄後即使受到彎曲(qǔ),也(yě)不會成鱗片狀脫落。
將它應用到料筒上是(shì)采用這樣的辦法:在高溫下將這種粉(fěn)末狀的Xaloy合(hé)金和料筒一起(qǐ)加熱,由於其熔dian低,大約在1200℃時(shí)即可(kě)熔融成流動(dòng)狀態,這時使料筒(tǒng)高速旋轉,熔融的(de)Xaloy產生的巨大離心力便使之澆鑄在紅(hóng)熱的料筒內壁上,其厚度約為2毫米,冷(lěng)卻(què)後用衍磨的方(fāng)法磨(mó)去約0.20毫米,即可滿足一般料筒的要求。硬度值可達Rc58—64,在482℃時,硬度無明顯下降,耐腐(fǔ)蝕能力比滲氮鋼(gāng)大12倍。
(二)、料筒壁(bì)厚的決定及強度計(jì)算:
1、料筒壁厚(hòu)的決定
料筒很少因強度不足報廢,主要是由於腐蝕(shí)磨損。料筒壁厚的決定,除了考慮強度外,更多的是考慮料筒(tǒng)結構的工藝性和熱慣(guàn)性。根據後兩個因素決定的壁厚往(wǎng)往大於按強(qiáng)度條件計算出來的值。由於(yú)無成熟的(de)按照料(liào)筒傳熱特性計算料筒壁(bì)厚的計(jì)算方法,因此目前大多根據經驗統計類比決定壁厚,再進行強度校核。
2、強度計算
料筒的強度計算按厚壁筒進行(háng)。
當料筒內鑲有襯套時,相當於(yú)“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(jiào)複雜。