


料筒和螺杆組成了擠壓係統。和螺杆一樣,料筒也是在高壓、高溫、嚴重的磨損、一定的(de)腐(fǔ)蝕條件下工作(zuò)的。在擠出過程中,料筒還有將熱量傳給物料或將熱量從物料中(zhōng)傳走的作用。料筒上還要設置加熱(rè)冷卻係統,安裝機頭。此外,料(liào)筒上要開加料口。而加料口(kǒu)的幾何形狀及其位置的選定對加(jiā)料性能的影響很大。料筒(tǒng)內表麵的光潔度、加料段內壁開設溝槽等,對擠出過(guò)程有很大影響,設計或選擇料筒時都要考慮到上述因素。
一、料筒結構
就料筒的整體結構來分,有整體(tǐ)料筒和組合料筒。
(一)、整體料筒
是在整體坯料上加工(gōng)出來的。這種結構容易保證較高的製(zhì)造精度和裝配(pèi)精(jīng)度,也(yě)可以簡化裝配工作,便於加熱(rè)冷(lěng)卻係統的設置和裝拆,而且熱量沿軸向分布(bù)比較均勻,自然這種料(liào)筒要求較高的加工製造(zào)條件。
(二)、組合料筒
是指一根料筒是由幾個料筒(tǒng)段組(zǔ)合起來(lái)的。實驗性擠出機(jī)和排氣式擠出機多用組合料筒。前者是為了便於(yú)改變料筒(tǒng)長度(dù)來適應不向長徑比的螺杆,後者(zhě)是為了設置排氣段。在一定意義上說,采用組(zǔ)合料筒有利於就地取材和加工,對中小型廠(chǎng)是有利的(de)。但實際上組合料筒對(duì)加工精度要求很高。組合料筒各料筒段多用法蘭螺栓聯接在一(yī)起。這樣就破(pò)壞了料筒(tǒng)加熱的均勻性,增加(jiā)了熱損失。也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(tǒng)對材(cái)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鑲一合金鋼襯套。襯(chèn)套磨損後可以(yǐ)拆出加以更換、襯套(tào)和料筒(tǒng)要配合好,要保證整個(gè)料筒壁上熱傳導不受影響;料筒和襯套間(jiān)既不(bú)能有相對運動,又要能方便地拆出,這就要選擇合適的配合精度,有的工廠采用配合。
(四)IKV料筒(tǒng)
1、料筒加料(liào)段內壁(bì)開設縱向溝槽
為了提高(gāo)固體輸送率,由固體輸送理論知,一種方法就是增加料筒表麵的摩擦係數,還有(yǒu)一種方法就是增加加料口處的物料通過垂直於(yú)螺杆軸線的橫截麵的麵積。在料筒加料段內(nèi)壁(bì)開設縱(zòng)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兩種方法的具體化。
在料筒加料段(duàn)處(chù)開(kāi)縱向溝槽或加工出錐度的具體(tǐ)結構如下(xià):
一般情(qíng)況下,錐度的長度可取(3~5)D(D為料筒內徑),加(jiā)工粉料時,錐度可以加長到(6—10)D。錐度的大小決定於物料顆粒(lì)的直徑和螺杆直徑。螺杆(gǎn)直(zhí)徑增(zēng)加時,錐度要減少(同時加料段的長度要相應增加)。
縱向溝槽隻能在物料仍然是固(gù)體或開始(shǐ)熔融以前的那一段料筒上開。槽長約(3—5)D,有錐度。
溝槽的數(shù)目與螺杆直徑有關,據IKV介(jiè)紹,相當於螺杆直徑(厘米)的十(shí)分之一(yī)左右,槽數(shù)太多,會導致物料回流,使輸送量下降。槽的(de)形狀可以是長方形的,三角形的,或其它形狀的。橫截麵為長方形的溝槽的寬度(dù)和深度與螺杆直(zhí)徑(jìng)有關。
2、強製冷(lěng)卻加料段料筒
為了(le)提高固體輸送(sòng)量,還有一種方法。就是冷卻加(jiā)料段料筒,目的是使被輸送的物料的溫度保持在軟化點或熔點以下,避免熔膜出現,以保持物料的固體摩擦(cā)性質。
采用上述方法後,輸送效率由0.3提高到0.6.而且擠出量對機頭壓力變化的敏感性較小。
但(dàn)這種係(xì)統也有如下缺點(diǎn):強力冷卻會(huì)造成顯著(zhe)的能量損失;由於在料筒加料(liào)段末處可能(néng)產生極(jí)高的壓力(有的高達800—1500公斤(jīn)/厘米2),有損壞帶有溝槽的薄壁料筒的危(wēi)險;螺杆磨損較大;擠出性(xìng)能對原料的依賴性較大。此外,在小型(xíng)擠出機(jī)上采用此結構受到限製。
(五)加料口的形狀和位置
加料口的形狀及其在料筒上(shàng)的開(kāi)設位置對加料性能有很大影響。加料口應能使(shǐ)物料自由地地加入料筒而不產生架橋,設計時還應當考慮到加料口是(shì)否適於設置加(jiā)料裝置(zhì),是否有利於清理,是否便於在此段設置冷卻係統。加料口的形狀(俯視)有圓的(de),方的,也有矩形(xíng)的。一般情況下多用矩形的,其長邊平行於料筒軸線,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
正像螺杆一樣,為滿足料筒的工作要求,必須由的耐高溫、耐磨(mó)損、耐腐蝕、高強度的材料做成。這些材(cái)料還應當具有好的機(jī)加工性能和熱處理性能。料筒除(chú)了可以用45號鋼、40Cr、38CrMoAL外,還可以用(yòng)鑄鋼和球墨鑄鐵製(zhì)造(zào)。帶襯套的加料(liào)段可以用(yòng)鑄鐵製成。
隨著高速擠出和工程塑料的發展,特別是擠出玻璃纖維增強塑料和含有無機填料的塑料(liào)時,對料筒的耐磨耐腐蝕(shí)能力提出了更高的要求。舟山佳誠是一(yī)種新穎的耐磨損、耐腐蝕(shí)材料,目前在國外得到廣泛應用(yòng)。這種材料熔dian低,堅硬,與鋼有很好(hǎo)的熔接性,機加工性能(néng)好(hǎo),澆鑄性能也(yě)好,且無澆鑄應力,澆鑄後即使受到彎曲,也(yě)不會成鱗片狀脫落。
將它應用到料筒上是采用這樣的辦法:在高溫下將(jiāng)這種粉末(mò)狀的Xaloy合金和料筒一(yī)起加熱,由於其熔dian低,大約在(zài)1200℃時即可(kě)熔融成流動狀態,這時使料筒高速(sù)旋轉,熔融的Xaloy產生的巨大離心力便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(fǎ)磨去約(yuē)0.20毫米,即可滿足一般料筒的要求。硬度值(zhí)可達Rc58—64,在(zài)482℃時,硬(yìng)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(jí)強度計算:
1、料筒壁厚的決定
料筒很少因強度不足報廢(fèi),主要是由於腐蝕磨損。料(liào)筒壁厚的決定,除了考(kǎo)慮強度外,更多(duō)的是考慮料筒(tǒng)結構的工藝性和熱慣性。根據後兩個因(yīn)素決定(dìng)的壁厚往往(wǎng)大(dà)於按強度條(tiáo)件計算出來的值。由於無(wú)成熟的(de)按照料筒傳熱特性計算料筒壁厚的計算方法,因此目前(qián)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(jì)算
料筒的強度計算按厚壁筒進行。
當(dāng)料筒內鑲有襯套時,相當於“機械零件”中過盈配(pèi)合中的壓(yā)合連接,這時襯套和(hé)料筒的應力狀態都比較複(fù)雜,其強度計算也比較複(fù)雜。