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料筒和螺杆組成了擠壓係統。和螺杆一樣,料筒也是(shì)在高壓、高溫(wēn)、嚴重的磨損、一定的腐蝕條件下工作的。在擠出(chū)過程中,料筒還有將熱量傳給物料或將熱量從物料中傳走的作用。料筒(tǒng)上還要設置加熱冷(lěng)卻係統,安裝機頭。此外,料筒上要開加料(liào)口。而加料口的幾何(hé)形(xíng)狀及其位置的選定對加料性能的影響很大。料筒內表麵的(de)光潔度(dù)、加料段內壁(bì)開設溝槽等,對(duì)擠出過程有很大影響,設計或選擇料筒時都要考慮到上述因(yīn)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(tǒng)。
(一(yī))、整體料筒
是在整體坯料上加工(gōng)出來的。這種(zhǒng)結構容易保證(zhèng)較高的製造精度和裝配精度,也可以簡化裝(zhuāng)配工作,便於加熱冷卻係統的設(shè)置和裝拆(chāi),而且熱量沿(yán)軸向分布比較均勻(yún),自然這種料筒要求(qiú)較高的加工製(zhì)造條件。
(二)、組合料筒
是指一根料筒是由幾個(gè)料筒段組合起來的。實驗性(xìng)擠出機和排(pái)氣式(shì)擠出機多用組合料筒。前(qián)者是為了便於改變料筒長度來適(shì)應不向長徑比的(de)螺杆(gǎn),後(hòu)者(zhě)是為了設置排氣段。在一定意義上說,采(cǎi)用組合(hé)料筒有利(lì)於就地取材和加工,對中小型廠是有利的(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起。這樣(yàng)就破壞了料筒加熱的均勻性,增加(jiā)了(le)熱損失。也不便於加熱冷卻係統的設置和維修。
(三(sān))雙金屬料筒
為了(le)既能滿足料筒(tǒng)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(jī)體內部鑲一合金鋼襯套。襯套磨損後可以拆出加以更換、襯套和料筒要配合(hé)好,要(yào)保證整個料筒(tǒng)壁上熱傳導不受影響;料筒和襯套間既不能有相對運動,又要能方便地拆出,這就要選擇(zé)合(hé)適的配(pèi)合精度,有的工(gōng)廠采用配合。
(四)IKV料筒
1、料筒加料段(duàn)內壁開設縱向(xiàng)溝槽
為了提高固體輸送率,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,還有一種方法(fǎ)就是增加(jiā)加料口處的物料通過垂直於(yú)螺杆軸線(xiàn)的橫截麵的麵積。在料(liào)筒加料段內壁開設縱(zòng)向溝槽和將加料段靠(kào)近加料口處的一段料筒內(nèi)壁(bì)做成錐形就是這兩種(zhǒng)方法的(de)具體化。
在料(liào)筒加料段(duàn)處開縱向溝槽或加工出錐度的(de)具體結構如(rú)下:
一般情況下,錐度的長(zhǎng)度可取(3~5)D(D為料筒內(nèi)徑),加工粉料時,錐度可以(yǐ)加長到(6—10)D。錐度的大小決(jué)定(dìng)於物料顆粒的直徑和螺杆直徑。螺杆直徑增加時(shí),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體或開始熔融以前(qián)的那一段料筒上開。槽長約(3—5)D,有錐度。
溝槽的數目與(yǔ)螺杆直(zhí)徑有關(guān),據IKV介紹,相當於螺(luó)杆(gǎn)直徑(厘米(mǐ))的十分之一左右,槽數太多,會導致物料回流,使輸送(sòng)量下降(jiàng)。槽的形狀(zhuàng)可以是長方形的,三角形(xíng)的,或其它形狀的(de)。橫截(jié)麵為長(zhǎng)方形的溝(gōu)槽的寬度(dù)和深度與(yǔ)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(fāng)法。就是冷卻加料段料筒,目的是使被輸送的物料的溫度保持在軟化點或熔點以(yǐ)下(xià),避免熔膜出現,以保持(chí)物料的固體摩擦性質。
采用上述方法後(hòu),輸送效率由0.3提(tí)高到0.6.而(ér)且擠出量對機頭壓力變化的敏感性較小。
但這種係統也有如(rú)下(xià)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(gōng)斤/厘米2),有損壞(huài)帶有溝槽的薄壁(bì)料筒(tǒng)的危險;螺杆磨損(sǔn)較大;擠出性能對原料的依賴性較大。此(cǐ)外,在(zài)小型擠出機上采(cǎi)用此(cǐ)結構受(shòu)到限製。
(五)加(jiā)料口的形狀和位置
加料口的形狀及其在料(liào)筒上(shàng)的(de)開設位置對加料性能有很大影響。加料口應能使物料自由地地加入料筒而不產生架橋,設計時(shí)還應當考慮到加料口是否適於設置加料裝置(zhì),是否有利於清理,是否便於在此段設置冷卻係統。加料(liào)口的形狀(俯視)有圓的,方的,也有矩形的。一般情況下多用矩形的,其長邊平行於料筒軸線,長度(dù)約為螺杆直徑(jìng)1.5—2倍。
二、料筒材料及強度計算
(一)、料筒材料(liào)
正像螺杆一樣,為滿足料筒的工作(zuò)要求,必須由的耐高(gāo)溫、耐磨損、耐腐蝕(shí)、高強度的材料做成(chéng)。這些材料還應當具有好的機加工性(xìng)能和熱處(chù)理性能。料筒除了可以用45號(hào)鋼、40Cr、38CrMoAL外(wài),還可以用鑄鋼和球墨鑄鐵製造。帶襯套的加料段可以用鑄鐵製成。
隨著高速擠出和(hé)工程塑料的發展,特別是擠出玻璃纖(xiān)維(wéi)增強塑料和含有無機填料的塑料時,對料筒的耐磨耐腐蝕能力提出了更高的要(yào)求。舟山佳(jiā)誠是一種新穎的耐磨損、耐腐蝕材料,目前在國外(wài)得到廣泛應用。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(yě)好,且無澆鑄應力,澆鑄(zhù)後即使受到彎(wān)曲,也不會成鱗片狀脫落。
將它應用到料(liào)筒(tǒng)上是采用這樣的辦法:在高溫下將這種粉末狀的Xaloy合(hé)金和料筒一起加熱(rè),由於其熔dian低,大約在1200℃時即可熔融成流動狀態,這時使料筒高(gāo)速旋轉,熔(róng)融的Xaloy產生的巨大離心力便使之(zhī)澆鑄在紅熱的料筒內壁上(shàng),其厚度約為2毫米,冷卻後用衍磨的方法(fǎ)磨去約(yuē)0.20毫(háo)米,即可滿足一般料(liào)筒的要求。硬度值可達Rc58—64,在482℃時,硬度無明顯下(xià)降,耐腐蝕(shí)能(néng)力比滲氮鋼大12倍。
(二)、料筒壁厚的決定及強度計算:
1、料筒壁厚的決定
料筒很少因強度不足報廢,主要是由於(yú)腐蝕磨損。料筒壁厚的決定,除了考慮強度外,更多的是考(kǎo)慮料筒結構的(de)工藝性和熱慣性。根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(yóu)於無成熟的按照料筒傳(chuán)熱特性計算料筒壁厚(hòu)的計算方(fāng)法,因此目前大多根據經驗統計類(lèi)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。
當料筒內鑲有襯套時,相當於“機械(xiè)零件”中過盈配合中的壓合(hé)連接,這時襯套和料筒的(de)應力狀態都比較複雜,其強度計算也比較複雜。