


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、一定的腐蝕(shí)條件下工(gōng)作的。在擠出過程中,料筒還有將熱量傳給(gěi)物料或將熱量從物料中傳走的作用。料筒上還要設置加熱(rè)冷卻(què)係統,安裝機(jī)頭(tóu)。此外(wài),料筒上要開加料口。而加(jiā)料口(kǒu)的幾何形(xíng)狀及其位置(zhì)的選定對加料(liào)性能(néng)的(de)影響很大。料筒內(nèi)表麵的光潔度(dù)、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(liào)筒時都要考慮到上(shàng)述因素。
一、料筒結構
就料筒的整體結構來分,有整體料筒和組合料(liào)筒。
(一)、整體料筒
是在整體坯料上加(jiā)工出來的。這(zhè)種結構容易保證(zhèng)較高(gāo)的製造精度和裝配精度,也可以簡化裝配工(gōng)作,便於加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(rán)這種料筒(tǒng)要求較高的加工製造條(tiáo)件。
(二)、組合料(liào)筒
是指一根料筒是由幾個料筒段組合起來的(de)。實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(gǎi)變料筒長度來適應不向長徑比的(de)螺杆,後者是為了設置排氣段。在一定意義上說,采用組合料筒有利於就地取材和加工,對中小型廠是有利的。但(dàn)實際上組合料筒對(duì)加(jiā)工精度(dù)要(yào)求很高(gāo)。組合(hé)料筒各料筒段多用法蘭螺栓(shuān)聯接在一起。這(zhè)樣就破壞了料筒加熱的(de)均勻性,增加了熱損(sǔn)失。也不便於加熱冷卻(què)係統的設置(zhì)和維修。
(三)雙金屬(shǔ)料筒
為了既能滿足料筒對材質的(de)要求,又能節省貴(guì)重材料,不少(shǎo)料筒在一般碳素鋼(gāng)或鑄鋼的基體內部鑲一合(hé)金鋼襯(chèn)套。襯套磨(mó)損後可以拆出加以更(gèng)換、襯套和(hé)料筒要配合(hé)好,要保(bǎo)證整個料筒壁(bì)上熱傳導不受影響;料筒和襯套(tào)間(jiān)既不能(néng)有相對運動,又(yòu)要能方便地拆出,這就要選(xuǎn)擇合適的配合精度,有的工廠采用配合。
(四)IKV料筒
1、料筒加料段內壁(bì)開設縱(zòng)向溝槽
為了提高固體輸送率(lǜ),由固體輸送理(lǐ)論知,一種方法就是增加料筒表麵的摩擦係數(shù),還有一種方法就是增加加(jiā)料口處(chù)的物料通過垂直於螺杆軸線(xiàn)的橫截麵的麵積。在料筒(tǒng)加料段內壁開設縱(zòng)向溝槽和將加料(liào)段靠近加料口處的一段料筒內壁做成錐形就是這兩(liǎng)種方法的具體化。
在料筒(tǒng)加料段處開縱向溝槽或加工出錐度的具體結(jié)構如下:
一般情況下,錐(zhuī)度的長度可取(3~5)D(D為料筒內徑),加工粉料時,錐度可以(yǐ)加長到(6—10)D。錐度(dù)的大小決定(dìng)於(yú)物料顆粒(lì)的直徑和螺杆(gǎn)直徑。螺杆直徑增加(jiā)時(shí),錐度要減少(同(tóng)時(shí)加料段的長度要相應增加)。
縱向溝槽隻能在(zài)物料仍然(rán)是固體或開始熔融以前(qián)的那(nà)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(zhí)徑有(yǒu)關,據IKV介紹,相當於螺(luó)杆(gǎn)直徑(厘米)的十分之一左右,槽數太多,會(huì)導致物料回流,使輸送量下降。槽的形狀可以是(shì)長(zhǎng)方形的,三角形的,或其它形(xíng)狀的。橫(héng)截麵為長方形的溝槽(cáo)的寬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(què)加料段料筒,目的是使被輸送的(de)物料的溫度保持在(zài)軟化點或熔點以下,避免熔膜出(chū)現,以保持物料的固體摩擦(cā)性質。
采用上述方(fāng)法後,輸送效(xiào)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。
但這種係統也有如下缺點:強力(lì)冷卻會(huì)造成顯著的能量損失;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(yǒu)損壞(huài)帶有溝槽的薄(báo)壁料筒的(de)危險;螺杆磨損較大;擠出性能對原料的依賴性較大。此外,在小型擠出機上采用此結(jié)構受到限製。
(五)加料口的形(xíng)狀和(hé)位置
加料口(kǒu)的形狀(zhuàng)及其在料筒上的開設位置(zhì)對加(jiā)料性(xìng)能有很大影響。加料口(kǒu)應能使物料自由地地加入料筒而(ér)不(bú)產生架(jià)橋(qiáo),設計時還應當考慮到加料口(kǒu)是否適於設置加料裝置,是(shì)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,方的,也有矩形的。一般情況下多用矩形的,其長邊平行於料(liào)筒軸線,長度約(yuē)為螺杆(gǎn)直徑1.5—2倍。
二、料筒材料及強度計算
(一)、料筒材料
正像螺(luó)杆一樣,為滿足料筒的工作要(yào)求,必須由的耐高溫(wēn)、耐(nài)磨損(sǔn)、耐腐蝕、高強度的(de)材料做成。這些材料還應當(dāng)具有好的機加工性能和熱處理性能(néng)。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(de)加料段可以用(yòng)鑄鐵製成。
隨著高速擠(jǐ)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時,對料筒的耐磨(mó)耐腐(fǔ)蝕能力提出了更高(gāo)的要求。舟山佳誠是一種新(xīn)穎的耐(nài)磨損、耐腐蝕材料,目前在國外得到廣泛應用。這種材料(liào)熔(róng)dian低,堅硬,與(yǔ)鋼有很好的熔接性,機加工性能好,澆鑄性能也好,且無澆鑄應(yīng)力,澆鑄後(hòu)即使受(shòu)到彎曲,也不會成鱗片狀(zhuàng)脫落。
將它(tā)應用到料筒上是采用這樣的辦法:在高溫下將這(zhè)種粉末狀的Xaloy合金和料筒(tǒng)一起加熱,由於其熔dian低,大約(yuē)在1200℃時即可熔融成流動狀態,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(tǒng)內(nèi)壁(bì)上,其厚度約(yuē)為2毫米,冷卻後用(yòng)衍磨的方法磨(mó)去約0.20毫米,即可滿(mǎn)足一般(bān)料筒的要求。硬度值可達Rc58—64,在482℃時,硬度無明(míng)顯下降,耐腐蝕能力比滲氮(dàn)鋼大(dà)12倍(bèi)。
(二)、料筒壁厚的決定及強度計算:
1、料筒壁厚的決定(dìng)
料筒很少因強度不足報廢,主要是由於腐(fǔ)蝕(shí)磨損。料筒壁厚的決定,除了考慮(lǜ)強(qiáng)度外,更(gèng)多的是考慮料筒結構的工藝性和熱慣性。根據後兩個(gè)因素決定(dìng)的(de)壁厚往往(wǎng)大(dà)於按強度(dù)條(tiáo)件計算出來的值。由於無成熟的按照(zhào)料筒傳熱特性計算料筒壁厚的計算方法,因(yīn)此目前大多根(gēn)據經驗統計類比決定壁厚,再進行(háng)強(qiáng)度校核。
2、強度計算
料筒的強度(dù)計算按厚壁筒進行(háng)。
當料筒內鑲有襯套時,相當(dāng)於“機械零件”中過(guò)盈配合中的壓合連(lián)接,這時(shí)襯套和料筒的應力狀態都比較複雜,其強度計算也比(bǐ)較複雜(zá)。