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料筒和螺杆(gǎn)組成了擠壓係統。和螺杆一樣,料筒也是在高壓、高溫、嚴重(chóng)的磨損、一定的(de)腐蝕(shí)條件下工作的。在擠出過程中,料筒還有將熱量(liàng)傳給物料或將(jiāng)熱量從物料中傳走的作用。料筒(tǒng)上還要設置加(jiā)熱冷卻係統,安裝機頭。此外,料筒上要開加料口。而加料口的幾何形(xíng)狀及(jí)其位置的選定對加料性能的影響很大。料筒內表麵的光潔度、加料(liào)段內(nèi)壁開設(shè)溝槽等,對擠出過程有很大影響,設(shè)計或選擇料筒時都要考慮到上述(shù)因(yīn)素。
一、料筒結構
就料筒的整(zhěng)體結構(gòu)來分,有整體料筒和組合料筒。
(一)、整體料筒
是在整體坯料上加工(gōng)出(chū)來的。這(zhè)種結構容易保證較高的製造精度和裝配精(jīng)度,也可以簡(jiǎn)化裝配工作,便於加熱冷卻係統的設置和裝拆(chāi),而且熱量沿軸向(xiàng)分布比較均勻,自然這種料筒要求較高的加工製造條件。
(二(èr))、組合料筒
是指一根料筒是由幾個料筒段組合起來的。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(yú)改變料筒長度來適應不向長(zhǎng)徑比的螺杆,後者是為了設置排氣段。在一定意義上說,采用組合(hé)料筒有利於就地取材和(hé)加工,對中小型廠是有利的。但實際上組合料(liào)筒對加工精度要(yào)求很高。組合(hé)料筒各料筒段多(duō)用法蘭螺栓聯接在一起。這樣就破壞了料(liào)筒加熱的均勻性,增加了熱損失(shī)。也不便於加熱冷卻(què)係(xì)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(shěng)貴重材料,不少料筒在一般碳素鋼(gāng)或鑄鋼的基體(tǐ)內部鑲一合金鋼襯套。襯套磨(mó)損後可(kě)以拆出加以更換、襯套和料筒要配合好(hǎo),要保證(zhèng)整個(gè)料筒(tǒng)壁上熱傳導不受影響(xiǎng);料(liào)筒和襯套間既不能有(yǒu)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(de)工廠采(cǎi)用配合。
(四)IKV料筒
1、料筒加料(liào)段內壁開設縱向溝槽
為了提高固體輸送率(lǜ),由固體輸送理論知,一種(zhǒng)方法就是增加料筒表麵(miàn)的摩(mó)擦(cā)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線的橫截麵的麵積。在料筒加(jiā)料段內壁開設縱向(xiàng)溝槽和將加料段靠近加料口處的一段料筒內(nèi)壁做(zuò)成錐形(xíng)就是這兩種方法的具體化。
在料筒加料段處開縱向(xiàng)溝槽或加工出錐度的(de)具體(tǐ)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(fěn)料時,錐度可以加長到(6—10)D。錐度的大小決定於(yú)物料顆(kē)粒的直徑和螺杆(gǎn)直徑。螺杆直徑增加時,錐度要減少(同時加(jiā)料段的長度要相應增加)。
縱向溝槽隻能在物料(liào)仍然是固體(tǐ)或開始熔融(róng)以前的那一段料筒上開。槽長(zhǎng)約(3—5)D,有錐度(dù)。
溝槽的數(shù)目(mù)與(yǔ)螺杆直徑有關(guān),據IKV介紹,相當於(yú)螺杆直徑(厘(lí)米)的十分之一左(zuǒ)右,槽數太多,會導致物料(liào)回(huí)流,使輸送量下降。槽的形狀可以是長方形的,三角形的,或其它形狀的。橫截麵為長方形(xíng)的溝槽的寬度和深度與螺杆直(zhí)徑有關。
2、強製冷卻加(jiā)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,目的是使被(bèi)輸送的物料(liào)的溫度(dù)保(bǎo)持在軟化(huà)點或熔點以下,避免熔膜出現(xiàn),以保持物料的(de)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(qiě)擠出量對(duì)機頭壓力變(biàn)化的敏感性較小。
但這種係統(tǒng)也有如下缺點:強力冷卻會造(zào)成顯著(zhe)的能量損失;由於在料(liào)筒(tǒng)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),有損壞帶有溝槽的薄壁料筒的危險;螺杆磨損較大;擠出性能對原料的依賴性較大。此外,在小型(xíng)擠出機上采用此(cǐ)結構受到限(xiàn)製。
(五)加料口的形狀(zhuàng)和位置
加料口的形(xíng)狀及其在料筒上的開設位置(zhì)對加料性能有很大影響。加料口應(yīng)能使物料自由地地加入料筒而不產生架橋,設(shè)計時還應當考慮到加料口是否適於設置加料裝置,是否有利於清理,是(shì)否便於在此段設(shè)置(zhì)冷卻係統。加料口的形狀(俯視)有(yǒu)圓的,方(fāng)的,也有矩形的。一般情況下多用矩形的,其長邊平行於(yú)料筒軸線,長度約為螺杆直徑(jìng)1.5—2倍。
二、料筒材料及強度計算
(一)、料筒(tǒng)材料
正像螺杆一樣,為(wéi)滿足料筒的工作要求,必須由的耐高溫、耐磨損(sǔn)、耐腐蝕、高強度的材料做成。這(zhè)些材料還應當具有好的機(jī)加工性(xìng)能和熱處理性能(néng)。料筒除了可(kě)以用45號鋼、40Cr、38CrMoAL外,還可以用(yòng)鑄鋼和(hé)球墨(mò)鑄鐵製造。帶(dài)襯套(tào)的加料段可以用鑄鐵製(zhì)成。
隨著高(gāo)速擠(jǐ)出(chū)和工程(chéng)塑料的發(fā)展,特別是擠出(chū)玻璃(lí)纖維增強塑料和含有無機(jī)填料的(de)塑料(liào)時,對(duì)料筒的(de)耐磨(mó)耐腐蝕能力提出了更高的要求。舟山佳誠是一種新穎的(de)耐磨損、耐腐蝕材料,目(mù)前在國外得到廣泛應用(yòng)。這種材料熔dian低,堅硬,與鋼有很好的熔接性,機加工性能好,澆鑄性能也好,且無澆(jiāo)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:在高溫下將這種粉末狀的(de)Xaloy合金(jīn)和料筒一起加熱,由於其熔(róng)dian低,大約在1200℃時(shí)即可熔融成流動狀態,這(zhè)時使料筒高速(sù)旋轉,熔(róng)融的Xaloy產生的巨大離心力便使之澆鑄在紅熱的料筒(tǒng)內壁(bì)上,其厚度約為2毫米,冷卻後用衍磨的方法磨去(qù)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(nài)腐蝕能力比滲氮鋼大(dà)12倍(bèi)。
(二)、料筒壁(bì)厚的決定及強度計算:
1、料(liào)筒壁厚的決定
料筒(tǒng)很少因強度不足報廢,主要(yào)是由(yóu)於腐蝕磨(mó)損。料筒壁厚的決定(dìng),除了考慮強度外,更多的是考慮料筒結構的工藝性和熱慣性。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。由於無成(chéng)熟的按照料筒傳熱特性計算料筒壁厚的計算方法(fǎ),因此(cǐ)目前(qián)大多根據經驗統計(jì)類比決定壁厚,再進行強度校核。
2、強(qiáng)度計算
料筒的強度計算按厚(hòu)壁筒進(jìn)行。
當料(liào)筒內鑲有襯套時,相當於“機械零件”中過盈配合中的壓合連(lián)接,這時襯套和料筒(tǒng)的應(yīng)力狀態都比較複雜,其強度計算也比較複雜。