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料筒和螺杆組成(chéng)了擠壓係統。和螺杆一樣,料筒也是在高壓、高溫、嚴重的磨損、一定的腐蝕條件下工作的(de)。在擠出過程中,料筒還有將熱量傳給物料或(huò)將熱量從(cóng)物料中傳走的作用。料筒上還(hái)要設置加熱冷卻係統,安裝機頭。此外,料筒上要開(kāi)加料口。而(ér)加料口的幾何形狀(zhuàng)及其位置的選(xuǎn)定對加料性能的(de)影響很大。料筒內表麵(miàn)的光潔(jié)度(dù)、加(jiā)料段內壁開設溝槽等,對擠出(chū)過程有很大影響,設計或選擇料筒時都要考慮(lǜ)到上述因素。
一、料筒結構
就料筒的整體結構來分,有整體料(liào)筒和組合料筒。
(一(yī))、整體(tǐ)料筒
是在整體坯料上加工出來的(de)。這種結構容易保證(zhèng)較高的製造精度和裝(zhuāng)配精度,也(yě)可以簡化(huà)裝配工作,便於加熱冷卻(què)係統的設置和裝拆(chāi),而且熱量(liàng)沿軸向分布比較均勻,自然這種料筒要求較高的加工製造條件。
(二)、組合料筒
是指(zhǐ)一(yī)根料筒是(shì)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(tǒng)。前者是為了便於改(gǎi)變料筒長度來適應不向長徑比的螺杆,後者是為了設(shè)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。但實際上(shàng)組合料筒對加工精度要求很高。組合料筒各料筒(tǒng)段多用法蘭螺栓聯接在一起(qǐ)。這樣就破壞了(le)料筒(tǒng)加熱的均勻性,增加了熱損失。也不便於加(jiā)熱(rè)冷卻係統的設置和維修。
(三)雙金屬料(liào)筒
為了既能滿足料筒(tǒng)對材質的要(yào)求,又能(néng)節省貴重材(cái)料,不少(shǎo)料(liào)筒在一般碳素鋼或鑄鋼的基體內部鑲一合(hé)金鋼襯套。襯(chèn)套磨損後可以拆出(chū)加以更換、襯套和(hé)料筒要配合好,要保證(zhèng)整個料筒壁上(shàng)熱(rè)傳導不受影響;料(liào)筒和襯套間既不能有相對運動,又要能方便地拆出,這就要選擇合適的配合精度,有(yǒu)的工廠采用配合。
(四)IKV料筒
1、料(liào)筒加料段內壁開設縱向溝槽
為了提高固體輸送率,由固體輸(shū)送理論知,一種方(fāng)法就(jiù)是(shì)增(zēng)加料筒表(biǎo)麵的摩擦係數,還有一種方法就是增加加料(liào)口處的(de)物料通過垂直於螺杆軸線的橫截麵的麵積。在料筒加料段內壁開設縱向溝槽和將加料段靠近加料口處的一段料(liào)筒內(nèi)壁做成錐形就是這兩種(zhǒng)方法的具體化。
在料筒加(jiā)料段(duàn)處開縱向溝槽或(huò)加工出錐度(dù)的具體結構(gòu)如下:
一般情(qíng)況下,錐度的長度可(kě)取(3~5)D(D為(wéi)料筒內徑),加工粉料時,錐度可(kě)以加長到(6—10)D。錐(zhuī)度的大小決定於物料顆粒的直徑和螺杆直徑。螺杆直(zhí)徑增加時,錐度要(yào)減少(同時加料段的長度(dù)要相應增加(jiā))。
縱向溝槽(cáo)隻能在物料(liào)仍然是固體(tǐ)或開始(shǐ)熔融以前的那一段料筒上開。槽長(zhǎng)約(3—5)D,有(yǒu)錐度。
溝槽的數目與螺杆直徑有關,據IKV介紹,相當於螺杆直徑(jìng)(厘米)的十分之一左右,槽(cáo)數太多,會導致物料回流,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(xíng)狀(zhuàng)的。橫截麵為長方形的溝槽的寬度和深度與(yǔ)螺杆(gǎn)直徑有(yǒu)關。
2、強製冷卻加料(liào)段料筒
為了提高固體輸送量,還有(yǒu)一種方法。就是冷卻加料段料筒,目的是使被(bèi)輸送的物料的溫度保持在軟化點或熔(róng)點以下,避免熔膜出(chū)現,以保持(chí)物料的固(gù)體摩擦性質。
采用上述(shù)方法後,輸送(sòng)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。
但這種(zhǒng)係統也有如下缺點:強力冷卻會造成顯著的能(néng)量(liàng)損失;由於在料筒加料段末(mò)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(tǒng)的危險;螺杆磨損(sǔn)較大;擠出性(xìng)能對原料的(de)依賴性較大。此外(wài),在小型擠出機上(shàng)采用此結構受(shòu)到限製。
(五)加料口(kǒu)的形狀(zhuàng)和位置
加料口的形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(liào)口應能使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(jiā)料口(kǒu)是否適於設置加料裝置,是否有利於清(qīng)理,是(shì)否便於在此段設(shè)置冷卻係統。加料口的形(xíng)狀(俯視(shì))有圓的,方的,也有矩形(xíng)的。一般情況下多用矩形的,其長邊(biān)平行於料(liào)筒軸線,長度約為螺杆直徑1.5—2倍(bèi)。
二、料筒(tǒng)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求,必須由的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、高強度(dù)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(tiě)製造。帶襯套的加(jiā)料段可以(yǐ)用鑄鐵製成。
隨著高速擠出和(hé)工程(chéng)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(duì)料筒的耐磨耐腐蝕能力提(tí)出(chū)了更高(gāo)的要求。舟山佳誠是一種新穎的耐磨(mó)損、耐腐(fǔ)蝕材料,目前在國外得到廣泛應用。這種材料熔dian低,堅硬,與鋼有很(hěn)好的熔接性,機加工性能好,澆鑄性能也好,且無澆鑄應力,澆鑄後即使受到彎曲,也不會成鱗片狀脫落。
將它應用到料筒(tǒng)上是采用這樣的辦法:在高溫下將(jiāng)這種(zhǒng)粉末狀的Xaloy合金和料筒一起加熱,由於其熔dian低,大約在1200℃時即可熔(róng)融成流動狀態,這時使料筒高(gāo)速旋(xuán)轉,熔融(róng)的Xaloy產生的巨大離心力便使之澆鑄在紅熱的料筒內壁上(shàng),其厚度約為(wéi)2毫米,冷卻(què)後用衍磨的方法磨去約0.20毫米,即可滿足一般(bān)料筒的要求。硬(yìng)度值可達Rc58—64,在482℃時(shí),硬(yìng)度無明顯下降,耐腐(fǔ)蝕能力比滲氮鋼大12倍。
(二)、料筒壁厚的決定(dìng)及(jí)強度計算:
1、料筒壁厚的決(jué)定
料筒很少因強度不足報廢,主要是由於腐蝕磨損。料筒壁厚的決定,除(chú)了考慮強度外,更多的是考慮料筒結構的(de)工藝(yì)性和熱慣性。根據後兩個因素決定(dìng)的壁厚往往大於按(àn)強度條件計算出來(lái)的值。由於無成熟(shú)的按照料筒傳熱特(tè)性計算(suàn)料筒壁厚的計算方法,因此(cǐ)目前大多根據經驗統計類比決(jué)定壁厚,再進行強度校(xiào)核。
2、強(qiáng)度計算
料筒的強度計(jì)算按厚壁筒進行。
當料(liào)筒內(nèi)鑲有襯套時,相當於(yú)“機械零件”中過盈配合中的(de)壓合(hé)連接,這時襯套和料筒的應力狀(zhuàng)態都(dōu)比較複雜,其強度計算也比較複雜。