料筒和(hé)螺杆組成了(le)擠壓係統(tǒng)。和螺杆一樣,料筒也是在高壓、高(gāo)溫、嚴重的磨(mó)損、一定的腐蝕條件下工作(zuò)的。在擠出過程中,料筒還有將熱量傳給物料或將熱量(liàng)從物料中傳(chuán)走的作用。料筒上還要設置加(jiā)熱冷卻係統,安裝(zhuāng)機頭。此外,料筒上(shàng)要開加料口。而加料(liào)口的幾何形狀及其位置的選(xuǎn)定(dìng)對加料性能的影響很(hěn)大。料筒內表麵的光潔度、加料段內壁開設溝槽等,對擠(jǐ)出過(guò)程有很大影響,設計(jì)或選擇料筒時都要(yào)考慮到上述因素(sù)。
一、料(liào)筒(tǒng)結構
就料筒的整體(tǐ)結構來分,有整(zhěng)體料筒和組合料筒。
(一)、整(zhěng)體料筒
是在整體坯(pī)料上加工出來的。這種結構容易保證較高的製造(zào)精度和裝配精度,也可以簡化裝配工作,便於加熱冷卻係統的設(shè)置和裝拆,而且熱量沿軸向分布比較均勻,自然這種(zhǒng)料筒(tǒng)要求較高的加工製造條件。
(二)、組合料筒
是指一根料筒是由幾個料(liào)筒(tǒng)段組合起來的。實驗性擠出機和(hé)排氣式擠出(chū)機多(duō)用組合料筒。前者是為了便於(yú)改(gǎi)變料筒長度來適應不向(xiàng)長徑(jìng)比的螺杆,後者是為了設置排氣段。在一定(dìng)意義上說,采用組合料筒有利於就地取材和加工(gōng),對中小型廠是有利的。但實際上組合料筒對加工精度要求很高。組合料筒各料筒段多用法(fǎ)蘭螺栓聯接在一起。這樣(yàng)就破壞了料筒加熱的均勻性,增加了熱(rè)損失。也不便於加熱冷(lěng)卻係(xì)統的設置和維修。
(三)雙(shuāng)金(jīn)屬料(liào)筒(tǒng)
為了既(jì)能滿足料(liào)筒對材質的要求(qiú),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(jīn)鋼襯(chèn)套。襯套磨損後(hòu)可以拆出加以更換、襯套和料筒要配合好,要保證整個料筒壁上熱傳(chuán)導不受影響;料筒(tǒng)和襯(chèn)套間(jiān)既不能有相對運動,又要能方(fāng)便地拆出,這就要選擇合(hé)適的配合精度(dù),有的工廠采用配合。
(四)IKV料筒
1、料筒加(jiā)料段內壁開設縱向溝(gōu)槽
為了提高固體輸送率,由固體輸送理論(lùn)知,一種(zhǒng)方法就是增加料筒表麵的(de)摩(mó)擦係數,還有一種方法就是增加加料口處的物料(liào)通過(guò)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(liào)段靠近加料(liào)口處的一段(duàn)料筒內壁做成(chéng)錐形就是這兩種方法的具體化。
在料筒加料段處開縱向溝槽或加工出錐度的具體結構如下:
一般情況下,錐度的長度可取(3~5)D(D為料筒內徑),加工粉料(liào)時,錐度可以加(jiā)長到(6—10)D。錐度的大小決定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(néng)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(zhǎng)約(3—5)D,有錐度。
溝槽的(de)數目與螺杆直徑有關,據IKV介紹,相當於(yú)螺杆直徑(厘米(mǐ))的十(shí)分之(zhī)一左右,槽數太多,會導致物料回流(liú),使輸送量下降。槽(cáo)的形狀可以是長方形的,三角形的,或其它形狀的。橫截麵為長方形的溝槽的寬度和深度與螺杆直徑有關。
2、強(qiáng)製冷卻加料段料筒
為(wéi)了(le)提高(gāo)固體輸送量,還有一種方法。就是冷卻加料段料筒,目的是使被輸送的物料(liào)的溫度(dù)保持在軟化點或熔點(diǎn)以下,避免熔膜出現,以(yǐ)保持物料(liào)的固體摩擦性質。
采用上述方法後,輸(shū)送效率由0.3提高到(dào)0.6.而且擠出量對機頭壓力變化的敏感(gǎn)性較小。
但這種係統也有(yǒu)如下缺點:強力冷卻會造成顯著的能量損失;由於在料筒加料(liào)段末處可能產生極高的壓力(有(yǒu)的(de)高(gāo)達800—1500公斤/厘米2),有損壞帶有溝槽的(de)薄壁料筒的(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構受到限製。
(五)加料口的形狀和位置
加料口(kǒu)的形狀及其在料筒上的開設位置對加料性能有很大影響。加(jiā)料口(kǒu)應(yīng)能使物料自由地地加入料筒而不產生架橋,設計時還(hái)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,是否便於在此段設置冷(lěng)卻係統。加料口的形狀(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(píng)行於(yú)料筒軸線,長度約為螺杆直(zhí)徑1.5—2倍。
二、料筒材料及強度計(jì)算(suàn)
(一)、料筒材料(liào)
正像螺(luó)杆一樣,為滿足料(liào)筒的工作要求,必須由的耐高溫、耐磨損、耐腐(fǔ)蝕、高強度(dù)的材料做成。這(zhè)些材料還應當具有好的機(jī)加工性能和(hé)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製造。帶襯套的加料段可以用鑄鐵(tiě)製成。
隨著(zhe)高速擠出和工程塑料的發展,特(tè)別是擠出玻璃纖維增強(qiáng)塑料和含有無機填料的塑料時,對料筒的耐磨耐腐蝕(shí)能力提出了更高的要求。舟山佳誠是一種新穎的耐磨損、耐腐蝕材料,目前在國外得到廣泛應用。這種材料熔dian低,堅硬,與鋼有(yǒu)很好的熔接性,機加工性能好,澆鑄性能也好,且無澆鑄(zhù)應力,澆(jiāo)鑄後即使(shǐ)受到彎曲,也不會成鱗片狀(zhuàng)脫落。
將它應用(yòng)到(dào)料筒上是采用這樣的辦法:在(zài)高溫下將這種粉末狀的Xaloy合金和料筒一起加熱,由於其熔dian低,大約在(zài)1200℃時即可熔融成流動狀態,這時使(shǐ)料筒高速旋轉,熔融的Xaloy產生的巨大離(lí)心力便使之澆鑄在(zài)紅熱的(de)料筒內壁上,其(qí)厚度約為2毫米,冷卻後用衍磨的方法磨去約0.20毫米,即(jí)可(kě)滿足(zú)一(yī)般料筒的(de)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12倍(bèi)。
(二)、料筒(tǒng)壁厚的決定及強度計算:
1、料筒壁厚的決(jué)定
料筒很少因強度不(bú)足報廢,主要是(shì)由於腐蝕磨損。料筒(tǒng)壁厚的決定,除了考慮強度外,更多的(de)是考慮料筒結構的(de)工藝性和熱慣性。根據後兩個因素決定的壁厚往往大於按(àn)強度條件計算出(chū)來(lái)的值(zhí)。由於無成熟的按照料筒傳熱特性計算料筒壁厚的計算方(fāng)法,因此目前大多根據經驗統計類比決定(dìng)壁厚,再進行(háng)強度校核。
2、強度計算
料筒的(de)強度計算按厚壁筒進行。
當料筒內鑲有襯套時,相當於“機械零件”中過盈配合中的壓合連接,這時襯(chèn)套和料(liào)筒的應力狀態都比較複雜,其強度計算也比較複雜。
