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注塑機料筒的重要知識,收藏備用

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專注注塑工廠降本增效改善:楊建宏

料筒和螺桿組成了擠壓系統。和螺桿一樣,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。

在擠出過程中,料筒還有將熱量傳給物料或將熱量從物料中傳走的作用。料筒上還要設置加熱冷卻系統,安裝機頭。此外,料筒上要開加料口。而加料口的幾何形狀及其位置的選定對加料性能的影響很大。

料筒內表面的光潔度、加料段內壁開設溝槽等,對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筒。

(一)、整體料筒

是在整體坯料上加工出來的。這種結構容易保證較高的制造精度和裝配精度,也可以簡化裝配工作,便于加熱冷卻系統的設置和裝拆,而且熱量沿軸向分布比較均勻,自然這種料筒要求較高的加工制造條件。

(二)、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。前者是為了便于改變料筒長度來適應不向長徑比的螺桿,后者是為了設置排氣段。在一定意義上說,采用組合料筒有利于就地取材和加工,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蘭螺栓聯接在一起。這樣就破壞了料筒加熱的均勻性,增加了熱損失。也不便于加熱冷卻系統的設置和維修。

(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鋼襯套。襯套磨損后可以拆出加以更換、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、料筒加料段內壁開設縱向溝槽

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面的摩擦系數,還有一種方法就是增加加料口處的物料通過垂直于螺桿軸線的橫截面的面積。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筒內壁做成錐形就是這兩種方法的具體化。

據有關資料介紹,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?。?~5)D(D為料筒內徑),加工粉料時,錐度可以加長到(6—10)D。錐度的大小決定于物料顆粒的直徑和螺桿直徑。螺桿直徑增加時,錐度要減少(同時加料段的長度要相應增加)。

縱向溝槽只能在物料仍然是固體或開始熔融以前的那一段料筒上開。槽長約(3—5)D,有錐度。

溝槽的數目與螺桿直徑有關,據IKV介紹,相當于螺桿直徑(厘米)的十分之一左右,槽數太多,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,或其它形狀的。橫截面為長方形的溝槽的寬度和深度與螺桿直徑有關。

2、強制冷卻加料段料筒

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下,避免熔膜出現,以保持物料的固體摩擦性質。

采用上述方法后,輸送效率由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。

但這種系統也有如下缺點:強力冷卻會造成顯著的能量損失;由于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),有損壞帶有溝槽的薄壁料筒的危險;螺桿磨損較大;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制。

(五)加料口的形狀和位置

加料口的形狀及其在料筒上的開設位置對加料性能有很大影響。加料口應能使物料自由地高效地加入料筒而不產生架橋,設計時還應當考慮到加料口是否適于設置加料裝置,是否有利于清理,是否便于在此段設置冷卻系統。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,其長邊平行于料筒軸線,長度約為螺桿直徑1.5—2倍。

二、料筒材料及強度計算

1、料筒材料

正象螺桿一樣,為滿足料筒的工作要求,必須由優質的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、高強度的材料做成。這些材料還應當具有好的機加工性能和熱處理性能。料筒除了可以用45號鋼、40Cr、38CrMoAL外,還可以用鑄鋼和球墨鑄鐵制造。帶襯套的加料段可以用優質鑄鐵制成。

近年來。隨著高速擠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,對料筒的耐磨耐腐蝕能力提出了更高的要求。由美、比等國發展起來的Xaloy合金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。這種材料熔點低,堅硬,與鋼有很好的熔接性,機加工性能好,澆鑄性能也好,且無澆鑄應力,澆鑄后即使受到彎曲,也不會成鱗片狀脫落。

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Xaloy合金和料筒一起加熱,由于其熔點低,大約在1200℃時即可熔融成流動狀態,這時使料筒高速旋轉,熔融的Xaloy產生的巨大離心力便使之澆鑄在紅熱的料筒內壁上,其厚度約為2毫米,冷卻后用衍磨的方法磨去約0.20毫米,即可滿足一般料筒的要求。

據報導,比利時生產的一種 Xaloy合金,硬度值可達Rc58—64,在482℃時,硬度無明顯下降,耐腐蝕能力比滲氮鋼大12倍。

2、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,主要是由于腐蝕磨損。料筒壁厚的決定,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。根據后兩個因素決定的壁厚往往大于按強度條件計算出來的值。由于無成熟的按照料筒傳熱特性計算料筒壁厚的計算方法,因此目前大多根據經驗統計類比決定壁厚,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。此處不再進行討論

注意:當料筒是脆性材料時,可用第一強度理論進行計算。

當料筒為塑性材料時用第四強度理論進行計算。

當料筒內鑲有襯套時,相當于“機械零件”中過盈配合中的壓合連接,這時襯套和料筒的應力狀態都比較復雜,其強度計算也比較復雜。

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