機筒和螺桿共同組成了注塑機的擠壓系統。和螺桿一樣,機筒需要長(cháng)期在高壓、高溫、腐蝕的條件下工作,因此可能會(huì )導致機筒出現磨損、腐蝕。為了延長(cháng)機筒的使用壽命,越來(lái)越多的客戶(hù)對機筒的材料及強度提出高要求,選擇什么材料好呢?強度多高合適呢?
在擠出過(guò)程中,機筒會(huì )將熱量從物料中傳走或者將熱量傳給物料,因此在機筒上面需要設置有加熱冷卻系統。由于機筒上端需要開(kāi)加料口,加料口的形狀和位置的選擇會(huì )直接影響到加料性能。
正是因為機筒內表面比較光潔,加料段內壁需要開(kāi)設溝槽,會(huì )影響到擠出過(guò)程,在設計和安裝機筒的時(shí)候都需要考慮到材料及強度。
1、機筒材料
和螺桿一樣,為了能夠滿(mǎn)足機筒的工作需要,機筒應該要選擇優(yōu)質(zhì)的材料,其材料應該要具備高強度、耐高溫、耐磨損以及耐腐蝕特點(diǎn)。
除此之外,所選用的材料應該要具備良好的有機加工性能和熱處理性能。
目前大多數生產(chǎn)廠(chǎng)家會(huì )選擇45號鋼、40Cr、38CrMoAL等不銹鋼材質(zhì),也有一些廠(chǎng)家會(huì )選擇使用鑄鋼或者球墨鑄鐵來(lái)自。一般帶襯套的加料段使用的是優(yōu)質(zhì)鑄鐵。
這些年,因為高速擠出的發(fā)展和工程塑料的出現,在加工玻璃纖維增強塑料和含有無(wú)機填料的材料時(shí),對機筒的耐腐蝕能力和耐磨損能力提高更高要求。
Xaloy合金材料率先在國外發(fā)展應用,這種材料不僅耐磨損、耐腐蝕性能好,而且具備熔點(diǎn)低,硬度高的特點(diǎn),它和鋼材料之間具備出色的熔接性,加工性能良好。在澆鑄的時(shí)候,不會(huì )產(chǎn)生應力現象,即便在澆鑄后出現彎曲,也不會(huì )出現鱗片狀脫落現象。
將這種新型材料應用到機筒上時(shí),在高溫條件下,把粉末狀的Xaloy合金和機筒同時(shí)加熱,因為Xaloy合金的熔點(diǎn)比較低,當溫度達到1200℃的時(shí)候,就能夠熔融成流動(dòng)狀態(tài),機筒在進(jìn)行高速旋轉時(shí),經(jīng)過(guò)熔融的Xaloy合金材料會(huì )產(chǎn)生較大離心力便使之澆鑄在機筒的內壁上,一般厚度在2毫米左右,當其冷卻后使用珩磨可以磨去約0.20毫米,能夠滿(mǎn)足大部分機筒的需求。
目前也有一種Xaloy合金,它的硬度值能夠達到Rc58—64,當溫度在482℃時(shí),硬度不會(huì )明顯下降,但是耐腐蝕能力卻可以避滲氮鋼大12倍。
2、機筒強度計算
機筒的強度在計算的時(shí)候,需要按照厚壁筒進(jìn)行。不過(guò)如果所使用的材料為脆性材料,應該要使用第一強度理論來(lái)計算。如果所使用的材料為塑性材料時(shí),應該要使用第四強度理論來(lái)計算。
當注塑機機筒的內部鑲有襯套時(shí),有點(diǎn)類(lèi)似于機械零件過(guò)盈配合中的壓合連接,這個(gè)時(shí)候,不管是襯套還是機筒,其所產(chǎn)生的應力狀態(tài)比較復雜,因此在強度計算方面也會(huì )比較復雜,這里就不再贅述。