挤出机螺杆和机筒在1.1节中已经有比较详细的介绍。对螺杆、机筒的加工精度要求,在挤出机标准JB/T 8061—1996中已经有明确的规定,精度包括直径公差和直线度公差。提醒大家注意:标准规定机筒内壁的表面粗糙度要比螺杆的表面粗糙度要求低,这符合挤出工艺对挤出机的要求:塑料和机筒内壁的摩擦力应该要比和螺杆的摩擦力大。
制造螺杆和机筒的最常用材料是氮化钢,我国的牌号是:38CrMoAlA。氮化钢最主要的优点是经过氮化处理以后,其表面硬度可以达到740~940HV,要求机筒的硬度大于螺杆的硬度。对此可以查阅标准JB/T 8538—1997《塑料机械用螺杆、机筒》。氮化钢经氮化处理后,不仅可以满足螺杆、机筒使用中的耐磨损要求,并且有很好的耐蚀性能,更重要的是在氮化过程中零件的变形比较小,便于后续的光整加工,适合制作这种细长类、容易变形又要求精密配合的组合部件。
螺杆和机筒是挤出机最重要的部件,因此不仅要求选材严格,不能用其他钢材替代,更重要的是必须有严格的加工工艺。规范的加工工艺应该是:粗加工—调质处理—半精加工—时效处理—精加工—氮化处理—磨削和抛光。
现在由于挤出机用户一旦定货对工期都催得很紧,同时设备制造商为了降低生产成本,在螺杆和机筒的生产中就不进行时效处理。时效处理可以使螺杆和机筒在日后的使用中基本不变形,避免螺杆和机筒发生刮研而损坏,因此挤出机用户应该尽量提前定货,给出足够的加工周期,来保证螺杆和机筒的加工质量。(www.daowen.com)
同向平行双螺杆挤出机的螺杆是组合式的,每一个组合块长度很小,对金属材料的热处理变形要求就没有那么高,因此可以选择一些更耐磨损的合金钢材来加工。
近年双金属螺杆、机筒发展很快,在螺杆或者机筒表面加一层耐磨合金,双金属合金牌号很多;用离心浇铸的方法把合金敷在已经加工好的机筒的内表面,对螺杆则是用堆焊或者喷焊工艺,把合金敷在螺棱的外圆上,然后再经光整处理。双金属技术在双螺杆挤出机中应用比较多,也被经常用在旧螺杆、旧机筒的修复上。一般采用这种技术的螺杆、机筒的表面硬度可以达到960~1060HV。比氮化钢更硬、更耐磨,并且耐蚀性能更好。
螺杆、机筒的表面强化处理还有一种“粉末冶金高温等静压(PM-HIP)”技术,是在机筒内孔或者螺杆外表塞满合金粉末,然后在高温等静压炉中处理,使合金渗入螺杆和机筒的表层,形成超硬的陶瓷层,表面硬度可以达到65HRC,据说使用寿命比氮化钢提高了3~4倍。
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