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螺桿機筒常見材料及強度計算 2017-08-30

螺桿材料


1、對材質的要求


由擠出過程可知,螺桿是在高溫、一定腐蝕、強烈磨損、大扭矩下工作的,因此,螺桿必須:


1)耐高溫,高溫下不變形;


2)耐磨損,壽命長;


3)耐腐蝕,物料具有腐蝕性;


4)高強度,可承受大扭矩,高轉速;


5)具有良好的切削加工性能;


6)熱處理后殘余應力小,熱變形小等。


2、常用材料及熱處理


目前我國常用的螺桿材料有45號鋼、40Cr、氨化鋼、38CrMOAl等。


1)45號鋼便宜,加工性能好,但耐磨耐腐蝕性能差。


熱處理:調質HB220—270,高頻淬火HRC45--48


2)40Cr的性能優于45號鋼,但往往要鍍上一層鉻,以提高其耐腐蝕耐磨損的能力。但對鍍鉻層要求較高,鍍層太薄易于磨損,太厚則易剝落,剝落后反而加速腐蝕,目前已較少應用。


熱處理:調質HB220—270,鍍硬鉻HRC>55


3)氮化鋼、38CrMoAl綜合性能比較優異,應用比較廣泛。一般氮化層達0.4—0.6毫米。但這種材料抵抗氯化氫腐蝕的能力低,且價格較高。


熱處理:調質HB220—270,滲氮HRC>65


國外有用碳化鈦涂層的方法來提高螺桿表面的耐腐蝕能力,但據報道,其耐磨損能力還不夠好。近年來國外在提高螺桿的耐磨耐腐蝕能力方面采取了一系列措施。一種辦法是采用高度耐磨耐腐蝕合金鋼。如34CrAlNi,、31CrMo12等。還有采取在螺桿表面噴涂Xaloy合金的方法。這種Xaloy合金具有高的耐磨耐蝕性能(詳見料筒部分)。


螺桿的強度計算


當螺桿與減速箱主軸用較長的圓柱面配合時,可以將螺桿作一端固定的懸臂梁。螺桿在擠出過程中的受力狀態可簡化如圖所示的情況:


1、螺桿受力情況


1)自重G;


2)克服物料阻力所需的扭矩M;


3)物料壓力產生的軸向力P。


螺桿一般是因長期磨損,螺桿與料筒的間隙過大不能正常擠出而報廢,但也有因設計或操作不當產生的工作應力超過強度極限而破壞的例子。因此,螺桿也應滿足一定的強度要求。


4)螺桿的危險斷面一般在加料段螺紋根徑最小處。


根據材料力學可知,對塑性材料,復合應力用第三強度理論計算,其強度條件為:


2、強度計算


3、其它情況


1)對于螺桿尾部與減速箱主軸成浮動聯接的情況,由于螺桿在料筒中浮動,螺桿自重引起的彎曲應力等于零,故只按螺桿受壓應力和剪切應力來計算。


2)由于螺桿自重引起的彎曲應力很小(螺桿周圍充滿物料),即使在前一種情況下,也可略去不計,因此這兩種方法實際上是一樣的。


3)也有按純扭來估算螺桿直徑的。


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