(一)螺桿材料
1、對材質(zhì)的要求
由擠出過程可知,螺桿是在高溫、一定腐蝕、強(qiáng)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(qiáng)度,可承受大扭矩,高轉(zhuǎn)速;
5)具有良好的切削加工性能;
6)熱處理后殘余應(yīng)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(diào)質(zhì)HB220—270,高頻淬火HRC45--48
2)40Cr的性能優(yōu)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(yīng)用。
熱處理:調(diào)質(zhì)HB220—270,鍍硬鉻HRC>55
3)氮化鋼、38CrMoAl綜合性能比較優(yōu)異,應(yīng)用比較廣泛。一般氮化層達(dá) 0.4—0.6毫米。但這種材料抵抗氯化氫腐蝕的能力低,且價(jià)格較高。
熱處理:調(diào)質(zhì)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(jù)報(bào)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)。
(二)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算
當(dāng)螺桿與減速箱主軸用較長的圓柱面配合時(shí),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(tài)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(chǎn)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(bào)廢,但也有因設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)產(chǎn)生的工作應(yīng)力超過強(qiáng)度極限而破壞的例子。因此,螺桿也應(yīng)滿足一定的強(qiáng)度要求。
4)螺桿的危險(xiǎn)斷面一般在加料段螺紋根徑zui小處。
根據(jù)材料力學(xué)可知,對塑性材料,復(fù)合應(yīng)力用第三強(qiáng)度理論計(jì)算,其強(qiáng)度條件為:
2、強(qiáng)度計(jì)算
3、其它情況
1)對于螺桿尾部與減速箱主軸成浮動(dòng)聯(lián)接的情況,由于螺桿在料筒中浮動(dòng),螺桿自重引起的彎曲應(yīng)力等于零,故只按螺桿受壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力來計(jì)算。
2)由于螺桿自重引起的彎曲應(yīng)力很?。輻U周圍充滿物料),即使在前一種情況下,也可略去不計(jì),因此這兩種方法實(shí)際上是一樣的。
3)也有按純扭來估算螺桿直徑的。