构成三轴螺旋挤压成形机的上、下底板及立柱通常采用型钢(槽钢、H型钢等)、板材焊接后,经消除焊接应力退火处理后,再进行金属切削加工。加工过程中,主要保证上、下底板上下平面的平行度以及上底板高度尺寸(上底板的上下平面之间的距离)要求;同样应确保多根立柱(常为4根或6根)两端面的平行度及其高度尺寸(上下端面之间的距离)要求,较好是使同一台设备所需的多根立柱(常为4根或6根)成组装夹及加工(如:膛削加工、龙门铣铣削加工或龙门刨刨削加工),能确保同一台设备所需的多根立柱的等高性,确保三轴螺旋挤压成形机的正常工作。
陶土板的螺旋挤压成形实践生产经验表明,设计制造三轴陶板螺旋挤压成形机的生产过程中,应重点考虑以下几方面的问题。
1、防锈处理
为了防止铁质物质锈蚀后污染陶瓷泥料,三轴螺旋挤压成形机的搅泥机构及挤泥机构中所有与陶瓷泥料接触的零部件须采用防锈的材料,如:左、右搅泥刀片、左、右搅泥绞刀、筛板、左、右削泥刀片、搅泥箱、真空箱、压泥板、挤泥绞刀、最末端挤泥绞刀、泥缸、挤压筒、机嘴及搅泥刀片、削泥刀片以及最末端挤泥绞刀紧固所需的螺栓螺钉螺母等紧固连接件通常需采用防锈性能较好的奥氏体不锈钢制成,如:ICrl8Nig。而左、右搅泥轴与陶瓷泥料接触的部位应均匀镀覆0.015~0.02的硬铬层。
2、陶瓷泥料的动态平衡
考虑到陶棍坯体的挤压成形力较大,结果机嘴处陶瓷泥料通过挤泥绞刀和最末端挤泥绞刀与泥缸之间的间隙流至真空箱的返泥量就越多。如果设计计算三轴螺旋挤压成形机的搅泥机构及挤泥机构中的搅泥绞刀和挤泥绞刀的主要技术参数及其旋转速度时以及真空室的容积时考虑不周全,如:真空室的容积大小、绞刀轴的旋转速度大小、绞刀的轴孔尺寸、轴毅尺寸、绞刀的外缘尺寸、螺距或导程、绞刀叶片的厚度及其轴毅连接圆弧尺寸的大小选用不当时,不仅关系到陶板坯体的产品质量的好坏和生产效率的高低,而且在陶板的挤压成形过程中稍有疏忽,还易造成三轴螺旋挤压成形机的真空室的堵塞。一旦螺旋真空挤压成形机出现真空室的堵塞时,真空室上部(压泥板旋转区域以上)的陶瓷泥料堆积搭成“拱桥”堵塞在真空室的上部,导致搅泥箱加不进陶泥泥料,而压泥板及挤泥绞刀以及最末端挤泥绞刀空转,却没有陶板坯体输出的情况。不仅浪费能源,还促使陶瓷泥料大量发热,恶化陶瓷泥料的螺旋挤压成形工艺性能。必须立即停“车”,人工清理真空室上部的堵泥量。
为了从根本上减少或消除三轴螺旋挤压成形机的真空室的堵塞现象,设计计算时应充分验算搅泥机构和挤泥机构输送陶瓷泥料量的动态平衡,考虑到陶瓷泥料在搅泥螺旋槽和挤泥螺旋槽的堆积紧密程度是不相同,通常陶瓷泥料在挤泥螺旋槽中的堆积得更紧密一些,因此实际设计计算中通常只验算搅泥绞刀和挤泥绞刀的理论输泥量,并使挤泥绞刀的理论输泥量为搅泥绞刀的理论输泥量(左、右搅泥绞刀之和)的1.1~1.2倍,以弥补陶瓷泥料在搅泥螺旋槽和挤泥螺旋槽的堆积紧密度的差异。同时,还可以通过精细调整分别驱动搅泥机构和挤泥机构的变频速电机或电磁调速电机的输出转速等措施,确保搅泥机构和挤泥机构输送陶瓷泥料量的动态平衡。此外还应严格遵守三轴螺旋挤压成形机的开停机秩序,即:开机时,首先起动真空泵驱动电机,然后才起动挤泥机构驱动电机,然后再起动搅泥机构驱动电机;停机时,正好相反,即首先关闭搅泥机构驱动电机,然后才关闭挤泥机构驱动电机以及然后关闭真空泵驱动电机,能较大限度地减少或消除三轴螺旋挤压成形机的真空室的堵塞现象,有利于获得高质量和大产量陶板坯体。
3、冷却降温
压缩比通常是指螺旋真空挤压成形机的螺旋推进器终止处的有效横截面积(即螺旋推进器最外缘旋转一圈所围成的圆柱体的截面积)与建筑陶板坯体挤出成形模具出泥口的型腔截面积之比。其比率越大,所得陶板坯体结构越致密,机械强度越大,所需挤压成形力越大;反之,其比率越小,所需挤压成形力较小,易于挤压成形,但陶板坯体结构疏松,不利于后续工序的转运及干燥等。因此,为了获得一定物理机械强度的陶板坯体以及便于后续工序的转运及干燥等,陶板塑性挤压成形时常用的压缩率通常应≥2.5,有时甚至高达4左右。如此大压缩率,促使陶瓷泥料与陶瓷泥料、陶瓷泥料与模具型腔及挤压筒内腔内壁之间产生很大的摩擦热量,大量的摩擦热易蒸发陶瓷泥料的水分,造成陶瓷泥料含水率的下降,不利于陶瓷泥料的螺旋真空挤压成形。实践生产中为了确保螺旋真空挤压成形的陶板坯体不致发热过快,可将泥缸和挤压筒设计成带冷却水箱的夹层设计,通过制冷机通入冰水(接近水的凝固温度的水)循环降温冷却处理;也可以或同时在泥缸、挤压筒和成形模具的下方设置大盛水槽,然后向泥缸、挤压筒和成形模具外表包裹均匀喷有冰水浸湿的布类织物等措施。
4、温度和压力检测
在成形模具型腔附近设置有陶瓷泥料的温度检测传感器和压力检测传感器,并且在三轴螺旋挤压成形机的电气柜控制面板上可以清晰地实时展现三轴螺旋挤压成形机成形模具型腔内陶瓷泥料的温度和成形压力。一旦陶瓷泥料的温度大于某一设定较高值时,自动控制系统将自动起动制冷机的驱动电机对泥缸、挤压筒及成形模具进行冷却降温处理;随着冷却降温循环运行一段时间后,一旦陶瓷泥料的温度低于某一设定较低值时,自动控制系统又将自动关闭制冷机的驱动电机,达到节约能源的目的。同时,一旦三轴螺旋挤压成形机的成形压力大于某一设定较高值时,如:因某种原因导致陶瓷泥料的含水率过低等造成陶板的成形压力过大,那么自动控制系统将立即断开搅泥机构、挤泥机构及真空泵的驱动电机的起动回路,确保设备的安全运行。
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