注塑機(jī)直推式料筒材料的選用

一、料筒裝配中應(yīng)注意的問(wèn)題

料筒是射膠系統(tǒng)的主要組成元件，由于它在工作時(shí)受熱、受摩擦，以及重復(fù)循環(huán)的壓應(yīng)力及塑膠的腐蝕等，所選用的材料及材料的強(qiáng)化處理就十分關(guān)鍵，其會(huì)直接影響到塑膠產(chǎn)品的質(zhì)量及料筒本身的使用可靠性和使用壽命。而料筒常用的材料是滲氮用鋼38CrMoAl。

1.配合間隙

料筒一般固定在料筒座上，落料斗的下方還裝有發(fā)熱筒和射嘴，所以料筒主要起接料、熔料及導(dǎo)料的作用。其中，最關(guān)鍵的是與之配合的推料桿，料筒內(nèi)徑與推料桿的光潔精度達(dá)6級(jí)以上，一般要經(jīng)過(guò)研磨，配合間隙在0.06～0.08mm之間。如果間隙太小，推料桿動(dòng)作就不順暢，容易卡住，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐闪贤矎澢驍嗔?；間隙太大則容易拖粉（推料桿上粘上一些塑料粉末）及反膠（推料桿往前送膠時(shí)，塑料膠液順著推料桿返回）。一般目測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)是，料筒推料桿傾斜時(shí)，推料桿能緩慢地滑入料筒。

2.推料桿后退位置

推料桿后退的位置也比較關(guān)鍵，一般退到盡頭時(shí)，推料桿的頭部距離料筒的后端面的距離大約為25mm左右（如圖1）。如果太靠近后端面，在調(diào)整料筒座位置時(shí)，推料桿可能會(huì)脫落；如果太靠近落料口，推料桿占據(jù)了一定空間，則可能會(huì)導(dǎo)致落料量不足的問(wèn)題。

可見(jiàn)，裝配間隙及位置對(duì)料筒的質(zhì)量及使用效果至關(guān)重要，在加工及裝配時(shí)應(yīng)引起足夠的重視。

二、滲氮的性能特點(diǎn)

滲氮又稱氮化，指使氮原子滲入鋼鐵工件表層內(nèi)的化學(xué)熱處理工藝，其目的是提高零件表面的硬度和耐磨性，以及抗疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性。原理是利用氨氣在加熱時(shí)分解出活性氮原子，被零件吸收后在其表面形成氮化層，同時(shí)向中心部擴(kuò)散。氮化通常利用專門設(shè)備或井式滲氮爐進(jìn)行。

傳統(tǒng)的合金鋼料中釩及元素對(duì)滲氮有很大的幫助，這些元素在滲氮溫度中與初生態(tài)的氮原子接觸時(shí)，就生成穩(wěn)定的氮化物。尤其是鉬元素，不僅作為生成氮化物的元素，亦可降低在滲氮溫度時(shí)發(fā)生的脆性。其他合金鋼中的元素，如鎳、銅、硅、錳等，對(duì)滲氮特性沒(méi)有多大的幫助。一般而言，如果鋼料中含有一種或多種氮化物生成元素，氮化后的效果比較理想。其中鋁是最強(qiáng)的氮化物元素，含有0.85％～1.5％鋁的滲氮效果最佳。對(duì)含鉻的鉻鋼而言，如果有足夠的含量，亦可得到很好的效果。但沒(méi)有含合金的碳鋼，因其生成的滲氮層很脆，容易剝落，不適合作為滲氮鋼。所以，合金鋼38CrMoAl當(dāng)中有鋁、鉻、鉬等這些有利于氮化的元素，而且平均含碳量為0.38%，屬于中碳鋼，可以進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，能獲得比較好的綜合力學(xué)性能，為最終的氮化處理做好準(zhǔn)備，是比較理想的氮化用鋼。

氮化的優(yōu)點(diǎn)：氮化件表面硬度高（1000～2000 HV），耐磨性高；疲勞強(qiáng)度高；工件變形??；耐腐蝕性好。氮化的缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。

三、氮化處理技術(shù)

調(diào)質(zhì)后的零件，在滲氮處理前須徹底清洗干凈，現(xiàn)將包括清洗的滲氮工作程序分述如下：

一是滲氮前的零件表面清洗，通常使用氣體去油法去油后立刻滲氮。

二是排除滲氮爐內(nèi)的空氣，將被處理零件置于滲氮爐中，并將爐蓋密封后即可加熱，但加熱至150℃以前須作爐內(nèi)排除空氣工作。

排除爐內(nèi)空氣的主要功用是防止氨氣分解時(shí)與空氣接觸而發(fā)生爆炸性氣體，及防止被處理物及支架的表面氧化。其所使用的氣體即有氨氣及氮?dú)鈨煞N。

排除爐內(nèi)空氣的要領(lǐng)如下：料筒裝妥后將爐蓋封好，開(kāi)始通無(wú)水氨氣，其流量盡可能多；將加熱爐之自動(dòng)溫度控制設(shè)定在150℃并開(kāi)始加熱（注意爐溫不能高于150℃）；爐中之空氣排除至10％以下，或排出之氣體含90％以上的NH3時(shí)，再將爐溫升高至滲氮溫度。

三是氨的分解率。滲氮是通過(guò)其他合金元素與初生態(tài)的氮接觸而進(jìn)行，但初生態(tài)氮的產(chǎn)生，即因氨氣與加熱中的鋼料接觸時(shí)鋼料本身成為觸媒而促進(jìn)氨之分解。

雖然在各種分解率的氨氣下皆可滲氮，但一般采用15％～30％的分解率，并按滲氮所需厚度至少保持4～10小時(shí)，處理溫度即保持在520℃左右。

四是冷卻。滲氮完成后，將加熱電源關(guān)閉，使?fàn)t溫降低約50℃，然后將氨的流量增加一倍后開(kāi)始起動(dòng)熱交換機(jī)。此時(shí)須注意觀察接在排氣管上的玻璃瓶中是否有氣泡溢出，以確認(rèn)爐內(nèi)之正壓。等導(dǎo)入爐中的氨氣穩(wěn)定后，即可減少氨的流量至保持爐中正壓為止。當(dāng)爐溫下降至150℃以下時(shí)，即使用前面所述之排除爐內(nèi)氣體法，導(dǎo)入空氣或氮?dú)夂蠹纯蓡㈤_(kāi)爐蓋。

四、料筒滲氮工藝路線

工藝路線：鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)處理→精加工→磨→滲氮。

正火的目的是消除熱加工毛坯的內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，改善切削加工性，為后續(xù)的熱處理工序做好組織準(zhǔn)備。由于滲氮層較薄，在要求有較高強(qiáng)度的內(nèi)部組織時(shí)，需先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，獲得回火索氏體，提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。

我們一般采用氣體滲氮法，即等溫滲碳，用的是井式滲氮爐。在整個(gè)滲氮過(guò)程中滲氮溫度和氨氣分解率保持不變，溫度一般在480℃～5200℃之間，氨氣分解率為15%～30%，保溫時(shí)間近80小時(shí)，以提高金屬的耐磨性為主要目的，即需要獲得較高的硬度，一般可達(dá)850～1200HV，并具有一定的耐腐蝕性。

五、常見(jiàn)滲氮缺陷及其原因

1.硬度偏低

生產(chǎn)實(shí)踐中，工件滲氮后其表面硬度有時(shí)達(dá)不到工藝規(guī)定的要求，輕者需要返工，重者會(huì)造成報(bào)廢。

造成硬度偏低的原因通常有：設(shè)備方面，如系統(tǒng)漏氣造成氧化；材料方面，如材料選擇不合理；前期熱處理不當(dāng)，如基體硬度太低，表面脫碳嚴(yán)重等；工件預(yù)處理不徹底，如進(jìn)爐前的清潔方式及清潔度存在問(wèn)題；工藝方面，滲氮溫度過(guò)高或過(guò)低，時(shí)間短或氮濃度不足等等。

2.硬度和滲層不均勻

主要原因有：裝爐方式不合理，氣壓調(diào)節(jié)不當(dāng)，滲氮處理期間溫度不均勻，爐內(nèi)氣流不合理。

3.滲氮后零件變形過(guò)大

零件變形是難以避免的，可采取以下措施減小變形：滲氮前應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化處理；滲氮過(guò)程中的升、降溫速度應(yīng)緩慢；保溫階段盡量使工件各處的溫度均勻一致。對(duì)變形要求嚴(yán)格的工件，在工藝范圍內(nèi)應(yīng)盡可能采用較低的氮化溫度。

（作者單位：衢州市技師學(xué)院）