注塑機直推式料筒材料的選用

一、料筒裝配中應注意的問題

料筒是射膠系統(tǒng)的主要組成元件，由于它在工作時受熱、受摩擦，以及重復循環(huán)的壓應力及塑膠的腐蝕等，所選用的材料及材料的強化處理就十分關鍵，其會直接影響到塑膠產品的質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、熔料及導料的作用。其中，最關鍵的是與之配合的推料桿，料筒內徑與推料桿的光潔精度達6級以上，一般要經過研磨，配合間隙在0.06～0.08mm之間。如果間隙太小，推料桿動作就不順暢，容易卡住，嚴重時甚至會造成料筒彎曲或斷裂；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，塑料膠液順著推料桿返回）。一般目測的標準是，料筒推料桿傾斜時，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鍵，一般退到盡頭時，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，在調整料筒座位置時，推料桿可能會脫落；如果太靠近落料口，推料桿占據(jù)了一定空間，則可能會導致落料量不足的問題。

可見，裝配間隙及位置對料筒的質量及使用效果至關重要，在加工及裝配時應引起足夠的重視。

二、滲氮的性能特點

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

傳統(tǒng)的合金鋼料中釩及元素對滲氮有很大的幫助，這些元素在滲氮溫度中與初生態(tài)的氮原子接觸時，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發(fā)生的脆性。其他合金鋼中的元素，如鎳、銅、硅、錳等，對滲氮特性沒有多大的幫助。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。其中鋁是最強的氮化物元素，含有0.85％～1.5％鋁的滲氮效果最佳。對含鉻的鉻鋼而言，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，可以進行調質處理，能獲得比較好的綜合力學性能，為最終的氮化處理做好準備，是比較理想的氮化用鋼。

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

三、氮化處理技術

調質后的零件，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℃以前須作爐內排除空氣工作。

排除爐內空氣的主要功用是防止氨氣分解時與空氣接觸而發(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氣兩種。

排除爐內空氣的要領如下：料筒裝妥后將爐蓋封好，開始通無水氨氣，其流量盡可能多；將加熱爐之自動溫度控制設定在150℃并開始加熱（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，再將爐溫升高至滲氮溫度。

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

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，處理溫度即保持在520℃左右。

四是冷卻。滲氮完成后，將加熱電源關閉，使爐溫降低約50℃，然后將氨的流量增加一倍后開始起動熱交換機。此時須注意觀察接在排氣管上的玻璃瓶中是否有氣泡溢出，以確認爐內之正壓。等導入爐中的氨氣穩(wěn)定后，即可減少氨的流量至保持爐中正壓為止。當爐溫下降至150℃以下時，即使用前面所述之排除爐內氣體法，導入空氣或氮氣后即可啟開爐蓋。

四、料筒滲氮工藝路線

工藝路線：鍛造→正火→粗加工→調質處理→精加工→磨→滲氮。

正火的目的是消除熱加工毛坯的內應力，細化晶粒，調整組織，改善切削加工性，為后續(xù)的熱處理工序做好組織準備。由于滲氮層較薄，在要求有較高強度的內部組織時，需先進行調質處理，獲得回火索氏體，提高心部機械性能和氮化層質量。

我們一般采用氣體滲氮法，即等溫滲碳，用的是井式滲氮爐。在整個滲氮過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%，保溫時間近80小時，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850～1200HV，并具有一定的耐腐蝕性。

五、常見滲氮缺陷及其原因

1.硬度偏低

生產實踐中，工件滲氮后其表面硬度有時達不到工藝規(guī)定的要求，輕者需要返工，重者會造成報廢。

造成硬度偏低的原因通常有：設備方面，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，如基體硬度太低，表面脫碳嚴重等；工件預處理不徹底，如進爐前的清潔方式及清潔度存在問題；工藝方面，滲氮溫度過高或過低，時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，氣壓調節(jié)不當，滲氮處理期間溫度不均勻，爐內氣流不合理。

3.滲氮后零件變形過大

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

（作者單位：衢州市技師學院）