一种饲料加工膨化机螺杆加工工艺介绍

谢剑波 李秀刚 王小波 徐晶晶

(江苏牧羊集团，江苏扬州 225127)

膨化饲料是目前人工饲喂畜禽和水产动物的主流产品。膨化机作为饲料加工的核心设备，越来越受到人们的重视，尤其是作为膨化机的核心部件螺杆，其不同饲料的加工对其影响磨损等影响较大。为了使得膨化机能够适用于不同饲料的加工，其膨化机螺杆的加工工艺尤为重要。本文结合生产实际经验，对螺杆的加工工艺进行初步的分析，并介绍一种螺杆的加工方法。

1 工况分析

螺杆在膨化腔内输送粉状饲料，并且伴随高温蒸汽，螺杆长期在160℃左右的温度下工作，不仅要耐磨损,而且还要耐热耐腐蚀，并且需要受高压和高扭矩，同时也有膨化腔的刮磨。

1.1 螺杆材料性能要求

机械强度高：选择钢材时要求有足够的机械强度，以保证设计上的要求；

加工性能好：选取的钢材要有好的切削加工性能和热处理性能，在一般情况下，切削加工之后还要进行热处理，如氮化或者淬火等，所以钢材要易于适应这方面的要求。

耐腐蚀和抗磨性能好：一般未经热处理的钢材，其耐磨性能不很高，往往影响其使用寿命，一般都要经过热处理给予提高，由于膨化腔内存在高温蒸汽，所以选取的钢材或者经过其他处理后具有良好的耐腐蚀性能。

1.2 材料分析

目前我国主要的螺杆材料一般有45、40Cr、38Cr－MoAl（见表1）。

表1 我国主要的螺杆材料

45号钢虽然价格便宜，取材容易，但其耐磨性，强度和耐腐蚀性较差。

40Cr钢经过镀铬（一般铬层为0.05～0.1 mm）后的抗磨性和耐腐蚀性都大大提高，但对铬层厚度的要求高，厚度过薄时，质地疏松，过厚时又容易剥落；而且铬层的剥落更加速其磨损。

38CrMoAl氮化钢综合性能较好，故使用广泛。38CrMoAl是合金结构钢的一种，高级氮化钢，是应用最广的渗氮钢，经氮化后工件具有很高的表面硬度、耐磨性及疲劳强度，并具有良好的耐热性及腐蚀性，具有良好的淬透性。加入Mo后，抑制了材料的第二类回火脆性，由于Al的加入，在冶炼过程中易形成非金属夹杂物，有过热敏感性，渗氮层表面脆性倾向加大。38CrMoAl化学成份：碳(C)：0.35%～0.42%；硅（Si）：0.20%～0.45%；锰（Mn）：0.30%～0.60%；硫（S）：允许残余含量≤0.035%；磷（P）：允许残余含量≤0.035%；铬（Cr）：1.35%～1.65%；镍(Ni)：允许残余含量≤0.030%；铜（Cu）：允许残余含量≤0.030%；钼（Mo）：0.15%～0.25%。

2 工艺流程

通过以上对螺杆加工工况的分析，结合实际生产经验，介绍一种螺杆加工流程。现在膨化机螺杆材料一般均为38CrMoAl氮化钢，现以一段Φ180 mm单螺杆为例简单介绍一般挤压膨化机螺杆的小批量加工生产工艺流程。

图1 螺杆结构

①备料：采用 38CrMoAl圆棒料，毛胚经锻打处理，直径为Φ188 mm，进行外径跳动度检查；

②去应力退火：消除毛坯内应力；

③下料：截一段长度为256 mm的锻打后棒料；

④打孔：打出中心孔Φ75 mm；

⑤调质处理：250～260 HB，目的在于提高材料的机械性能，提升加工性能，以获得回火索氏体组织。工件表层（＞渗氮层深度）切忌出现块状铁素体，否则将引起渗氮层脆性脱落。38CrMoAl的调质处理工艺及力学性能见表2：

表2 38CrMoAl的调质处理工艺及力学性能

⑥粗加工:车两端面及外圆,并保留适当加工余量;

⑦割六方：在线切割机床上割出六方孔，保证尺寸精度及对称度；

⑧精车：精车两端面及外圆，留磨削加工余量；

⑨铣螺纹：在车床上铣螺纹，注意螺纹起点和六方顶点之间的相位关系；

⑩精磨：精磨外圆达到Φ180 mm，保证同轴度及尺寸精度；

⑪抛光:抛光螺纹表面,使粗糙度达到Ra 0.8 μm;

⑫氮化处理：以提高表面硬度和强度为目的。在氮化炉中进行气体氮化处理，氮化深度大于0.5 mm，硬度850～1 000 HV，脆性≤一级。氮化过程包括排气、升温、保温、冷却四个过程，氮化过程中要严格控制氮化时间、氮化温度及氨分解率；

⑬精磨：精磨两端面，保证长度尺寸、精度要求及端面垂直度要求；

检验入库,并且表面涂防锈油,竖立放置,防止变形。

3 结语

采用该生产工艺加工的螺杆性能稳定、耐磨、耐热、耐腐蚀、质量可靠、寿命高。广泛应用于饲料挤压膨化机。但是由于膨化机螺杆工况复杂，磨损较大，所以现在很多厂家也在螺棱上堆焊合金以加强耐磨性，粉末冶金技术或者采用进口材料如SKD11等,在这里就不做一一讨论。

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