罐胶机在运行过程中,需要与各种类型的胶水直接接触,同时要承受一定的压力、温度和机械应力等作用。因此,材料的选择对于罐胶机的性能、寿命和可靠性具有决定性的影响。正确选择罐胶机的材料,并采取有效的材料处理和表面防护措施,能够显著提升罐胶机的整体性能,降低维护成本,延长使用寿命。
首先,对于与胶水直接接触的部件,如料斗、供胶泵、罐装头和管道等,材料的耐腐蚀性是首要考虑因素。不同类型的胶水具有不同的化学性质,例如,一些胶水含有酸性或碱性成分,会对金属材料产生腐蚀作用;而某些胶水可能具有较强的有机溶剂溶解性,会侵蚀塑料材料。对于酸性胶水,不锈钢材料如 304 不锈钢或 316 不锈钢是较为常用的选择。304 不锈钢具有良好的耐一般酸性腐蚀的能力,其含有约 18% 的铬和 8% 的镍,铬元素能够在材料表面形成一层致密的氧化铬保护膜,阻止酸性物质进一步侵蚀金属内部。而 316 不锈钢则在 304 不锈钢的基础上添加了钼元素,使其对含氯离子等强腐蚀性介质的耐受性更强,适用于一些较为恶劣的酸性胶水环境。对于碱性胶水,一些镍基合金材料表现出较好的耐碱性,如哈氏合金。哈氏合金含有较高比例的镍、钼、铬等元素,具有优异的抗碱腐蚀性能,能够在碱性胶水环境中保持良好的稳定性。在面对有机溶剂型胶水时,聚四氟乙烯(PTFE)等氟塑料材料则是理想的选择。PTFE 具有极强的化学惰性,几乎不与任何有机溶剂发生反应,其光滑的表面还能有效降低胶水的粘附性,便于胶水的流动和清理。例如,在一些使用含有酮类、酯类等有机溶剂胶水的罐胶机中,采用 PTFE 涂层的管道和罐装头,不仅能够防止胶水对材料的溶解腐蚀,还能减少胶水在管道内的残留,提高罐装精度和设备的清洁性。
除了耐腐蚀性,材料的耐磨性也是重要的性能指标。在罐胶机的供胶泵和管道中,胶水的流动会对材料表面产生冲刷和磨损作用,尤其是在高粘度胶水或含有固体颗粒的胶水输送过程中,这种磨损更为明显。对于金属材料,一些硬质合金如碳化钨合金具有较高的耐磨性。碳化钨合金是由碳化钨颗粒和金属粘结剂(如钴)组成的复合材料,其硬度高、耐磨性强,能够承受高速胶水流动带来的冲刷和磨损。在塑料材料中,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有出色的耐磨性。UHMWPE 的分子链长且排列紧密,使其具有极低的摩擦系数和极高的耐磨性,比普通聚乙烯材料的耐磨性高出数倍。例如,在一些需要输送含有玻璃纤维或其他固体颗粒的胶水的罐胶机中,采用 UHMWPE 管道或在金属管道内壁衬一层 UHMWPE,可以有效减少管道的磨损,延长管道的使用寿命。
材料的强度和刚度也是罐胶机设计中需要考虑的因素。罐胶机的机架、罐装头支架等部件需要具备足够的强度和刚度,以承受设备运行过程中的各种载荷,确保设备的稳定性和罐装精度。对于机架,通常采用钢材如 Q235 钢或 Q345 钢。这些钢材具有较高的屈服强度和抗拉强度,能够满足罐胶机的结构支撑要求。在设计时,通过合理的结构设计,如采用加强筋、优化截面形状等方式,进一步提高机架的刚度,减少在设备运行过程中的变形。对于罐装头支架等对精度要求较高的部件,铝合金材料如 6061 铝合金或 7075 铝合金是较好的选择。铝合金具有较高的强度 - 重量比,在保证足够强度的同时,能够减轻部件的重量,有利于提高罐装头的运动精度和响应速度。例如,在一些高速罐胶机中,采用 7075 铝合金制作罐装头支架,通过精密加工和热处理工艺,使支架具有良好的强度和刚度,确保罐装头在高速罐装过程中能够准确地定位和动作,提高罐装精度和效率。
在材料选择的基础上,还可以通过材料处理和表面防护技术进一步提升罐胶机的性能。对于金属材料,可以采用热处理工艺来提高其硬度和强度。例如,对不锈钢材料进行淬火和回火处理,能够细化晶粒,提高材料的综合力学性能。对于一些易磨损的金属部件,还可以采用表面渗碳、渗氮或碳氮共渗等化学热处理方法,在材料表面形成一层硬度高、耐磨性好的渗层。例如,在供胶泵的柱塞表面进行渗氮处理,渗氮层的硬度可达到 HV900 以上,大大提高了柱塞的耐磨性和抗咬合能力。对于塑料材料,可以通过添加填充剂来改善其性能。如在聚氯乙烯(PVC)材料中添加碳酸钙填充剂,能够提高材料的硬度和刚度,同时降低成本。在表面防护方面,除了前面提到的 PTFE 涂层外,还可以采用电镀、喷涂等方法。