物体表面设备(【腐蚀性材料挤出生产必修课】螺杆&机筒篇)

Posted 2023-06-02

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物体表面设备(【腐蚀性材料挤出生产必修课】螺杆&机筒篇)

腐蚀性、磨蚀性和高温树脂会在不知不觉中降解螺杆和机筒。某些工程材料、热塑性弹性体以及新开发的生物聚合物通常会产生腐蚀条件，从而使设备迅速退化。玻璃纤维、球体和其他填料和添加剂等增强材料具有磨蚀性，也会对设备造成损害，尤其是进料螺杆和机筒。

加工商必须密切监控其树脂对设备的影响，以避免生产效率低下和潜在的零件质量问题。需要一个预防性维护 (PM) 计划，其中包括经常检查腐蚀和磨料磨损，以保持加工标准。应检查、测量螺杆和机筒，并在需要时拉出以进行重建或更换，因为即使是最小的磨损也会影响生产并威胁产品质量。

酸侵蚀表面

保护设备免受磨蚀性和腐蚀性树脂侵害的最佳方法是选择由正确材料制成的螺杆和机筒，以防止因要加工的塑料类型而磨损。为防止磨损、腐蚀和高温熔体加工而制造的耐磨机筒和螺杆的成本比标准的规格高出三到四倍，因为耐腐蚀合金价格昂贵且难以加工机器。但它们提供更好的磨损寿命和更长的维修间隔。

当金属在加工过程中受到酸和酸性气体的侵蚀时，机筒和螺杆表面会出现点蚀等腐蚀磨损，酸和酸性气体会溶解氧化物涂层。高腐蚀性聚合物包括 PVC，它会产生盐酸；缩醛，产生甲酸；含氟聚合物产生氢氟酸。含氟聚合物会在很短的时间内严重损坏标准双金属、氮化或工具钢机筒。其他腐蚀性熔体是含有阻燃剂和发泡剂的熔体。

用普通 4140 HT 钢制成的进给螺杆表面出现点蚀是加工高腐蚀性聚合物的结果。

树脂制造商通常乐于提供加工其产品的设备建议。杜邦公司明确表示，在加工其聚四氟乙烯氟聚合物时，所有与熔体接触的挤出设备部件都必须使用特殊的耐腐蚀材料。所选材料是不受酸影响的镍基合金，例如哈氏合金、因科镍合金、蒙乃尔合金和海恩斯合金。

杜邦还指出，可以使用硬化的化学镀镍板，但即使是镀层中的小孔、缺口或裂纹也会降低性能。不建议将镀铬机筒和螺杆用于加工含氟聚合物。

Ingeo 生物塑料制造商 NatureWorks 建议在所有加工设备中使用不锈钢以最大程度地减少腐蚀，并指出 PLA 不应在熔融温度下长时间留在挤出机、聚合物过滤器、传输线或挤出系统的其他部分中。

耐腐蚀材料的热膨胀系数 (CTE) 低于标准钢材，在加工含氟聚合物等高温树脂时可能会出现问题。当机筒的CTE与螺杆的CTE不同时，螺杆/机筒间隙发生变化，这会导致螺杆卡住并损坏机筒。由于耐腐蚀材料的导热性较低，螺杆和机筒的匹配很重要。螺杆和机筒制造商可以提供配对这些组件的专业知识。

这些螺杆螺纹的极度磨损是由机筒和螺杆之间的热膨胀系数差异引起的结合造成的。

磨料磨损是在砂砾增强材料和其他硬颗粒冲刷机筒和螺杆表面时引起的，可以通过使用硬化的耐磨合金和涂层来应对。用于机筒衬套和螺杆表面硬化的钨合金可提供出色的抗磨损保护。

碳含量影响合金的硬度。对于螺杆，通常使用中碳热处理钢作为基础，在该基础上将硬面焊接到螺纹顶部。

螺杆通常使用坚硬的钴基或镍基焊件进行表面处理，或者使用可表面硬化或透硬的工具钢制造。Colmonoy 56 是一种镍铬硼合金，通常用于保护螺钉免受轻度腐蚀性和轻度磨蚀性树脂的影响。Colmonoy 83 堆焊以更高的价格提供更多的保护。

耐磨合金制成的双金属机筒衬套可针对各种磨损条件提供保护，并提供一系列成本/性能选择。在耐腐蚀性方面最好的是用于注塑和挤压的 HIP（热等静压）机筒。即使是含氟聚合物也不会对这些机筒构成威胁，这些机筒有一层含钼的富镍硼合金保护层以及硼化物和碳化物基质。

当与耐腐蚀螺杆一起使用时，据说 HIP 机筒可以显着减少铁颗粒从机筒孔吸收到熔融聚合物中。当然，这种程度的保护需要更高的价格。镍铬和钨筒都可以使用，只要筒体放电端是用铬镍铁合金铸造的，换能器孔和法兰的表面也是用铬镍铁合金制成的。这些筒可以比 HIP 筒低得多的价格购买。

预防性维护

过度磨损的后果对处理器的底线可能很重要。螺杆螺纹和机筒表面之间的间隙太大会影响机器的性能、效率和能耗。在挤出过程中，磨损条件会导致吞吐量降低，从而需要提高螺杆速度和能源消耗。这通常伴随着更高的熔体温度和由此产生的质量问题。

通过良好的 PM 程序仔细监控关键的螺杆/机筒间隙将确保最大的加工吞吐量，而不会出现计划外停机。当零件质量至关重要时，PM 程序同样重要，例如在生产用于医疗设备的医疗管道和组件时。

螺丝应该趁热拉出并彻底清洁，以定期检查螺纹外径和机筒内径。螺杆和机筒表面的塑料材料可用钢丝刷和铜丝网清除。精密磨损测量仪器准确且易于使用，具有多种尺寸和功能。

清除机筒中的所有塑料后，将电子孔径计插入枪管，并在每一英寸标记处读取读数以生成有关 ID 状况的数据。螺杆的螺纹直径和深度使用螺纹千分尺测量。数字版本提供 LCD 读数，并使数据能够记录到计算机中。

该螺杆表面的严重冲刷也是由于机筒和螺杆组合不匹配导致的结合的结果。

定期进行这些测量以确定磨损率将使操作员能够预测何时需要更换或维修螺杆或机筒，并在有利的时间安排停机时间。推荐的间隙为新的2-in。螺杆和筒体是0.004到0.006英寸。

经验法则是每边每英寸千分之一。螺杆超过最大间隙时应重新组装。与完全更换相比，维修服务可以以更低的成本使磨损部件重获新生。用于注塑成型的机筒可以在磨损的部分重新装上套管。挤出机机筒通常必须沿整个长度重新装上套管，这更昂贵而且并不总是具有成本效益。

一旦螺杆磨损超过某个点，熔体就会开始返回螺纹，导致螺杆和机筒的磨损进一步加速。严重的磨损情况会浪费大量树脂并导致生产率下降。但是可以通过定期的 PM 检查在磨损达到该点之前发现磨损。将螺杆/机筒间隙保持在推荐的数值之内是最好的策略。