După douăzeci de ani de proiectare și întreținere a sistemelor de uzură a șuruburilor pentru mașini de extrudare a foilor din Asia și Europa, am aflat un adevăr: șurubul este inima liniei dumneavoastră. Când se degradează, totul în aval suferă. Ieșirea scade. Calitatea topiturii devine inconsistentă. Consumul de energie crește. Majoritatea managerilor de fabrică observă când daunele sunt scumpe.
La JWELL, producem un singur șurub, co-rotativ linii de mașini de extrudare a foilor cu două șuruburi și sisteme de mașini de extrudare a foilor cu randament ridicat pentru folii PP, PS, PET, PMMA și policarbonat. Uzura cilindrului este cel mai mare cost ascuns cu care se confruntă clienții noștri după cinci până la șapte ani de funcționare.
Ce cauzează uzura șuruburilor mașinii de extrudare a foii
Domină abraziunea mecanică. De fiecare dată când șurubul se rotește, zborul aterizează apăsat pe peretele butoiului. Adăugați fibră de sticlă, carbonat de calciu sau dioxid de titan la rețeta dvs. și ați introdus instrumente de tăiere microscopice care șlefuiesc șuruburile. Urmează coroziunea. Umiditatea din remacinarea reciclată sau produsele de degradare acide atacă suprafața unui șurub nitrurat , pipăind metalul și accelerând pierderile mecanice. Uzura adezivului este al treilea factor. Dacă alinierea suportului cilindrului se deplasează sau rulmenții axiali se uzează, șuruburile pot intra în contact cu peretele cilindrului și pot iniția uzura. În configurațiile co-rotative de mașini de extrudare a foilor cu două șuruburi , apare și uzura între cele două șuruburi.
Cum se degradează șuruburile nitrurate în timp
Nitrurarea cu gaz este standardul industrial pentru șuruburile extruderului cu întărire la suprafață. O adâncime a carcasei nitrurate corespunzător de 0,3 până la 0,5 milimetri și o duritate a suprafeței de 950 până la 1100 HV oferă o rezistență excelentă la uzură împotriva aplicațiilor numai cu polimeri.
Odată ce introduceți materiale de umplutură abrazive, acel strat de nitrură tare devine o barieră de sacrificiu. Am măsurat ratele de uzură a șuruburilor nitrurate de la 0,01 mm la 1000 de ore pentru foaia PP curată la peste 0,08 mm la 1000 de ore pentru compuși cu umplutură ridicată.
Degradarea urmează o curbă previzibilă. În primele două mii de ore, uzura este minimă. Între două mii și șase mii de ore, crestele de zbor se rotunjesc treptat. Până la opt mii de ore, formulările agresive pot pătrunde în miezul mai moale. Uzura se accelerează apoi exponențial. Șurubul devine un melc slăbit care se topește înapoi și generează exces de căldură de forfecare.
Dacă șurubul este inima, butoiul este peretele arterei. Înlocuirea unui butoi este un eveniment de oprire a liniei.
Un butoi bimetalic este fabricat prin turnarea centrifug a unei căptușeli din aliaj rezistente la uzură pe un tub de bază de oțel. Garniturile obișnuite includ Colmonoy pe bază de fier, aliaje pe bază de nichel cu dispersii de carbură de tungsten și Stellite pe bază de cobalt.
Pentru liniile standard de tablă PP și PS, o căptușeală Colmonoy pe bază de fier cu duritate în jur de 58 până la 62 HRC oferă o durată de viață excelentă. Pentru foile foarte umplute, în care materialele de umplutură abrazive fac parte din rețetă, o căptușeală din aliaj de nichel impregnată cu carbură de tungsten este investiția mai inteligentă, costând cu treizeci până la cincizeci la sută mai mult în avans, dar adesea dublând durata de viață.
Majoritatea cumpărătorilor trec cu vederea că duritatea căptușelii butoiului trebuie să fie compatibilă cu duritatea suprafeței șuruburilor. O pereche bine asortată, cu căptușeala cilindrului cu zece până la cincisprezece puncte HRC mai tare decât vârfurile șuruburilor, oferă cel mai echilibrat cuplu de uzură și cel mai mic cost total de proprietate.
Umpluturi abrazive: Acceleratorul silentios al daunelor
Nu toți polimerii poartă șuruburi în mod egal. Virgin PMMA sau GPPS este blând. Dar în momentul în care adăugați materiale de umplutură abrazive pentru opacitate, rigiditate sau reducerea costurilor, ecuația de uzură se schimbă complet.
Carbonatul de calciu la încărcare de douăzeci până la patruzeci de procente este obișnuit în foaia PP. Talcul și sulfatul de bariu urmează modele similare. Fiecare particulă acționează ca un micro-abraziv între zborul șurubului și peretele butoiului. Cu cât dimensiunea particulelor este mai mică, cu atât este mai agresivă uzura, deoarece particulele fine pătrund în imperfecțiunile suprafeței și acționează ca un compus de lepătură. Fibra de sticlă este mai proastă. O formulare de PC sau PET umplută cu sticlă cu cincisprezece procente poate reduce durata de viață a șurubului cu șaizeci la sută sau mai mult. Filamentele de sticlă taie caneluri și expun miezul mai moale. Odată ce miezul este expus, uzura devine un proces evaziv. Dioxidul de titan este surprinzător de abraziv la sarcini mari. Am văzut clienții dau vina pe uzura șuruburilor pe polimer atunci când vinovatul a fost un masterbatch cu un conținut ridicat de TiO2 la un raport de depreciere de la opt până la zece procente.
Tehnici de măsurare a clearance-ului care funcționează de fapt
Nu poți gestiona ceea ce nu măsori. Măsurarea jocului dintre șurub și cilindru este cel mai important instrument de diagnosticare pentru estimarea duratei de viață rămase. Cu toate acestea, multe plante o sară, bazându-se pe indicatori subiectivi precum deriva de sarcină a motorului. Până atunci, prejudiciul este făcut.
Jocul radial de bază pentru un șurub de extruder și un butoi nou este de obicei de 0,001 până la 0,0015 inchi pe inch de diametru șurub. Pentru un șurub de 150 mm, asta înseamnă 0,15 până la 0,23 mm când este nou. Când acest spațiu se dublează, producția scade considerabil. Când se triplează, ești la timp împrumutat.
Există trei metode practice. Tehnica firului de plumb folosește sârmă moale zdrobită între șuruburi și butoi. Metoda indicatorului cu cadran măsoară curgerea vârfului șurubului pe măsură ce îl rotiți încet. Cea mai precisă metodă este măsurarea alezajului după îndepărtarea șurubului. Vă recomandăm un audit de măsurare a clearance-ului la fiecare două mii de ore pentru formulările umplute și la fiecare patru mii de ore pentru polimerii neumpluți.
Când să înlocuiți vs. când să reparați ansamblurile șurub-baril
În cele din urmă, fiecare șurub se uzează dincolo de limitele acceptabile. Întrebarea este dacă să reparați, să reapare la suprafață sau să înlocuiți în întregime.
Uzura minoră, în cazul în care vârfurile de zbor s-au rotunjit, dar diametrul miezului este încă în limitele de toleranță, poate fi rezolvată uneori prin sudare și re-prelucrare. Sudarea PTA cu acumulare de carbură de tungsten urmată de renitrurare poate readuce un șurub la o stare aproape nouă dacă geometria nu este învechită și cilindrul este încă în stare bună.
Cu toate acestea, există limite. Dacă șurubul a fost sudat și prelucrat de mai multe ori, este posibil ca materialul miezului să fi suferit degradarea zonei afectate de căldură și dreptatea poate fi compromisă. În aceste cazuri, un șurub nou este investiția mai sigură. Dacă căptușeala butoiului s-a uzat până la metalul de bază, căptușeala sau înlocuirea completă este singura cale viabilă.
Pentru liniile critice de mașini de extrudare a foilor cu randament ridicat , păstrați un ansamblu șurub-buton de rezervă pe raft. Schimbați setul uzat în timpul unei opriri planificate și trimiteți-l pentru recondiționare fără presiune de producție.
Întreținere preventivă pentru liniile de mașini de extrudare a foilor cu randament ridicat
Prevenirea este mai ieftină decât vindecarea. Pentru orice mașină de extrudare a foilor de mare putere care funcționează douăzeci și patru de ore pe zi, un program preventiv disciplinat se amortizează în primul an.
Începeți cu controlul materialului. Păstrați măcinarea curată și uscată. Umiditatea nu numai că cauzează hidroliza și coroziune, dar creează și pungi de abur care destabilizază filmul de topire dintre șurub și butoi. Filtrați măcinarea pentru a elimina fragmentele de metal. O singură bucată de metal vagabond poate marca o căptușeală de butoi nereparată în câteva secunde.
Monitorizați-vă temperaturile de funcționare. Supraîncălzirea accelerează degradarea polimerului, iar polimerul degradat este adesea acid sau reticulat. Rulați zonele butoiului la temperatura minimă necesară pentru o calitate bună a topiturii. Verificați alinierea anual. Deplasarea suportului cilindrului, uzura rulmentului de tracțiune și dezalinierea cuplajului creează sarcini laterale care provoacă benzi de uzură localizate. Rulmentul axial al cutiei de viteze trebuie să fie lubrifiat corespunzător, iar răcirea tijei șurubului trebuie să mențină un debit constant de apă. Rulați programul de măsurare a spațiului liber la program.
Alegerea corectă a pieselor de schimb pentru mașina de extrudare a foilor
Când vine momentul să cumpărați componente de schimb, tentația de a procura piese de schimb pentru mașini de extrudare a foilor la preț redus de la furnizori non-OEM este reală. Rezistă-i, cu excepția cazului în care ai verificat compatibilitatea metalurgică și trasabilitatea dimensională.
Un șurub nu este doar un arbore cu o spirală. Geometria zborului, raportul de compresie, designul secțiunii de amestecare și caracteristicile de ventilație sunt toate adaptate la polimerul, rata de ieșire și intervalul de ecartament al foii. Un șurub de înlocuire generic se poate potrivi fizic, dar funcționează slab. Profilele temperaturii de topire se schimbă, stabilitatea ieșirii se degradează și apar defecte ale foii.
La JWELL, menținem înregistrări de proiectare pentru fiecare extruder pe care îl livrăm. Când un client comandă un șurub sau un butoi de schimb, producem conform specificațiilor originale sau după un design actualizat, bazat pe cerințele actuale de formulare. Oferim, de asemenea, tratamente de suprafață îmbunătățite, inclusiv șuruburi cu suprafață dură sudate cu PTA și șuruburi din oțel pentru scule cu tratament termic în vid.
Un butoi de schimb trebuie să se potrivească cu distanța originală a zonei de încălzire, cu locațiile orificiilor termocuplului și cu geometria orificiului de alimentare. Micile abateri afectează transferul de căldură și modelele de flux de material. Investiți în potrivite pentru mașina de extrudare a foilor piesele de schimb și veți proteja productivitatea întregii linii.
Întrebări frecvente
Cât de mult ar trebui să dureze un șurub de extrudare de tablă?
Pentru polimeri curați, neumpluți, cum ar fi GPPS sau PMMA, un șurub nitrurat cu gaz într-un butoi bimetalic standard poate dura între cincisprezece și douăzeci de mii de ore. Pentru formulările umplute cu fibră de sticlă sau încărcări mari de carbonat de calciu, așteptați șase până la zece mii de ore. Compușii WPC foarte abrazivi pot necesita înlocuiri la fiecare patru până la șase mii de ore.
Care sunt primele semne de uzură a șuruburilor?
Scăderea ieșirii la viteză constantă a șurubului, creșterea sarcinii motorului, creșterea variației temperaturii de topire și inconsecvența grosimii foii. În momentul în care vedeți liniile de matriță, uzura este moderată până la severă.
Pot prelungi durata de viață a șurubului fără a înlocui cilindrul?
Uneori. Dacă căptușeala cilindrului este încă în stare bună și spațiul liber este acceptabil, refacerea șurubului cu suprafață dură și renitrurare poate restabili performanța. Dar dacă și cilindrul este uzat, doar un șurub nou se va uza rapid pe suprafața deteriorată. Măsurați ambele componente înainte de a decide.
Este o mașină de extrudare a foilor cu două șuruburi mai mult sau mai puțin predispusă la uzură decât o linie cu un singur șurub?
Depinde. Sistemele cu două șuruburi intercalate au suprafețe de uzură suplimentare între cele două șuruburi, ceea ce poate crește nevoile de întreținere. Cu toate acestea, mașinile cu două șuruburi funcționează adesea la viteze de forfecare mai mici pentru aceeași putere și gestionează mai eficient formulările cu umplutură ridicată. Profilul de uzură este diferit, nu neapărat mai rău.
De unde știu dacă am nevoie de un upgrade de baril bimetalic?
Dacă butoiul dumneavoastră standard necesită reluare sau înlocuire după mai puțin de opt mii de ore sau dacă treceți la o formulă mai abrazivă, un butoi bimetalic din aliaj premium este o investiție solidă. Durata de viață extinsă și timpul de nefuncționare redus oferă o rentabilitate puternică.
Care este cel mai bun mod de a programa înlocuirea șuruburilor?
Utilizați datele de măsurare a spațiului liber pentru a proiecta când jocul radial va atinge pragul de întreținere, de obicei dublu față de valoarea inițială. Programați înlocuirea în timpul unei opriri planificate. Păstrați un șurub de rezervă la fața locului.
Uzura șuruburilor mașinii de extrudare a foilor nu este un mister. Este un proces măsurabil, previzibil, determinat de proprietățile materialelor, condițiile de operare și disciplina de întreținere. Înțelegeți mecanismele, măsurați progresul și planificați-vă intervenția.
