ตัวเลือก ไบเมทัลลิกแบบไนไตรด์แบบกระบอกสกรู แสดงถึงการตัดสินใจเลือกวัสดุที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุดในข้อกำหนดเฉพาะของส่วนประกอบเครื่องอัดรีด วิธีการทางโลหะวิทยาทั้งสองวิธีนี้ให้ความต้านทานการสึกหรอ ความทนทานต่อการกัดกร่อน และอายุการใช้งานที่แตกต่างกันอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแปรรูปโพลีเมอร์ที่เติม สารรีไซเคิล หรือสูตรที่มีฤทธิ์รุนแรง การเลือกอย่างไม่ถูกต้องจะตัดอายุการใช้งานของส่วนประกอบ เพิ่มงบประมาณการบำรุงรักษา และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงด้านคุณภาพที่ไม่มีระบบควบคุมดาวน์สตรีมใดสามารถแก้ไขได้
เทคโนโลยีการอัดขึ้นรูปแผ่น อาศัยคู่สกรู-บาร์เรลซึ่งทำหน้าที่เป็นระบบพิกัดความเผื่อที่แม่นยำตลอดระยะเวลาการทำงานหลายพันชั่วโมง สกรูลำเลียง ละลาย ผสม และอัดแรงดันโพลีเมอร์ ในขณะที่กระบอกทำให้เป็นขอบเขตที่อยู่นิ่งกับที่ซึ่งการกระทำเหล่านี้เกิดขึ้น ระยะห่างระหว่างขั้นบันไดของสกรูและรูกระบอกสูบส่งผลโดยตรงต่อการไหลของการรั่วไหล แรงดันต้าน และประสิทธิภาพการหลอมเหลว เมื่อการสึกหรอเพิ่มระยะห่าง เอาท์พุตเคลื่อนตัว อุณหภูมิหลอมเหลวเพิ่มขึ้น และการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น ในที่สุดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ก็ล้มเหลวตามข้อกำหนด
เหล็กไนไตรด์ทำหน้าที่ในอุตสาหกรรมการอัดขึ้นรูปมานานหลายทศวรรษในฐานะโซลูชันวัสดุเริ่มต้น โลหะผสมไบเมทัลลิกเข้าสู่ตลาดเพื่อจัดการกับการใช้งานที่ไนไตรดิ้งได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงพอ —โดยหลักแล้วระบบโพลีเมอร์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงหรือมีฤทธิ์กัดกร่อน การทำความเข้าใจว่าแต่ละตัวเลือกแสดงถึงตัวเลือกที่มีเหตุผลจะช่วยป้องกันความล้มเหลวก่อนวัยอันควรและการใช้จ่ายด้านทุนที่ไม่จำเป็น
ไนไตรดิ้งเป็นการบำบัดพื้นผิวด้วยเคมีร้อนซึ่งจะกระจายไนโตรเจนไปเป็นโลหะผสมเหล็กที่อุณหภูมิสูง ทำให้เกิดสารประกอบไนไตรด์แข็งในชั้นผิว ความลึกของการรักษาโดยทั่วไปอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.3 มม. ถึง 0.6 มม. โดยมีความแข็งพื้นผิวเทียบเท่ากับ 65—70 HRC วัสดุแกนกลางยังคงรักษาความแข็งแกร่ง ให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างต่อแรงบิดและการโค้งงอ
สำหรับเทอร์โมพลาสติกที่ยังไม่ได้บรรจุ —PP, PE, PS, ABS, PET ภายใต้สภาวะปกติ —เหล็กไนไตรด์จะทำงานได้อย่างเพียงพอ เวอร์จิ้นโพลีเมอร์มีฤทธิ์กัดกร่อนน้อยที่สุด การกัดกร่อนยังคงมีจำกัด เว้นแต่การประมวลผล PVC ที่มีความคงตัวทางความร้อนต่ำหรือโพลีเมอร์ที่มีสารหน่วงไฟแบบฮาโลเจน โดยทั่วไปอายุการใช้งานจะอยู่ที่ 3-5 ปีของการทำงานต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมการอัดขึ้นรูปแผ่นมาตรฐาน
การคำนวณ L/D ของการออกแบบสกรูอัดขึ้นรูป จะใช้รูปทรงที่สอดคล้องกันตลอดอายุการใช้งาน ส่วนประกอบที่เป็นไนไตรด์จะคงสมมติฐานนี้ไว้สำหรับวัสดุมาตรฐาน เนื่องจากการสึกหรอจะดำเนินไปอย่างช้าๆ กำหนดการบำรุงรักษาสามารถคาดการณ์การเปลี่ยนทดแทนโดยพิจารณาจากรันไทม์ที่สะสม แทนที่จะเป็นการแทรกแซงฉุกเฉิน
ข้อจำกัดจะปรากฏอย่างรวดเร็วเมื่อสูตรมีการเปลี่ยนแปลง การเติมแคลเซียมคาร์บอเนต 20% ลงใน PP เพื่อปรับปรุงความแข็งจะช่วยเพิ่มอัตราการสึกหรอจากการเสียดสี การใช้ PET รีไซเคิลที่มีการปนเปื้อนของใยแก้วจะช่วยเร่งการให้คะแนนรูเจาะบาร์เรล การแปรรูปสารประกอบ PVC ที่เติมแร่ธาตุสำหรับแผ่นก่อสร้างจะเปลี่ยนอายุการใช้งานของส่วนประกอบไนไตรด์ 4 ปีเป็น 12-18 เดือนของประสิทธิภาพที่ลดลง
กระบอกและสกรู Bimetallic ผสมผสานระหว่างพื้นผิวโครงสร้างที่แข็งแกร่งกับชั้นโลหะผสมที่ทนทานต่อการสึกหรอซึ่งเชื่อมติดกันทางโลหะกับพื้นผิวการทำงาน วิธีการผลิต ได้แก่ การหล่อแบบแรงเหวี่ยง ผงโลหะ และการเชื่อมอาร์กแบบถ่ายโอนพลาสมา คอมโพสิตที่ได้นั้นให้ความเหนียวของแกนบวกกับความแข็งของพื้นผิวซึ่งไนไตรด์แบบทั่วไปไม่สามารถเทียบได้
ไลเนอร์โลหะผสมที่ทนทานต่อการสึกหรอในถังโลหะคู่มี 68–72 HRC เป็นประจำ โดยมีโลหะผสมที่มีโคบอลต์หรือนิกเกิลเฉพาะซึ่งมีถึง 70+ HRC ที่สำคัญกว่านั้น ความแข็งนี้ขยายผ่านชั้นที่มีความหนา 1.5-3.0 มม. —หลายเท่าของความลึกของตัวเรือนไนไตรด์ การสึกหรอต้องใช้วัสดุมากขึ้นก่อนที่จะถึงพื้นผิวที่นุ่มกว่า
ความต้านทานการกัดกร่อนดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเช่นกัน โลหะผสมไบเมทัลลิกหลายชนิดประกอบด้วยโครเมียม โมลิบดีนัม หรือทังสเตน ซึ่งต้านทานการโจมตีทางเคมีจากฮาโลเจน ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวที่เป็นกรด และสายพันธุ์ไฮโดรไลติก ตัวประมวลผล PVC ที่ใช้สูตรแข็งที่อุณหภูมิสูงจะได้รับประโยชน์เป็นพิเศษจากคุณลักษณะนี้ เนื่องจากวิวัฒนาการของ HCl โจมตีพื้นผิวไนไตรด์อย่างรุนแรง ในขณะที่แทบไม่ได้ทำเครื่องหมายโลหะคู่ที่ทนต่อการกัดกร่อนเลย
การตรวจสอบ การสึกหรอของกระบอกสกรูของเครื่องอัดรีด มีความหมายที่แตกต่างกันกับส่วนประกอบที่เป็นโลหะคู่ เนื่องจากการสึกหรอดำเนินไปช้ากว่า ช่วงการวัดจึงสามารถขยายออกไปได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อการสึกหรอเร็วขึ้นในที่สุด —บ่อยครั้งหลังจากใช้งานนานหลายปี —เส้นโค้งอายุการใช้งานที่เหลือจะลดลงอย่างรวดเร็ว ผู้ปฏิบัติงานต้องติดตามการสึกหรอสะสมและวางแผนการเปลี่ยนทดแทนก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวกะทันหัน
การวิเคราะห์ต้นทุนและเศรษฐศาสตร์วงจรชีวิต
การเลือกวัสดุสกรูและกระบอกควรตรงกับค่าการเสียดสีของโพลีเมอร์ที่กำลังแปรรูป โดยเหล็กไนไตรด์จะให้ประสิทธิภาพที่คุ้มค่าสำหรับเทอร์โมพลาสติกมาตรฐานและโลหะผสมไบเมทัลลิก ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานในการใช้งานแบบเติมและกัดกร่อน JWELL นำเสนอตัวเลือกวัสดุทั้งสองแบบในกลุ่มแพลตฟอร์มการอัดขึ้นรูปแผ่น โดยมีถังโลหะคู่ที่มีไลเนอร์โลหะผสมชุบแข็ง (สูงถึง 70 HRC) สำหรับการใช้งานในการประมวลผล PP ที่เติมแร่ธาตุ PVC ที่บรรจุแคลเซียมคาร์บอเนต และสารประกอบที่เสริมใยแก้ว ซึ่งเหล็กไนไตรด์มาตรฐานจะต้องเปลี่ยนใหม่ภายใน 12-18 เดือน
ส่วนต่างต้นทุนล่วงหน้ามีความสำคัญ โดยทั่วไปแล้วกระบอกโลหะไบเมทัลลิกจะมีราคา 2.5-3 เท่าของไนไตรด์ที่เทียบเท่ากัน สกรูไบเมทัลลิกมีคุณสมบัติพิเศษคล้ายกัน ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลาง ความยาว และข้อกำหนดจำเพาะของโลหะผสม สำหรับการดำเนินงานที่ใช้เฉพาะวัสดุมาตรฐานที่บริสุทธิ์เท่านั้น ค่าพรีเมียมนี้จะไม่ส่งคืน —ส่วนประกอบที่เป็นไนไตรด์อยู่ได้นานกว่าตารางค่าเสื่อมราคาโดยไม่มีปัญหา
เหตุผลทางเศรษฐกิจเกิดจากการยืดอายุการใช้งานและลดเวลาหยุดทำงาน พิจารณาสายการผลิตแผ่น PP ที่เติมแป้ง 40% สกรูและกระบอกไนไตรด์อาจต้องเปลี่ยนใหม่ภายใน 14 เดือน โดยมีราคา 18,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ในส่วนประกอบ บวกกับการสูญเสียการผลิต 3 วัน ส่วนประกอบ Bimetallic ที่มีอายุการใช้งาน 5 ปีมีราคาจ่ายล่วงหน้า 45,000 เหรียญสหรัฐฯ แต่ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนรอบการเปลี่ยนอีก 4 รอบ ตลอดระยะเวลาห้าปี ตัวเลือกไบเมทัลลิกจะบันทึกเหตุการณ์การเปลี่ยนทดแทนสามเหตุการณ์ (ส่วนประกอบ $54,000 + เวลาหยุดทำงาน) ขณะเดียวกันก็ส่งมอบผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอมากขึ้นตลอดระยะเวลาทั้งหมด
การลดเศษซากจะช่วยประหยัดขั้นที่สอง คู่สกรูและบาร์เรลที่สวมจะทำให้เกิดความแปรผันของเอาท์พุต เช่น การเบี่ยงเบนของความหนา ความผันผวนของอุณหภูมิหลอมเหลว สารเติมแต่งในการกระจายไม่สอดคล้องกัน ม้วนวัสดุที่ไม่ตรงตามข้อกำหนดแต่ละม้วนจะมีวัสดุ เวลาเครื่องจักร และค่าปรับที่อาจเกิดกับลูกค้า การรักษาช่องว่างให้แน่นด้วยความทนทานของโลหะคู่ช่วยรักษาความสามารถของกระบวนการตามที่ข้อตกลงด้านคุณภาพต้องการ
แนวทางการเลือกวัสดุสำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน
เทอร์โมพลาสติกสินค้าโภคภัณฑ์บริสุทธิ์ที่ไม่มีตัวเติมหรือวัสดุเสริมแรงนิยมใช้เหล็กกล้าไนไตรด์ในราคาประหยัด สภาพแวดล้อมการสึกหรอยังคงไม่รุนแรง ต้นทุนพรีเมียมของโลหะคู่ไม่ได้สร้างมูลค่าชดเชย
สารประกอบที่เต็มไปด้วยแร่ธาตุจะเปลี่ยนแคลคูลัสทันที สารตัวเติมแคลเซียมคาร์บอเนต แป้ง ไมกา หรือวอลลาสโตนไนต์สร้างการสึกหรอแบบสามส่วนที่มีการเสียดสีระหว่างการขึ้นลงของสกรู รูกระบอก และเมทริกซ์โพลีเมอร์ โลหะผสมไบเมทัลลิกที่มีความแข็งเกินความแข็งของตัวเติมกลายเป็นสิ่งจำเป็น
การเสริมใยแก้วทำให้เกิดสภาพแวดล้อมการสึกหรอที่รุนแรงที่สุด ความแข็งของแก้ว (ประมาณ 6.5 โมห์) เกินกว่าความแข็งของเหล็กไนไตรด์ ทำให้เกิดการตัดและการเซาะร่องที่รวดเร็ว เฉพาะโลหะผสมไบเมทัลลิกระดับพรีเมียมที่มีทังสเตนคาร์ไบด์หรือเฟสแข็งที่เทียบเท่าเท่านั้นที่ทนทานต่อการประมวลผลใยแก้วอย่างยั่งยืน
โพลีเมอร์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน รวมถึง PVC ที่มีสารเพิ่มความคงตัวต่ำ สารหน่วงการติดไฟด้วยฮาโลเจน หรือโพลีเมอร์ควบแน่นที่สลายตัวด้วยไฮโดรไลติก ต้องการไบเมทัลลิกที่ต้านทานการกัดกร่อน โดยไม่คำนึงถึงปริมาณสารตัวเติม เหล็กไนไตรด์จะสูญเสียความสมบูรณ์ของพื้นผิวภายในไม่กี่เดือนภายใต้การโจมตีทางเคมีอย่างต่อเนื่อง
คำถามที่พบบ่อย
ถังไบเมทัลลิกมีอายุการใช้งานได้นานกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กไนไตรด์
ในการใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนด้วยโพลีเมอร์ที่เติมแร่ธาตุ โดยทั่วไปถังโลหะคู่จะมีอายุการใช้งานนานกว่าถังที่มีไนไตรด์เทียบเท่ากัน 3-5 เท่า ถังไนไตรด์ที่แปรรูป PP ที่เติมแป้ง 30% อาจสึกหรอเกินข้อกำหนดใน 12-18 เดือน คู่ bimetallic มักจะเกิน 5 ปี ในวัสดุบริสุทธิ์ที่ไม่มีฤทธิ์กัดกร่อน ส่วนต่างจะลดลงเนื่องจากส่วนประกอบที่เป็นไนไตรด์มีอายุการใช้งานที่เพียงพอแล้ว
กระบอกไนไตรด์ที่สึกหรอสามารถซ่อมแซมหรืออัพเกรดเป็นไบเมทัลลิกได้หรือไม่
รูบาร์เรลสามารถต่อเติมด้วยโลหะผสมไบเมทัลลิกผ่านการเชื่อมหรือการสอดปลอก แม้ว่าต้นทุนและความเป็นไปได้ทางเทคนิคจะขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของลำกล้อง ความยาว และสภาพของโครงสร้าง การสร้างสกรูใหม่ด้วยการหันหน้าแบบเชื่อมนั้นเป็นเรื่องปกติ โปรเซสเซอร์ส่วนใหญ่จะเปลี่ยนแทนการซ่อมแซม เนื่องจากส่วนประกอบใหม่รับประกันความแม่นยำของมิติและความสมบูรณ์ทางโลหะวิทยา
ข้อกำหนดด้านความแข็งใดที่สำคัญที่สุดสำหรับการแปรรูปโพลีเมอร์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
ความแข็งของพื้นผิวการทำงานต้องเกินความแข็งของฟิลเลอร์เพื่อป้องกันการตัดแบบเสียดสี แคลเซียมคาร์บอเนต (3 โมห์) และแป้ง (1 โมห์) ตอบสนองต่อพื้นผิว HRC 65+ ใยแก้ว (6.5 โมห์) ต้องการ HRC 70+ กับโลหะผสมที่ขึ้นรูปด้วยคาร์ไบด์ ความแข็งเพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันประสิทธิภาพ องค์ประกอบของโลหะผสม ความหนาของชั้น และความสมบูรณ์ของการยึดเกาะเป็นตัวกำหนดความต้านทานการสึกหรอที่แท้จริง
ระยะห่างจากกระบอกสกรูส่งผลต่อเอาท์พุตการอัดขึ้นรูปและการใช้พลังงานหรือไม่
ระยะห่างส่งผลโดยตรงต่อการไหลของการรั่วไหลเหนือปลายขั้นบันไดของสกรู เมื่อการสึกหรอเพิ่มระยะห่างจาก 0.1—0.2 มม. (ใหม่) ไปเป็น 0.5—0.8 มม. (สึกหรอ) ความสม่ำเสมอของเอาท์พุตจะลดลงและการใช้พลังงานจำเพาะเพิ่มขึ้นเนื่องจากสกรูทำงานหนักขึ้นเพื่อรักษาแรงดัน ความแปรปรวนของอุณหภูมิหลอมเหลวเพิ่มขึ้น และคุณภาพการผสมลดลง การเปลี่ยนส่วนประกอบที่สึกหรอมักจะคืนกำลังเดิมและลดพลังงานต่อกิโลกรัมลง 5-10%
