Після двадцяти років проектування та обслуговування шнекових систем екструзії листів в Азії та Європі я зрозумів одну істину: шнек є серцем вашої лінії. Коли він деградує, страждає все, що знаходиться нижче за течією. Вихід падає. Якість розплаву стає непостійною. Енергоспоживання зростає. Більшість керівників заводів помічають, коли пошкодження коштує дорого.
У JWELL ми виробляємо одногвинтові, що обертаються одночасно двогвинтові машини для екструзії аркушів і системи високопродуктивних машин для екструзії листів PP, PS, PET, PMMA та полікарбонату. Знос стовбура гвинта є найбільшою прихованою витратою, з якою стикаються наші клієнти після п’яти-семи років експлуатації.
Що викликає знос шнека екструзійної машини
Переважає механічне стирання. Кожного разу, коли ваш гвинт обертається, планка приземляється натискаючи на стінку стовбура. Додайте скловолокно, карбонат кальцію або діоксид титану до свого рецепту, і ви представили мікроскопічні ріжучі інструменти, які відшліфовують гвинти. Далі йде корозія. Волога у переробленому повторному подрібненні або кислотних продуктах розкладання атакує поверхню азотованого гвинта , утворюючи ямки на металі та прискорюючи механічні втрати. Третім фактором є знос клею. Якщо вирівнювання опори стовбура зміщується або упорні підшипники зношуються, гвинтові отвори можуть стикатися зі стінкою стовбура та викликати задирання. У конфігураціях що обертаються одночасно двошнекових екструзійних машин для листів , , знос також відбувається між двома шнеками.
Як азотовані гвинти псуються з часом
Газове азотування є промисловим стандартом для шнеків екструдера з поверхневим зміцненням. Правильно азотована глибина корпусу від 0,3 до 0,5 міліметрів і твердість поверхні від 950 до 1100 HV забезпечують чудову зносостійкість у випадках використання лише полімерів.
Щойно ви вводите абразивні наповнювачі, цей твердий нітридний шар стає жертовним бар’єром. Ми виміряли інтенсивність зносу азотованих гвинтів від 0,01 мм на 1000 годин для чистого PP листа до понад 0,08 мм на 1000 годин для високонаповнених компаундів.
Деградація йде за передбачуваною кривою. Протягом перших двох тисяч годин знос мінімальний. Між двома тисячами і шістьма тисячами годин гребні польоту поступово закругляються. До восьми тисяч годин агресивні склади можуть пробитися до більш м'якого ядра. Тоді знос експоненціально прискорюється. Гвинт стає нещільно прилягаючим шнеком, який ковзає розплав назад і генерує надлишкове тепло зсуву.
Якщо гвинт — це серце, то стовбур — стінка артерії. Заміна ствола є подією зупинки лінії.
Біметалічний ствол виготовляється шляхом відцентрового лиття футеровки зі зносостійкого сплаву на сталеву базову трубу. Звичайні вкладиші включають Colmonoy на основі заліза, сплави на основі нікелю з дисперсіями карбіду вольфраму та Stellite на основі кобальту.
Для стандартних ліній листів PP і PS лайнер Colmonoy на основі заліза з твердістю приблизно від 58 до 62 HRC забезпечує чудовий термін служби. Для високонаповнених листів, де абразивні наповнювачі , просочена карбідом вольфраму підкладка з нікелевого сплаву є розумнішою інвестицією, яка коштує на тридцять-п’ятдесят відсотків дорожче, але часто подвоює термін служби. частиною рецепту є
Більшість покупців не звертають уваги на те, що твердість гільзи стовбура повинна бути сумісна з твердістю поверхні гвинта. Добре підібрана пара, у якій вкладиш стовбура на десять-п’ятнадцять пунктів HRC твердіший, ніж гребені гвинтових погонів, забезпечує найбільш збалансовану пару зносу та найнижчу загальну вартість володіння.
Абразивні наповнювачі: тихий прискорювач пошкоджень
Не всі полімери однаково зношуються гвинтами. Virgin PMMA або GPPS є ніжними. Але в той момент, коли ви додаєте абразивні наповнювачі для непрозорості, жорсткості або зниження вартості, рівняння зносу повністю змінюється.
Карбонат кальцію з навантаженням від двадцяти до сорока відсотків є звичайним для листів ПП. Тальк і сульфат барію дотримуються аналогічних моделей. Кожна частинка діє як мікроабразив між гвинтом і стінкою стовбура. Чим менший розмір частинок, тим агресивніший знос, тому що дрібні частинки проникають у поверхневі дефекти та діють як суміш для притирки. Скловолокно гірше. П’ятнадцятивідсотковий скляний склад PC або PET може скоротити термін служби гвинтів на шістдесят відсотків і більше. Скляні нитки прорізають канавки та оголюють м’яку серцевину. Коли серцевина оголюється, зношування стає постійним процесом. Діоксид титану напрочуд абразивний при високих навантаженнях. Ми бачили, як клієнти звинувачували полімер у зношеності гвинта, коли винуватцем була маткова суміш із високим вмістом TiO2 із коефіцієнтом розрідження від восьми до десяти відсотків.
Методи вимірювання кліренсу, які дійсно працюють
Ви не можете керувати тим, що не вимірюєте. Вимірювання зазору між гвинтом і стовбуром є найважливішим діагностичним інструментом для прогнозування залишкового терміну служби. Проте багато рослин пропускають це, покладаючись на суб’єктивні показники, такі як дрейф навантаження двигуна. До того часу шкода вже зроблена.
Базовий радіальний зазор для нового шнека та стовбура екструдера зазвичай становить від 0,001 до 0,0015 дюйма на дюйм діаметра шнека. Для гвинта 150 мм це означає 0,15–0,23 мм у новому стані. Коли цей зазор подвоюється, вихід помітно падає. Коли він потроюється, ви займаєте час.
Існує три практичних способи. У техніці свинцевого дроту використовується м’який дріт, роздавлений між гвинтовими планками та стовбуром. Метод циферблатного індикатора вимірює биття кінчика гвинта, коли ви його повільно обертаєте. Найбільш точним методом є вимірювання діаметра отвору після видалення гвинта. Ми рекомендуємо перевірку вимірювання кліренсу кожні дві тисячі годин для наповнених складів і кожні чотири тисячі годин для ненаповнених полімерів.
Коли замінювати чи ремонтувати гвинтові вузли
Згодом кожен гвинт зношується понад допустимі межі. Питання полягає в тому, ремонтувати, оновлювати поверхню чи повністю замінювати.
Незначне зношення, коли гребені гребнів округлені, але діаметр серцевини все ще в межах допуску, іноді можна усунути за допомогою зварювання та повторної механічної обробки. Зварювання PTA з накопиченням карбіду вольфраму з подальшим повторним азотуванням може повернути гвинт до майже нового стану, якщо геометрія не застаріла, а стовбур усе ще в хорошому стані.
Проте є межі. Якщо гвинт було зварено та повторно оброблено кілька разів, матеріал серцевини міг зазнати деградації в зоні впливу тепла, і прямолінійність може бути порушена. У таких випадках новий гвинт є безпечнішою інвестицією. Якщо гільза ствола зносилася до основного металу, заміна або повна заміна є єдиним життєздатним шляхом.
Для критично важливих високопродуктивних ліній екструзійних машин для аркушів тримайте на полиці запасний шнековий вузол. Замініть зношений комплект під час запланованої зупинки та відправте його на реконструкцію без тиску виробництва.
Профілактичне технічне обслуговування високопродуктивних ліній екструзійних машин
Профілактика дешевша за лікування. Для будь-якої високопродуктивної машини для екструзії листів, що працює двадцять чотири години на добу, дисциплінована профілактична програма окупить себе протягом першого року.
Почніть з контролю матеріалу. Зберігайте помело чистим і сухим. Волога не тільки спричиняє гідроліз і корозію, але й створює парові кишені, які дестабілізують плівку розплаву між шнеком і стовбуром. Відфільтруйте помело, щоб видалити металеві фрагменти. Один шматок металу може призвести до того, що гільза стовбура не підлягає ремонту за лічені секунди.
Слідкуйте за своїми робочими температурами. Перегрів прискорює деградацію полімеру, а деградований полімер часто є кислим або зшитим. Запустіть зони стовбура при мінімальній температурі, необхідній для гарної якості розплаву. Щорічно перевіряйте вирівнювання. Зсув опори стовбура, знос упорного підшипника та зсув муфти створюють бічні навантаження, які спричиняють локалізовані смуги зносу. Упорний підшипник коробки передач має бути належним чином змащений, а охолодження хвостовика гвинта повинно підтримувати постійний потік води. Запустіть програму вимірювання кліренсу за розкладом.
Вибір правильних запасних частин для екструзійної машини
Коли приходить час купувати запасні компоненти, виникає спокуса придбати недорогі запасні частини для листової екструзійної машини від постачальників, які не є OEM. Проти цього, якщо ви не перевірили металургійну сумісність і простежуваність розмірів.
Гвинт - це не просто вал зі спіраллю. Геометрія польоту, ступінь стиснення, конструкція секції змішування та вентиляційні функції налаштовані відповідно до вашого конкретного полімеру, швидкості виходу та діапазону калібру листа. Звичайний змінний гвинт може підходити фізично, але працюватиме погано. Зміщуються профілі температури плавлення, погіршується стабільність виходу, з’являються дефекти листа.
У JWELL ми ведемо проектні записи для кожного екструдера, який ми відправляємо. Коли клієнт замовляє замінний гвинт або ствол, ми виробляємо за оригінальною специфікацією або за оновленим дизайном на основі поточних вимог рецептури. Ми також пропонуємо вдосконалену обробку поверхні, включаючи гвинти з твердим наплавленням, зварені PTA, і гвинти з інструментальної сталі з вакуумною термообробкою.
Стовбур для заміни має відповідати вихідній відстані між зонами нагріву, розташуванню портів термопари та геометрії порту подачі. Невеликі відхилення впливають на теплообмін і структуру потоку матеріалу. Інвестуйте в потрібні запасні частини для екструзійної машини , і ви захистите продуктивність усієї лінії.
Часті запитання
Як довго повинен служити шнек для екструзії листів?
Для чистих ненаповнених полімерів, таких як GPPS або PMMA, азотований шнек у стандартній біметалевій бочці може працювати від п’ятнадцяти до двадцяти тисяч годин. Для наповнених складів зі скловолокном або високим вмістом карбонату кальцію очікуйте від шести до десяти тисяч годин. Високоабразивні суміші WPC можуть потребувати заміни кожні чотири-шість тисяч годин.
Які перші ознаки зносу гвинтів?
Зниження продуктивності при постійній швидкості шнека, зростаючому навантаженні двигуна, зростаючій зміні температури розплаву та невідповідності товщини листа. Коли ви побачите лінії штампа, знос буде від середнього до сильного.
Чи можна продовжити термін служби гвинта без заміни стовбура?
іноді. Якщо гільза стовбура все ще в хорошому стані, а зазор прийнятний, відновлення поверхні гвинта з наплавленням і повторним азотуванням може відновити продуктивність. Але якщо стовбур також зношений, новий гвинт сам по собі швидко зношується на пошкодженій поверхні. Перш ніж приймати рішення, виміряйте обидва компоненти.
Чи є двогвинтова машина для екструзії листів більш чи менш схильною до зносу, ніж одношнекова лінія?
Це залежить. Двошнекові системи з переплетенням мають додаткові поверхні зносу між двома гвинтами, що може збільшити потребу в обслуговуванні. Однак двошнекові машини часто працюють з нижчою швидкістю зсуву за тієї самої продуктивності та ефективніше обробляють склади з високим наповненням. Профіль зносу інший, не обов’язково гірший.
Як дізнатися, чи потрібна мені модернізація біметалічної бочки?
Якщо ваш стандартний ствол потребує переоблицювання або заміни менш ніж через вісім тисяч годин, або якщо ви переходите на більш абразивний склад, біметалічний ствол преміум-класу стане розумною інвестицією. Подовжений термін служби та скорочення часу простою забезпечують високу віддачу.
Який найкращий спосіб запланувати заміну гвинта?
Використовуйте дані вимірювання зазору , щоб спрогнозувати, коли радіальний зазор досягне вашого порогу обслуговування, зазвичай подвоєного початкового значення. Заплануйте заміну під час планової зупинки. Тримайте на місці запасний гвинт.
Знос шнека екструзійної машини для листів не є загадкою. Це вимірний, передбачуваний процес, керований властивостями матеріалу, умовами експлуатації та дисципліною обслуговування. Зрозумійте механізми, виміряйте прогрес і сплануйте своє втручання.
