(来源:链塑网)
机筒和螺杆会随着时间的推移而磨损,这会导致挤出量降低和出料温度升高。一般来说,螺杆的磨损速度通常比机筒更快,一个机筒的使用寿命通常相当于三个螺杆的使用寿命。当螺杆磨损严重到工艺运行经济性降低时,就应该更换螺杆。
进料口哪里磨损最快?
螺杆和机筒的磨损率都取决于挤出的树脂种类、局部通道内的固体含量、树脂中填料的含量和类型、速度(螺杆转速)、局部压力、结构材料以及机筒与齿轮箱的配合情况。最高磨损率通常发生在过渡段的末端(the end of the transition section),在那里固体颗粒可能会卡在屏障段的出口处。在此位置,压力也可能相对较高,螺杆和机筒都可能出现较高的磨损率。
滑膛挤出机的进料筒体也会磨损,但磨损速度低于机筒。壳体的磨损率取决于局部压力和树脂中的填料,较低的磨损率是由于进料壳体内的压力较低。壳体通常由可锻钢制成。为了降低磨损率,可以将螺杆螺纹切槽至正常螺纹间隙的2-3倍,筒体制造得略大一些。在较旧的挤出机上,经过几次机筒更换后,进料筒体的磨损可能会严重到降低挤出机的速率并导致流量波动。
案例解读(以单螺杆为例)
例如,一台直径4.5英寸、光滑内孔的挤出机在以较低的速率挤出聚苯乙烯 (PS) 树脂时,出现了严重的随机电机电流波动。该挤出机的螺杆几何形状非常标准,适合PS的溢流进料塑化挤出。挤出机以最高螺杆转速运行,这是生产线的限速步骤。预期更高的挤出速率,但无法实现,挤出机的运行速率约为预期速率的60%,也就是说,实际速率是预期速率的60%。
比挤出率就是挤出率除以螺杆转速。机筒和螺杆都是新的,因此其间隙规格符合该尺寸挤出机的标准。图1显示了电机电流和出料压力,表明运行不稳定。电机电流在120至200安培之间波动,对于该尺寸的机器和运行方式而言,这种波动水平是不正常的。然而,在此期间,生产线的出料压力相对稳定,生产出优质产品,尽管挤出率远低于预期。
图 1 电机电流和排放压力随时间的变化。经过一番调查,确定机筒已被更换过多次。重点转向检查进料筒体的磨损情况。由于机筒已安装并对准齿轮箱,因此决定拆下螺杆,检查机筒与进料筒体连接处是否存在凸缘。将一个光学观察镜插入料斗下方的进料筒体内。观察镜显示,进料筒体与新机筒连接处存在一个环形凸缘。该凸缘宽度约为2.5毫米。因此,进料筒体的直径磨损了约5毫米,形成了一个比新机筒内径更大的圆柱体。
目前尚不清楚轴向磨损是否均匀。图2提供了该凸缘的示意图。磨损的他体还导致螺纹刃带与壳体之间的间隙达到2.6毫米,约为正常间隙的25倍。该间隙大约相当于一粒PS颗粒的大小。因此,颗粒能够流过螺纹刃尖,尽管这可能只是一个小问题。
图2 磨损的供弹壳和新枪管的示意图。连接法兰处形成了一个突出部分。凸缘足够大,足以阻碍颗粒的输送,从而限制固体从进料套管到机筒的流动。当限制达到最高时,挤出机将以较低的填充水平运行,导致电机电流迅速下降,如图1所示。当颗粒开始以更高的速率流动时,电机电流恢复到基线水平。如前所述,挤出机的运行速度仅为预期速度的60%。生产线无法满足产品需求。
解决方案
建造并安装新的进料筒体将耗费大量时间,超出了工厂人员的承受范围。经过大量的研究和测试,最终的方案是在筒体的第一部分设计一个锥形,以消除突出部分,如图3所示。锥形设计将使颗粒的流动不受限制。
将机筒从挤出机中取出,并将机筒入口直径研磨至进料壳体的直径。机筒的锥度约为0.5英寸,此时机筒的直径为出厂时的直径。将修改后的机筒重新安装到挤出机上,并与齿轮箱对齐,这种配置就不会产生可能限制颗粒流动的突出部分。
使用改进后的机筒重新启动挤出机,挤出机性能恢复到原始状态,挤出率恢复到100%,电机电流也不再波动。改进后的机筒消除了进料套管与机筒连接处的突出部分和限制,为建造新的进料套管留出了时间。
由于螺杆、机筒和进料筒体的磨损速度不同,定期测量这些部件非常重要。此外,每次更换机筒时,都应拆下机筒,在进料筒体上评估磨损程度。安装新机筒时,应始终将其与齿轮箱对齐,机筒未对准会导致严重磨损,从而缩短部件的使用寿命。
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