降低螺桿機筒磨損、腐蝕,提高擠出率和使用壽命
摘要：在擠出過程中螺桿表面和機筒內(nèi)壁表面受物料磨損和腐蝕的作用，二者間隙增大，降低了擠出速率,嚴重的影響了機器的使用壽命。本文主要介紹防止螺桿磨損、腐蝕的措施以及螺桿磨損腐蝕后的測量。
一．介紹
擠出機螺桿是在高溫、強腐蝕、強磨損、大扭矩的條件下工作，螺桿表面和機筒內(nèi)壁表面常常受到不同程度的磨損和腐蝕。螺桿、機筒磨損通常歸咎為設計和制造不當，即(1)公差不適當；(2)螺桿內(nèi)應力的釋放而造成的彎曲；(3)螺桿機筒裝配后不對中：(4)傳動機構裝配松弛。此外，在擠出過程中，物料對螺桿、機筒磨損和腐蝕也是很重要的。例如，PVC材料過熱易降解，放出腐蝕性氣體；玻璃纖維增強尼龍，除了有嚴重的磨損之外，還有強烈的化學腐蝕。這是因為玻璃纖維粘附有作為處理劑的有機硅，當加工溫度超過一定溫度時，郵寄硅分解，引起螺桿機筒表面的腐蝕。由此，螺桿和機筒之間隙增加，其漏流量提高，生產(chǎn)率降低。當δ/hs=15%時，而QL/QP=37%，螺桿就報費了。(δ～間隙，hs～均化段螺槽深度，QL～漏流量，QP～逆流量)。
二.擠出生產(chǎn)率損失的計算
螺桿的螺紋受磨損和腐蝕的影響，使生產(chǎn)率降低。最簡單的測量方法是將新螺桿安裝后，在穩(wěn)定工作狀態(tài)下，經(jīng)常不斷地記錄下生產(chǎn)率、壓力、熔體溫度，螺稈轉速、電壓、電流等數(shù)據(jù)。把前后數(shù)據(jù)進行比較，會得到不同時期內(nèi)生產(chǎn)率的變化。
螺桿磨損測量法 (圖1)是用一標準規(guī)格的塊料，其長度是夠架在兩螺紋之上．從螺桿另一側的曝紋面上一直到架在兩螺紋面上標準塊科的外面。測出螺稈的徑向磨損。把這些測量數(shù)據(jù)標在螺桿簡圖上，就可以觀察出沿軸向的磨損，腐蝕狀態(tài)。根據(jù)測量的數(shù)據(jù)．再用下式計算損失率。
式中:
A – 新螺桿與機筒間隙
B – 磨損后的螺桿與機筒之間的間隙
h – 計量段螺槽深度
新螺桿與機筒間隙A為：
A=（63.5-63.32）*1/2=0.089mm
磨損后螺桿與機筒間隙B為:
B=(63.5-62.94)*1/2=0.28mm
那么產(chǎn)量損失率為:
Q=(0.28-0.089)/3.81*100=5%
在這里把機筒內(nèi)徑看作不變的，實際上是要變化的。所以產(chǎn)量損失率應該還大些。
三.選用適當措施降低螺桿磨損和腐蝕
在塑料加工工業(yè)中，選用合理地裝配結構和部件的加工精度；正確地設計螺桿結構形狀以及采用新型材料和螺扦表面的處理是降低螺桿表面磨損，腐蝕，提高生產(chǎn)率的有效措施。
(1)合理地選用裝配結梅和零部件的加工精度
精細地加工螺桿機筒等零部件，提高它們的精度，減少積累誤差；采用合理的連接方式，把它們裝配在一起。二者之同的間隙即不能太大，又不能太小，保持適當，防止研磨或降低生產(chǎn)率。我國螺稈與機筒之間隙值(毫米)推存如下表。
(2)正確地設計螺桿螺紋的結構形狀
合理地設計螺紋的結構形狀是降低磨損的有效方法之一。雷利階梯型螺頂螺紋是在分析發(fā)生磨損原因的基礎上設計出來的，是兩種比較合適的螺紋結構。
雷利階梯型支承面的螺紋構型是兩個平行段(圖2)，這兩段的壓力梯度是恒定的，壓力分布呈三角型的，最大壓力是在階梯處。這種螺紋結構改進了螺紋的載料能力，并保證在間隙之間存有一層熔膜。例如，在直徑為150mm的螺桿上，當螺頂寬度為20mill，螺紋間隙(h。)為0．15mm時，最佳螺紋參數(shù)范圍為h1／h0=1．8及B1／B。=2．5。如果聚合物的冪定律常數(shù)η=25KNSm／m2和n=0．25，螺稈轉速為l00轉／分時，每偏心0．01mm，作用在螺桿的一個螺距上的還原力將為3．9KN。
在錐型螺頂結構(圖3)螺桿處，熔科沿切線方向流動。螺紋的刮料動作不會破壞熔科膜。例如，對于螺紋寬度為20ram和間隙為0．15mm螺桿來說，最佳的螺頂構型是h／h0=2．2和B／B。=5。當螺汗轉速為100轉／分時，在偏心為0．0lmm時，作用在每個螺距上的還原力為3．8KN。
( a )錐型螺頂及壓力分布
( b )錐型螺頂螺紋的螺桿
(3)螺桿表面進行合理地處理
選用表面硬度高，抗腐蝕能力強的螺桿和機筒是減輕磨損、腐蝕，提高生產(chǎn)率 ，增長使用壽命的重要途徑。因此要選用比較好 的鋼材來制造或螺桿表面進行處理。例如合金鋼，經(jīng)氮化處理 ( 圖 4)后，綜合性能較好，故使用較廣泛。 除了對螺汗進行鍍鉻或氮化處理外，還可以在螺桿表面進行噴涂合金。通常采用下列幾種方法。
①等離子噴射弧法
螺桿表面的涂層通常是以鉻和鎳為基礎的合金。這種方淺是將涂料噴射在旋轉螺桿的表面上，螺桿表面在電弧的作用下熔融并與涂料相互熔接形成牢固的涂層。涂層結構密實、強高，耐腐蝕。它的厚度大約為2．54～3．175mm這種方法主要將涂料噴涂在螺桿紋梭面上。
②爆燎噴搶法
爆燃噴射技術（圖6）是借助于輸入的氧一乙炔氣體的爆燃，使合金粉沫熔融。熔融后的臺金粉沫，在高速度(大約為762米/秒)的作用下，噴射在螺桿表面，并且牢固地粘接在螺桿表面，形成涂層，涂層厚度通常為0.10mm。
據(jù)介紹，使用這種處理后的螺扦加工由二氧化鈦填充的LLDPE物料時，可用三
年。加工填有較高填料的PVC地磚時，螺桿使用壽命最少一年。
③離子注入法
離子注入法(圖7)
是由真空腔內(nèi)產(chǎn)生高能量的離子束，把氮離子或者臺金粉沫噴射到以時速旋轉的螺桿表面上。表面光滑，無剩落，改善了螺桿的耐磨、耐腐蝕的能力。
