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螺杆挤出造粒机常见的磨损,你碰到过哪几种?

2022-05-20 浏览量:


最近有人问我,做了这么多年的造粒机,螺杆最常见的磨损,你碰到过的最常见的都有哪几种?

是的,螺杆挤出机是物料成形及改性方面的核心设备, 其工作原理一般是通过螺杆的旋转产生压力与剪切力,使物料经过混合、挤压、剪切等作用后发生物理或化学变化,最后在设备终端挤出成品,经常会碰到很多客户在生产管理过程中为螺杆炮磨损而头疼.


螺杆挤出造粒机常见的磨损,你碰到过哪几种?(图1)

我和你分享一些经验。

常见的四种磨损


磨损是相互接触的物体在相对运动中表层材料不断损伤或脱落的过程,它是伴随着摩擦而产生的必然结果。机械设备工作过程中的磨损现象非常普遍,一般划分为四种常见的基本类型:磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。磨损现象的分析是非常复杂的,下面将结合螺杆挤出机具体的工作环境,谈谈螺杆的各种磨损情况。

螺杆挤出造粒机常见的磨损,你碰到过哪几种?(图2)

第一种:疲劳磨损


两个相互滚动或滑动的摩擦表面,在循环变化的接触应力下,导致材料疲劳而产生表面裂纹与变形,最终剥落形成凹坑,称之为疲劳磨损。


应用挤压膨化技术的螺杆挤出机在挤压的过程中,其物料内部压力会逐渐增大,内部压力在接近出料口处时达到峰值,此时螺杆表面与物料间的摩擦力也很大,由于加工原料在洁净条件下的强度和硬度都远远小于螺杆材料,所以不会对螺杆产生直接的损伤。当作用于螺杆表面的剪切力反复超过材料的疲劳强度时,会使螺杆表面产生疲劳从而萌生裂纹,然后裂纹会顺着滑动方向在表层内部逐步扩展,当裂纹又延伸至表面时,裂纹的根部会因再次承受超过材料强度的应力而断裂,最终导致表层剥离,形成凹坑。


第二种:腐蚀磨损


摩擦过程中,金属与周围介质发生化学或电化学反应而产生的表面损伤称为腐蚀磨损。


腐蚀磨损现象在加工塑料制品的螺杆挤出机中表现得尤为突出,下面将从化学腐蚀磨损、电化学腐蚀磨损两个方面来分析螺杆的腐蚀磨损。


对于加工木塑复合材料的螺杆挤出机来说,其螺杆磨损的重要原因之一便是化学腐蚀磨损。螺杆的化学腐蚀磨损过程是循环推进的,螺杆表面先生成腐蚀化合物,然后在与物料的挤压摩擦过程中被很快磨掉,将螺杆材料的新组织暴露出来,而暴露出来的新组织又会被腐蚀,如此循环往复,螺杆的磨损情况就逐渐严重了。由此可见,摩擦与化学腐蚀同时存在的情况下发生了化学腐蚀磨损,摩擦会加快化学腐蚀的进行。


在加工木塑复合材料时,螺杆与物料中的酸性化合物接触后,还会产生电化学腐蚀。螺杆材料中的铁及其他金属元素构成原电池的阳极,溶解为离子形式并释放出电子,腐蚀液体作为传导介质将电子迁移到以渗碳体为主的阴极,可见电化学腐蚀相当于材料某两块区域产生了电势差,构成了一个短路的电池,损耗了阳极金属。


第三种:黏着磨损


当两个物体表面相对滑动时,接触界面的微凸体发生剪切作用,被剪切的材料由一个表面迁移到另一个表面或脱落成游离的磨屑,此类磨损统称为黏着磨损。


螺杆喂料不均匀时,物料就会在螺杆的某些位置充满而另外一些位置出现空缺,由于固态物料在机筒壁不容易滑动,充满的区域将向螺杆产生较大压力,空缺的区域则没有,这使螺杆的径向方向产生了不平衡的作用力。由于螺杆的刚度有限,螺杆受到较大的局部作用力后将可能发生挠曲,导致螺杆直接与机筒接触摩擦,摩擦表面在高温及高剪切力的作用下产生黏着磨损。

第四种:磨粒磨损


硬粗糙表面或硬颗粒在软表面上滑动时产生的塑性变形或断裂而引起的表面损伤,称为磨粒磨损。


随着塑料产业不断的进步与创新,使得新型塑料被赋予了更多功能与变化。在一些高强度的塑料产品制造过程中,往往在塑料原料中加入各种纤维辅料来增加产品强度。另外一方面,为了控制塑料产品的成本并改善某些性能,经常加入一些硬度很高的填料,例如碳酸钙、滑石粉、重晶石粉、硅灰石粉、陶土、云母和金属粉等。在螺杆挤出机高压力的工作环境中,法向载荷将这些高硬度的磨料压入摩擦表面,发生相对滑动后,磨料会在表面造成切削和犁皱,引起犁沟效应,导致磨粒磨损。


那么如何才能减少螺杆磨损、延长螺杆寿命,以达到降低生产成本、保证产品质量的成果呢?


螺杆磨损的解决方案


挤出机的自然寿命较长,其使用寿命主要取决于机简的磨损情况和减速箱的磨损情况。选用设计选材和制造精良的挤出机及减速装置,直接关系到使用性能,虽然设备投资增加,但是使用寿命延长,从整体经济效益考虑,比较合理。


② 螺杆挤出机的正常使用,可充分发挥机器的效能,保持良好的工作状态。须坚持不懈地精心保养,延长机器的使用寿命。


③ 螺杆挤压机的主要故障是非正常磨损、异物卡死、环节堵料、传动部件磨损或损坏、润滑不良或漏油等。为了避免故障发生,须严格管理干燥、混料和加料操作以及工艺温度的设定,严格按《设备点巡检基准》要求进行日常的维护、保养和检修。

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