Шнек и материальный цилиндр — самые дорогие изнашиваемые детали термопластавтомата (ТПА). Их замена означает не только стоимость деталей, но и дни простоя. И все же на большинстве предприятий износ замечают лишь тогда, когда производство начинает сбоить.
Между тем износ развивается медленно и подает ранние сигналы. Умение их читать превращает внеплановый капитальный ремонт в плановое обслуживание.
Износ — это не один механизм
Шнек и цилиндр изнашиваются тремя разными путями. Чтобы защита была правильной, нужно знать, какой из них преобладает.
| Механизм | Как происходит | Типичный источник |
|---|---|---|
| Абразивный | Твердые частицы царапают металлическую поверхность | Стекловолокно, минеральный наполнитель, металлические частицы |
| Коррозионный | Химическое воздействие разрушает поверхность | Разложение PVC, антипирены, влага, некоторые добавки |
| Адгезионный | Контакт металла с металлом, поверхности схватываются и рвутся | Потеря смазывающей пленки, касание шнека о цилиндр |
На практике эти механизмы обычно действуют вместе: зазор, открытый износом, нарушает центрирование шнека, что усиливает металлический контакт; поверхность, ослабленная коррозией, сильнее подвержена абразивному износу.
Ранние признаки
Первые признаки износа появляются не в отчете о качестве, а в данных процесса:
- Время пластикации растет — если для того же впрыска шнек вращается дольше, зазор между цилиндром и шнеком увеличился и материал проскальзывает назад
- Подушка не держится — если остаточная подушка колеблется от цикла к циклу, есть обратный поток
- Масса впрыска колеблется — если масса меняется при неизменном дозировании и пресс-форме, следует смотреть на шнек
- Противодавление не работает — если его повышение больше не дает прежней гомогенности
- Растет число черных точек и остатков красителя — материал задерживается на изношенной поверхности и в углубляющихся царапинах, разлагается и затем отрывается в изделие
- Смена цвета длится дольше — если продувочных впрысков нужно больше, чем раньше, поверхность стала шероховатой
Часть этих признаков совпадает с проблемами качества из руководства по устранению дефектов; их отличает то, что все они со временем усиливаются.
Как измеряют зазор?
Окончательную оценку дает измерение шнека и цилиндра:
1. Диаметр шнека измеряют микрометром в разных зонах (загрузки, сжатия, дозирования) 2. Внутренний диаметр цилиндра измеряют нутромером 3. Разница дает радиальный зазор
В новой системе зазор очень мал. С ростом зазора материал начинает проскальзывать назад через гребень витка — эффективность пластикации падает, передача давления ослабевает. За основу следует брать допуски изготовителя; по мере приближения к пределу замену нужно планировать, а не ждать.
При измерении проверяют также остроту и состояние покрытия гребня витка, износ обратного клапана (запорного кольца), царапины и следы коррозии на поверхности цилиндра.
Защита: по причинам
1. Металлические частицы
Самые быстрые и тяжелые повреждения наносят металлические частицы. Обломок ножа из дробленки, проволока от упаковки или упавший болт за один проход оставляют глубокую царапину на шнеке и цилиндре.
Защита — магнитные сепараторы в подходящих точках линии. Подробности и то, где металл попадает в линию: Руководство по сепарации металла при производстве пластмассовых изделий
Продукция: Системы сепарации металла Mensink · Магнитные сепараторы Michel
2. Абразивные наполнители
Стеклонаполненные и минералонаполненные материалы абразивны по своей природе; это нельзя устранить, но можно замедлить:
- Выбрать для шнека и цилиндра износостойкий материал (см. ниже)
- Избегать неоправданно высокой частоты вращения шнека
- Настроить температурный профиль под материал — в зоне, работающей холодно, наполнитель ведет себя агрессивнее
Та же проблема возникает в линии транспортировки: стеклонаполненное сырье протирает стандартные трубы и отводы. Именно для этого существуют износостойкие трубы и отводы — а частицы, отколовшиеся от протертой трубы, в итоге доходят до шнека.
3. Чрезмерная частота вращения шнека
Износ определяет не число оборотов в минуту, а путь, который проходит поверхность шнека. У толстого шнека, даже при той же частоте вращения, что и у тонкого, наружная поверхность движется гораздо быстрее; он сильнее нагружает и сырье, и собственную поверхность. Поэтому в каталогах машин предел указывают не в оборотах, а в метрах в минуту — и при его превышении сразу видны два вида повреждений: материал разрушается, а металлическая поверхность быстро изнашивается.
Чтобы рассчитать допустимую частоту вращения для вашего диаметра шнека: калькуляторы для литья под давлением · Пределы окружной скорости по материалам: технологические параметры переработки материалов
4. Коррозионные материалы и влага
При разложении PVC выделяются коррозионно-активные соединения; аналогично действуют антипирены и некоторые пигменты. Кроме того, влага в невысушенном сырье при высокой температуре вызывает гидролиз и поддерживает коррозионную среду.
Защита: правильная сушка, отсутствие лишней выдержки материала в цилиндре и выбор коррозионностойкой поверхности.
- Оборудование для сушки: сушилки для полимерного сырья
- Время пребывания зависит от отношения объема впрыска к объему шнека — оно не должно опускаться ниже 20%: расчет загрузки шнека
5. Работа всухую и вхолостую
Вращение шнека без материала удаляет пленку расплава между поверхностями и создает прямой металлический контакт. Если не прокручивать шнек вхолостую во время остановок и очистки, такого внезапного повреждения можно избежать.
6. Использование дробленки
Дробленка несет риск в двух отношениях: она может содержать металлические частицы, а из-за пылевидной структуры ведет себя иначе в зоне загрузки. Контролируемое использование и сепарация металла перед дроблением снижают этот риск: Дробленка и возврат отходов
Варианты материала шнека и цилиндра
| Применение | Подходящее решение |
|---|---|
| Стандартные термопласты (PP, PE, PS) | Достаточно азотированной стали — экономично, широко распространено |
| Стеклонаполненные и наполненные материалы | Биметаллический цилиндр и шнек с твердым покрытием — стойкость к абразиву |
| Высокое содержание наполнителя, непрерывное производство | Покрытия на основе карбида вольфрама — наибольшая стойкость, наибольшая стоимость |
| PVC и коррозионные материалы | Коррозионностойкий сплав; покрытия на основе никеля |
| Смешанное производство (и наполненные, и стандартные) | Биметаллический цилиндр + шнек с покрытием — сбалансированный выбор |
Износостойкий материал увеличивает первоначальные вложения. При выборе сравнивать нужно не цену деталей, а ожидаемый срок службы и стоимость простоя: комплект, который стоит вдвое дороже, но служит втрое дольше, обычно обходится дешевле, потому что сокращает и число остановок.
План проверок
Включите шнек и цилиндр в программу обслуживания:
1. При каждой смене цвета/материала — посмотрите на выходящие продувочные впрыски: нет ли черных точек или металлического блеска? 2. Ежемесячно — фиксируйте время пластикации, стабильность подушки и отклонение массы впрыска; тренд показывает износ 3. Ежегодно или по достижении заданного числа впрысков — снимите и измерьте шнек и цилиндр, проверьте обратный клапан 4. Фиксируйте каждое измерение — значение имеет не единичный замер, а скорость изменения
Тот же подход применим и к пресс-формам: План технического обслуживания и периодических проверок пресс-форм
Итог
Полностью исключить износ шнека и цилиндра невозможно; цель — сделать его предсказуемым. Остановить металлические частицы до того, как они попадут в линию, соблюдать предел окружной скорости, правильно сушить сырье и подобрать поверхность под материал — эти четыре меры заметно продлевают срок службы.
По выбору защитного оборудования и материалов для вашей линии вы можете обратиться к нашей службе технической поддержки.
Ресурс шнека и цилиндра начинается с выбора машины под перерабатываемое сырье. Серии со специальным оснащением для коррозионных материалов, таких как PVC, и абразивных, таких как стеклонаполненные компаунды, представлены отдельно в модельном ряду термопластавтоматов.