常見的四種螺桿磨損及解決方案(一)
螺桿擠出機是塑料成形及改性方面的關鍵設備,工作原理通常是利用螺桿的旋轉產生壓力與剪切力,使物料經過混合、擠壓、剪切等作用之后出現(xiàn)物理或化學變化,最終在設備終端擠出成品。
生產過程中常碰到的磨損問題和影響。在各種行業(yè)的生產過程中,擠出機的螺桿都處于惡劣的高壓高溫環(huán)境,而且承受了巨大的摩擦力與剪切力,螺桿表面的磨損程度較為嚴重。
螺桿的磨損使其與機筒的間距增加,這方面影響了螺桿對物料的壓縮與剪切,從而導致產品品質下降。而另一方面,頻繁更換磨損失效的螺桿既提高了成本,又延誤了生產計劃,致使生產率下降。
因而減少螺桿的磨損,延長螺桿的使用壽命將大幅度降低設備的維護成本,確保產品的質量,為企業(yè)帶來更好的經濟效益。
一、常見的四種磨損
磨損是相互接觸的物體在相對運動中表層材料不斷地損傷或脫落的過程,這是伴隨摩擦而引起的必然性。機械設備工作當中的磨損現(xiàn)象比較普遍,通常劃分成四種常見的類型:磨粒磨損、黏著磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損。磨損現(xiàn)象的分析是十分復雜的,下邊將結合螺桿擠出機具體的工作環(huán)境,談一談螺桿的各類磨損程度。
1、疲勞磨損
兩個相互滾動或滑動的摩擦表面,在循環(huán)變化的接觸應力下,致使材料疲勞而形成表面裂紋與變形,最后剝落形成凹坑,稱之為疲勞磨損。
使用擠壓膨化技術的螺桿擠出機在擠壓的過程中,其物料內部壓力會逐漸增加,內部壓力在接近出料口處時達到峰值,這時螺桿表面與物料間的摩擦力也比較大,因為加工原料在潔凈條件下的強度和硬度都遠小于螺桿材料,而且不會對螺桿產生直接的損傷。當作用于螺桿表面的剪切力反復超過材料的疲勞強度時,會讓螺桿表面產生疲勞進而萌生裂紋,隨后裂紋會順著滑動方向在表層內部逐步擴展,當裂紋又延伸至表面時,裂紋的根部會因為再一次承受超過材料強度的應力而斷裂,從而導致表層剝離,形成凹坑。
2、腐蝕磨損
摩擦過程中,金屬與周圍介質發(fā)生化學或電化學反應而引起的表面損傷稱之為腐蝕磨損。
腐蝕磨損現(xiàn)象在加工塑料制品的螺桿擠出機中表現(xiàn)的尤為明顯,下邊主要從化學腐蝕磨損、電化學腐蝕磨損兩方面去分析螺桿的腐蝕磨損。
對加工木塑復合材料的螺桿擠出機來說,其螺桿磨損的重要原因就是化學腐蝕磨損。螺桿的化學腐蝕磨損過程是循環(huán)推進的,螺桿表面先生成腐蝕化合物,隨后在與物料的擠壓摩擦過程中被很容易磨掉,將螺桿材料的新組織暴露出來,而暴露出來的新組織又被腐蝕,這般循環(huán)往復,螺桿的磨損情況也就隨之嚴重了。因此可見,摩擦與化學腐蝕同時存在的情況下發(fā)生了化學腐蝕磨損,摩擦會加速化學腐蝕進行。
在加工木塑復合材料時,螺桿與物料中的酸性化合物接觸后,還會引起電化學腐蝕。螺桿材料中的鐵及其他金屬元素構成原電池的陽極,溶解為離子形式并釋放出電子,腐蝕液體作為傳導介質將電子遷移到以滲碳體為主的陰極,由此可見電化學腐蝕就好比材料某兩塊區(qū)域形成了電勢差,形成了一個短路的電池,損耗了陽極金屬。
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