塑料挤出机的螺杆和机筒这两个零件的组合工作质量,通常疲劳裂纹扩展区面积占断口面积的98%

现代塑料挤出机广泛采用组合型螺杆、分配混合型螺杆,以及在螺杆上加屏障物或销钉等,以改善塑化,提高生产能力和产品质量。螺杆和机筒这两个零件的组合质量,对物料的塑化、制品的质量和生产效率,都有重要影响。它们的质量与两个零件的制造精度、装配间隙有关。当两零件磨损严重、挤出机的产量下降时,就应该安排对螺杆、机筒的维修。

塑料挤出机的螺杆和机筒这两个零件的组合工作质量,对物料的塑化、制品的质量和生产效率,都有重要影响。它们的工作质量与两个零件的制造精度、装配间隙有关。当两零件磨损严重、塑料挤出机的产量下降时,就应该安排对螺杆、机筒的维修。

螺杆是在较高的负荷应力下运转,但运转速度较低,故它是在高应力和较低的交变频率作用下运行。每一次启动运行都会产生一定量的塑性应变。螺杆每一次受到硬物阻碍也会产生一定塑性变形,这种塑性变形对螺杆的损害要比启动时严重得多,再加上由于螺杆长时间受到挤压、摩擦造成的塑性应变,在反复塑性应变作用下,螺杆内部损伤积累到一定程度便形成裂纹,当裂纹扩展到临界尺寸,螺杆剩余断面不足以承受螺杆运转负荷时,裂纹失稳扩展导致突然脆性断裂。

一、 螺杆和机筒的损坏原因

澳门新豪天地娱乐,挤出机螺杆断裂的原因分析:

1、
螺杆在机筒内转动,物料与二者的摩擦,使螺杆与机筒的工作表面逐渐磨损:螺杆直径逐渐缩小,机筒的内孔直径逐渐加大。这样,螺杆与机筒的配合直径间隙,随着二者的逐渐磨损而一点点加大。可是,由于机筒前面机头和分流板的阻力没有改变,这就增加了被挤塑物料前进时的漏流量,即物料从直径间隙处向进料方向流动量增加。结果使挤出机生产量下降。这种现象又使物料在机筒内停留时间增加,造成物料分解。如果是聚乙烯,分解产生的氯化氢气体加强了对螺杆和机筒的腐蚀。

2.1螺杆宏观断口原因分析

2、 物料中如有碳酸钙和玻璃纤维等填充料,能加快螺杆和机筒的磨损。

从宏观断口形貌分析,螺杆断裂属低周疲劳破坏。断面上可明显看到有三个区域:疲劳裂纹源;疲劳裂纹扩展区;瞬时断裂区。疲劳裂纹源可发生在应力集中的螺杆齿根、表面龟裂处以及内部夹杂物处。螺杆疲劳裂纹源很小,是疲劳裂纹的核心区。从照片可清楚看到,螺杆疲劳裂纹在螺杆根部应力集中处,缺陷螺杆根部周长度为12mm,轴向的宽度达3mm,深度大于2mm,总面超过20mm2,但不到断口面积的10%。渗氮硬化层龟裂。疲劳裂纹在该区缓慢扩展,最初断口表面由于受到反复交变应力的作用,被摩擦得较为平滑、光亮,然后出现贝壳纹花样。贝壳纹大体上垂直于裂纹的扩展方向,向整个空心圆周推进。壳纹之间的间距大小不等。在大小不等的交变应力的反复作用下,裂纹扩展过程不连续变化所留下的宏观痕迹,是由挤出机的开车、停车、硬物阻碍螺杆等载荷改变所造成的。通常疲劳裂纹扩展区面积占断口面积的98%,符合疲劳裂纹的基本特征。当圆周两边壳纹接近相切,裂纹扩展到净断面的应力达到螺杆的断裂应力时,螺杆被切断。断面有明显的台阶,这部分的面积约占整个断口面积的1%。

3、
由于物料没有塑化均匀,或是有金属异物混入料中,使螺杆转动扭矩力突然增加,这种扭矩超出螺杆的强度极限,使螺杆扭断。这是一种非常规事故损坏。

2.2螺杆微观断口原因分析

二、 螺杆的修复

对螺杆断口的疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区进行扫描电子显微镜形貌分析。

1、
扭断的螺杆要根据机筒的实际内径来考虑,按与机筒的正常间隙给出新螺杆的外径偏差进行制造。

2.2.1疲劳裂纹扩展区断口微观形貌分析

2、
磨损螺杆直径缩小的螺纹表面经处理后,热喷涂耐磨合金,然后再经磨削加工至尺寸。这种方法一般有专业喷涂厂加工修复,费用还比较低。

疲劳裂纹扩展区的整个断面是疲劳裂纹扩展的结果。通常可清楚地看到疲劳条纹呈方向性连续或断续分布,带台阶的疲劳条纹平行于裂纹前缘而延伸,疲劳条纹垂直于裂纹的扩展方向。这些都是破坏过程中裂纹扩展的微观痕迹。

3、
在磨损螺杆的螺纹部分堆焊耐磨合金。根据螺杆磨损的程度堆焊1~2mm厚,然后磨削加工螺杆至尺寸。这种耐磨合金由C、Cr、Vi、Co、W等材料组成,增加螺杆的抗磨损和耐腐蚀的能力。专业堆焊厂对这种加工的费用很高,除特殊要求的螺杆,一般很少采用。

一个疲劳条纹对应着一个应力循环。螺杆断口的疲劳裂纹扩展区的疲劳条纹基本都是脆性条纹,条纹之间的间隔相当于一个应力循环扩展的长度。由断口表面向内部扩展的细小裂纹,称为二次裂纹,二次裂纹由一次裂纹发展成的孔洞缺陷。

4、
修复螺杆也可用表面镀硬铬方法,铬也是耐磨和抗腐蚀的金属,但硬的铬层比较容易脱落。

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