Предупреждение изнашивания винтового цилиндра является одной из самых важных дисциплин технического обслуживания для долгосрочной прибыльности линии экструзионного формования изнутри. Блок пластификации, винт и плотно прилегающий цилиндровый бур, предназначен для преобразования твердого полимера в однородный, нагнетаемый расплав, который образует заготовку. На машине для экструзионного формования изнутри этот блок работает непрерывно, час за часом, поэтому даже постепенное износ приводит к измеряемым потерям в количестве продукции, контроле толщины стенок и расходе энергии. Компания «Apollo» — фабрика «Wanplas», специализирующаяся на машинах экструзионного формования изнутри более 20 лет, изготавливает модели ABLB, ABLD и полностью электрифицированные серии от контейнеров объемом 200 мл до промышленных бочек объемом 1500 л. При этом винт и цилиндровой бур остаются компонентами, состояние которых непосредственно влияет на срок службы.
В этом руководстве объясняется, как развивается износ винта и цилиндра при экструзионном формовании из воздуха, почему это особенно важно для эксплуатации областей формования, какие материалы и зазоры используются в этой отрасли, как обнаружить износ на ранних стадиях и как дисциплинированная программа технического обслуживания предотвращает преждевременный срыв. Поставленная цель является практичной: продлить интервал обслуживания устройства для нагрева пластика, защитить качество изделий, изготавливаемых на производственных мощностях, и избежать неожиданного простоев, которые обходятся в гораздо больше, чем обычное техническое обслуживание. Данное обзор применимо к экструдерам, снабжающим как непрерывные головки, так и головки акумулятора, а также ко всему спектру материалов, обрабатываемых на современных машинах для экструзионного формования из воздуха, включая ПВХ, ПНД, ПП и соединения с содержанием переработанного материала.
Основные статистические данные на первый взгляд
- Новый радиальный зазор между винтом и цилиндром обычно составляет от 0,1 до 0,15% диаметра винта (для винта диаметром 90 мм — от 0,09 до 0,14 мм).
- Практический предел износа наступает, когда зазор составляет примерно в три-четыре раза больше изначального значения, то есть от 0,4 мм до 0,6 мм.
- Понижение производительности на 8-15% является стандартным порогом предупреждения о риске затекания, связанного с отступлением.
- Нитрированный 38CrMoAlA образует твердый слой толщиной от 0,5 до 0,8 мм при напряжении питания 900-1000 В. Биметаллические вставки достигают твердости 58-65 HRC.
- Содержание рециркулируемого сырья на уровне от 20 до 30% и наполнители из кальция-карбоната или стекловолокна являются основными ускорителями абразивного износа.
Почему износ винтов и цилиндра определяют функциональность машины EBM
Пластифицирующая единица – сердце машины для экструзионного литья под давлением, и это также компонент, который постепенно теряет свои эксплуатационные характеристики, пока оператор не замечает видимой дефекта. В процессе экструзионного литья под давлением винт должен выполнять четыре задачи одновременно: перемещать твердый гранулят или порошок вперед, плавлять его путем трения и кондуктивного нагревания, смешивать и одинарно распределять расплав и создавать давление, которое направляет расплав через головку формообразующего устройства для формирования заготовки с постоянной массой и распределением стенок. Каждая из этих функций зависит от тесного и предсказуемого зазора между хребтами винта и внутренней поверхностью трубы. По мере того, как этот зазор увеличивается, у устройства появляется утечка.
Когда зазор между шнеком и цилиндром увеличивается, расплавленный полимер скользит назад через расширяющийся зазор, вместо того чтобы быть отпрессовываем, экструдер вынужден крутить быстрее и потреблять больше мощности двигателя, чтобы обеспечить такую же массу полуфабриката, в результате чего увеличивается расход энергии на единицу веса, а стабильный выход снижается. Поскольку формование под давлением имеет критически важное значение, система управления компенсирует это, регулируя скорость вращения винтов, что маскирует падение производительности до тех пор, пока давление в головке и вес полуфабриката становятся неконтролируемыми. В этот момент появляются вариации толщины стенки, обрывы и спорадические короткие концы, и основным фактором обычно является именно механизм разжижения, а не форма или головка.
Экономика не прощает ошибок. Изнашивающийся барабан, нерегулируемый в эксплуатации, требует более высокой скорости вращения винта, что ускоряет саму изнашиваемость, которая и так допускается, и это повышает показатель брака. Стоимость запланированного переоснащения сала или замены винтов, запланированного во время планового простоя, совсем незначительна по сравнению с совокупными затратами на отходы, потерю энергии, потеря грузопотока и аварийное прекращение работы машины, которая может производить десятки тысяч контейнеров в смену. Для завода, работающего на оборудовании Apollo ABLD на крупных промышленных оппаках или линии ABLB на контейнерах с упаковкой, пластифицирующая установка — это разница между машиной, способной работать много лет между плановыми ремонтами, и той, на которой срочно требуется обслуживание раз в несколько месяцев.
На износ влияет и выбор материала. Для экструзии изотермического формования все чаще требуется использовать в производстве рециркулируемые компоненты, мастера-компоненты для получения нужного цвета и минеральные наполнители с целью снижения затрат на смолу и выполнения целей устойчивого развития. Каждая из этих добавок повышает износостойкость или коррозионную активность расплава, поэтому стратегия предупреждения износа, которая была достаточной для чистых HDPE, может оказаться недостаточной, если в качестве добавок будет использовано от 20 до 30% регринда или карбонат кальция. В остальной части данной статьи рассматриваются механизмы, материалы, ограничения и рутинные процедуры, позволяющие поддерживать пластификационные агрегаты в соответствии с номинальными характеристиками.
Четыре основных механизма износа
Износ винтов и цилиндров - не однородное явление. На установке пластификатора EBM действуют четыре различные механизма, в реальном производстве обычно они действуют совместно. Понимание того, какого механизма преобладает, показывает, каким материалом, лимитом зазора и какими профилактическими действиями можно добиться наибольшей эффективности. Это четыре механизма: стирание при прилипании, стирание при терчении, коррозионное изнашивание и изнашивание из-за усталости.
Износ адгезива: металл-к-металлическое контактное условие при нагрузке.
Сцепление возникает, когда винтовое полотно и поверхность барабана вступают в непосредственный контакт металла с металлом, локализуются и отрываются от одного из них небольшие фрагменты, которые переносятся на другой. При нормальном состоянии экструдера полимерная пленка отделяет две стали из металлов, но во время холодного запуска, отсутствия материала для загрузки или резкого перегрузки пластичная пленка разрушается, и металлы соприкасаются. Классический симптом — коробление или задирки на краях винтового полотна и в канале барабана. Сцепление наибольшим образом проявляется в зонах подачи и сжатия, где наличие твердого слоя выше, а защитная пластическая пленка еще не сформировалась.
Абразивное изнашивание: упорные частицы, повреждающие сталь.
Абразивный износ — это процесс шлифования твердых частиц по более мягкой стали. На линии EBM эти частицы поступают из наполнителей, таких как карбонат кальция и тальк, стеклопластика, от сторонних загрязнений и, прежде всего, из переработанных листов и измельченных частиц. Абразивный износ — это основной механизм современных экологически устойчивых рецептур, поскольку переработанный ПЭТВ и ПП часто содержит песок, бумагу, крошку алюминия и деградированный полимер, который ведет себя как твердый навоз. Первый сезон начинают терять свои острые кромки, а секция дозирования теряет эффективность перекачки, и в пробуре барабана появляются полированные, рифленые или ребристые участки. Непрерывная экструзия пробородов с содержанием переработанного материала от 20 до 30% — отличный ускоритель абразивного износа.
Коррозийное изнашивание: химическое воздействие, особенно из ПВХ
Коррозионное изнашивание – это химическое воздействие на поверхность стали, которое чередуется с механическим удалением ослабленного слоя. В области blow-мolding наиболее значительным случаем является ПВХ. Поливинилхлорид начинает разлагаться и выделять хлорный водород при температуре около 195 ºC, освободившийся HCl атакует сталь, образуя железный хлорид, который затем удаляется и вновь подвергает воздействию свежего металла, образуя самокаталитический цикл коррозии. Коррозионное изнашивание встречается также при затрагивании таких веществ, как некоторые противопожарные добавки, галогены и агрессивные пигменты. В отличие от абразивного изнашивания, которое отличается лучшими свойствами в зонах нагрузки и дозирования, коррозионное изнашивание, как правило, проявляется наиболее ярко в зонах ссужения и подачи заряда, а также в области сверху горловины.
Изношение от разрывов при цикле напряжения на поверхности
Fatigue wear results from repeated cyclic stress at the surface and just below it. The screw experiences continuous alternating bending, torsional, and thermal loads, and the barrel endures pulsating melt pressure, especially on accumulator-head machines where the charge is built and released in cycles. Over time micro-cracks initiate at the surface, propagate, and spall small fragments. Fatigue wear is slower than the other three but becomes decisive at high utilization, and it is why even a chemically clean operation eventually sees surface breakdown after years of service.
| Механизм изнашивания | Основной фактор трения на EBM. | Обычная зона повреждения | Преобладающее профилактическое действие |
|---|---|---|---|
| Клея. | Холодный запуск, недостаток приема материала, перегрузка. | Зоны подачи и сжатия. | Правильная последовательность запуска, стабильное подача, обнаружение металла |
| Абразивное воздействие | Рециклируемый материал, CaCO3, стекловолокно, загрязнение | Измерение и внутренний диаметр трубы | Биметаллический наголовник, фильтрация, чистая переработка |
| Коррозия | Разрушение ПВХ, галоиды, некоторые добавки. | Сжатие, дозирование, головка | Контроль температуры, короткое время пребывания, коррозионностойкая сплав |
| Утомление. | Циклическое давление, длительная эксплуатация, термические колебания. | Целиком винт, торцы штока. | Ежегодная диагностика, контролируемый старт/стоп, качественная сталь |
Металлургия болтов и цилиндров: материалы и термообработка
Выбор материалов является основой профилактики износа. Винт и барабан не являются обычными стальными деталями; они разработаны для достижения баланса твердости поверхности, прочности ядра и устойчивости к описанным выше механизмам. Два типа преобладают в отрасли: нитридная легированная сталь и двухслойная конструкция (двухлегированная). Компания Apollo указывает расцветки материалов, используемых в ее сериях ABLB, ABLD и полностью электрических EBM, в соответствии с предполагаемым составом материала, поэтому линии, предназначенные для КАР или ПВХ, построены по-разному, чем линии для заполненного переработанного ПВХ.
Нитрированная 38CrMoAlA и процесс нитрирования
Основным материалом винта и барабана является 38CrMoAlA – это легированная сталь, методом нитридирования, указанная в стандарте GB/T
Биметаллические барабаны и оболочка с двойным сплавом
Для абразивной и коррозионной рабочей среды ствол изготавливается как биметаллический компонент. Стальной наружный кожух облицован шаром металлической листовой сплава, отливаемым центробежным способом или вытянутым. Самыми распространенными вкладышами являются сплавы на основе железа и борона (Fe-B) или никеля (Ni), обеспечивающие твердость вкладыша от HRC 58 до 65, что гораздо глубже и более износостойко, чем наплавленный из оксида азота. Болт, в свою очередь, может иметь двуслойную конструкцию, в которой устойчивый к износу сплав металлургически соединяется или сплавляется с поверхностями флюгера. Типичная толщина биметаллической оболочки болта составляет 2,0-2,5 мм, что обеспечивает толстый, поддающийся ремонту запас износа. С воздействием высокой степени абразивности карбид вольфрама, наносимый термическим напылением, представляет собой еще один вариант, при котором на кристаллических плато и в входную часть ствола наносится очень твердая, узконаправленная покрытия.
Нитридирование против двухметаллической конструкции: что выбрать
Выбор затратного соотношения изначальной стоимости и срока службы при действительной химии расплава. Нормирование представляет собой более дешевый, менее износостойкий вариант, который подходит для чистого полиолефинового оборудования. Биметаллическая конструкция стоит дороже на этапе производства, но устойчива к абразивным наполнителям, стекловолокну и зернам с содержанием вторичных материалов, а также гораздо лучше переносит коррозию ПВС при использовании линера на основе никеля. Для операции EBM, производящей 20-30% переработанного HDPE с кальцинированным карбонатом, биметаллическая труба с накидной резьбой от 2,0 до 2,5 мм обычно является более экономичным выбором, поскольку она продлевает интервал ТО от нескольких месяцев до нескольких лет.
| Конструкция. | Твердость. | Эффективная глубина. | Оптимально для | Относительный срок службы трущихся деталей |
|---|---|---|---|---|
| После обработки компонент подвергается чистому нитридированию, что позволяет получить на поверхности тонкий, чрезвычайно твердый слой нитрида. При качественно выполненном цикле нитридация глубина слоя нитрида составляет от 0,5 до 0,8 мм, а поверхностная твердость – от 900 до 1000 единиц по шкале HV. Агрегат имеет такую степень притираемости, как не более 2 на стандартной шкале (для оценки твердости и глубины слоя используется метод DIN 50190). Глубоко расположенный ядро остается прочным, поэтому нитридный винт устойчив к усталостному течению и изгибу. Ограничением является не слишком заглубившийся слой: как только происходит механическое изнашивание, протягивающая коррозия проникает глубже в 0,5 – 0,8 мм и более мягкая по своим эксплуатационным качествам сталь быстро разрушится; поэтому чистые высокопрочные полимеры, такие как ВДП и PP, следует обрабатывать посредством нитрирования. | HV 900-1000 | Нитридованная 38CrMoAlA | Новый HDPE, PP | Средний уровень |
| Биметаллический вкладыш из низкоуглеродистой стали и бора | EN 13476 / GB/T | Полный лайнер (масштаб в мм) | Абразивные наполнители, шлифованные материалы. | Высокая степень очистки |
| Барабан с наружным кожухом из биметалла на основе никеля. | EN 13476 / GB/T | Полный лайнер (масштаб в мм) | ПВХ, коррозионные добавки. | Высокая степень очистки |
| Спрей из карбида вольфрама | Очень высокий (HV 1000+) | Поверхность, суб-миллиметровая | Крайняя истираемость, стеклофиброоптотехника | Очень высокая степень жесткости |
| Облицовка биметаллических винтов | EN 13476 / GB/T | 2,0–2,5 мм | Соответствующий стволу | Высокая степень очистки |
Жесткость поверхности проверяется по признанным стандартам, а жесткость по Шору соседних компонентов или резинотехнических уплотнений оценивается, где это необходимо, по стандарту ASTM D2240. Управление качеством в области поставки этих компонентов обычно осуществляется в соответствии с ISO 9001, а ожидания надежности для компонентов резиновой и пластмассовой техники обусловлены стандартом ISO 6446. Для инженера по техническому обслуживанию все просто: необходимо подобрать металургию для определенного состава расплава, поскольку бак, не подходящий для данного материала, изнашивается независимо от того, насколько тщательно он используется.
Стандарты зазора, ограничения по износу и пороговые значения выработки
Зазор — это число, определяющее, здорова ли установка. Радиальный зазор — это расстояние между внешним диаметром ветви винта и внутренним диаметром дырочки цилиндра, измеренное по радиусу (половина диаметрального зазора). На новом экструдере EBM этот зазор намеренно очень малый, обычно от 0,1 до 0,15% диаметра винта. Для винта диаметром 90 мм это составляет примерно от 0,09 до 0,14 мм; для винта диаметром 120 мм — от 0,12 до 0,18 мм. Уплотненные зазоры повышают эффективность нагнетания, но повышают риск адгезивного контакта, в то время как свободные зазоры снижают риск шкворчения за счет обратного протекания и снижения выработки.
Предел износа достигается, когда зазор растет до примерно трех-четыре раз более начального значения или до абсолютного диапазона от 0,4 до 0,6 мм в зависимости от того, что наступит раньше. В этот момент обратный ток через зазор становится достаточно большим, чтобы выход и вес парисона стали нестабильными. Более оперативно полезным порогом является сигнал выхода: устойчивое падение на 8-15% производства при фиксированной скорости винта или необходимость увеличения скорости винта на это количество, чтобы поддерживать вес парисона, является практической линией раннего предупреждения, которая должна задействовать контроль. Не следует ждать, пока поступит брак или застрянет винт. Это как можно избежать, а также гораздо дороже.
| Диаметр шнека | Новое радиальное отступление. | Помехы в линии износа (в 3-4 раза). | Абсолютный предел |
|---|---|---|---|
| 50 mm | 0,05-0,08 мм | 0,15-0,32 мм | 0,4 мм |
| 90 мм | 0,09-0,14 мм | 0,27-0,56 мм | 0,5 мм. |
| 120 мм | 0,12-0,18 мм. | 0,36-0,72 мм. | 0,6 мм |
| 150 mm | 0,15-0,23 мм | 0.45-0.90 mm | 0,6 мм |
Эти цифры являются целевыми показателями, а не абсолютными законами, и правильная спецификация для определенной модели Apollo всегда указана в руководстве по эксплуатации и на табличке с надписью. Важна дисциплина отслеживания тенденций: записывайте зазор при каждом запланированном осмотре, чтобы можно было проследить темпы изменений. Работающий агрегат, который в течение 1000 рабочих часов меняет зазор на 0,02 мм, на прямой дороге к пределу; такой, который меняет зазор на 0,10 мм за тот же промежуток времени, говорит вам о том, что изменились материал, температура или качество подачи и что их необходимо исправить.
Специфические условия эксплуатации и поведение материалов
Процесс экструзии литья под давлением наносит специфическую нагрузку на пластифицирующий блок. В отличие от периодической инжекционной литья, экструдер для ЕБМ обычно работает непрерывно, чтобы обеспечивать постоянный материал для формирования изделия, независимо от того, используем ли мы при этом затвор с постоянным режимом или со запасающимся материалом. Заправочный затвор хранит замеренную порцию расплава и быстро выпускает его в пресс-форму, подвергая винт и цилиндр пульсирующему давлению и наружному потоку. Затвор с постоянным режимом обеспечивает стабильный процесс экструзии, подвергая винт и цилиндр постоянному воздействию термической и абразивной нагрузки. И в том, и другом случае предпочтителен непрерывный режим работы, и именно поэтому износ накапливается совершенно незаметно.
HDPE, PP и окна их процесса
Полиэтилен высокой плотности является доминирующим материалом EBM. Готовые изделия из полиэтилена высокой плотности обычно имеют индекс текучести пластика 0,2…0,8 г/10 мин и плотность 0,950…0,960 г/см³, данные, позволяющие производить заготовку достаточной прочности, чтобы избежать усадки, но при этом достаточной текучести, чтобы наполнить форму. HDPE относительно не вреден для стали, поэтому нитридированный 38CrMoAlA хорошо подходит для нового материала. Полипропилен аналогичен по мягкости, но работает при более высокой температуре и более чувствителен к трению, поэтому необходимо контролировать давление в загустителе и скорость шнека, чтобы избежать термического разрушения, которое приводит к повреждению поверхности этого другого, более мягкого вида.
ПВХ, ПЭ, инженерные смолы
ПВХ — наиболее требовательный общеупотребимый материал для ЕБМ из-за риска коррозии. Его нельзя нагрев до температуры выше 195 градусов Цельсия в течение длительного времени, а расплав необходимо быстро транспортировать через барабан, чтобы минимизировать разложение. В полиолефинах чрезвычайно строго контролируют сушку до обработки, поскольку влага вызывает гидролиз, расширение и образование пузырей, а высокая температура обработки ускоряет коррозию вследствие остатков ПВХ или загрязнений. Эти технические жидкие резины требуют конструкции из биметаллических или устойчивых к коррозии материалов, а также строгого поддержания температурного режима в большей степени, чем полиолефины.
Эффект добавок и наполнителей на рециклируемые материалы.
Тенденция к круговости означает, что многие линейки ЕBM теперь содержат 20–30% переработанного HDPE или PP, часто с добавлением кальцинированной карбонатной массы для жесткости и цветного masterbatch для внешнего вида. Каждая из этих добавок повышает степень абразии. Переработанные гранулы часто содержат песок, волокна бумаги и даже небольшие куски металла, попадшие из потоков после использования; кальцинированная карбонатная магния сама по себе является твердым минералом; а концентраты masterbatch накладывают высокое местное нагружение пигментом или наполнителем на винтовой станок. На линии для упаковки АБЛБ такой способ наиболее быстро сокращает срок службы винтового цилиндра, и именно в этом случае металлотермические пластифицирующие установки и строгая очистка инжектора окупают себя.
| Материал | Ключевое свойство | Опасность износа. наиболее вероятная | Рекомендуемая единица |
|---|---|---|---|
| HDPE | MFI 0,2–0,8 г/10 мин, плотность 0,950–0,960 г/см3 | Низкий (прилипающий, если недоедают) | После обработки компонент подвергается чистому нитридированию, что позволяет получить на поверхности тонкий, чрезвычайно твердый слой нитрида. При качественно выполненном цикле нитридация глубина слоя нитрида составляет от 0,5 до 0,8 мм, а поверхностная твердость – от 900 до 1000 единиц по шкале HV. Агрегат имеет такую степень притираемости, как не более 2 на стандартной шкале (для оценки твердости и глубины слоя используется метод DIN 50190). Глубоко расположенный ядро остается прочным, поэтому нитридный винт устойчив к усталостному течению и изгибу. Ограничением является не слишком заглубившийся слой: как только происходит механическое изнашивание, протягивающая коррозия проникает глубже в 0,5 – 0,8 мм и более мягкая по своим эксплуатационным качествам сталь быстро разрушится; поэтому чистые высокопрочные полимеры, такие как ВДП и PP, следует обрабатывать посредством нитрирования. |
| ПП | Сверхчувствительный, более высокий T | Тепловой, мягкий абразивный. | Нітрировка, контролируемый сдвиг |
| ПВХ | Разлагается при температурах выше 195°С. | Коррозионное воздействие (HCl) | Биметалл на основе никеля |
| PC | Гигроскопичный, высокоточный | Гидролиз, коррозия при загрязнении | Сушеный корм, двухслойный металл |
| HDPE + 20-30% рециклируемого материала + CaCO3 | Большая нагрузка на загружаемый материал | Абразивный (острый). | Биметалл Fe-B, наглушатьный винт |
Управление режимами температуры и параметрами процесса.
Температура — это рычаг, определяющий качество расплавленного материала и скорость изнашивания. Благодаря продуманной зонировке профиля цилиндра винты используют перекрестное измельчение в сжаточной зоне, в то время как нагреватели обеспечивают остальное. В случае HDPE профиль обычно настроен так, чтобы на задней (снабжающей) зоне температура составляет от 165 до 180°С, средняя зона — от 175 до 190°С, а головная или формовочная зона — от 180 до 200°С. Точные значения заданных температур зависят от конструкции ленты, производительности и длины диска, но принцип неизменен: плавный градиент температуры от заполнения к вырезке, без холодных мест.
Правило коррозии для ПВХ является абсолютным. Температура ПВХ должна быть ниже примерно 195 градусов Цельсия и не должна дотрясать в бочонке дольше, чем необходимо, поскольку разложение, из-за которого выделяется HCl, зависит как от температуры, так и от времени. Операторы должны использовать самую низкую практичную температуру напора, которая все еще обеспечивает чистую пареной, сократить время пребывания путем согласования выхода с размером винтов и немедленно осушать, если ожидается остановка. Частым пробойным местом является оставление бочонка с загруженным ПВХ при температуре во время перерыва; даже короткий перегрев может привести к коррозии, которая затем будет продолжаться.
Скорость винтов и обратное давление — это два других рычага управления. Более высокая скорость винтов вызывает повышение износного тепла, которое может привести к переплавке и ухудшению свойств теплостойких смол, и также увеличивает механическое нагрузание, влияющее на износ и изнашивание клеящих веществ. Обратное давление, сопротивление, с которым встречается расплав, улучшает смешивание и однородность, но также увеличивает крутящий момент и температуру. Правильный подход заключается в установке скорости винтов и обратного давления на самое низкое значение, позволяющее получить однородный распаритель, а затем поддерживать их на постоянном уровне. Частое изменение скорости или обратного давления само по себе является фактором изнашивания, так как оно накладывает циклические нагрузки на винт и цилиндр. На машинах с буфером-баллоном цикл загрузки и слива уже накладывает импульсы давления, поэтому продолжать держать условия стабильными становится еще более важно.
Методы обнаружения и мониторинга состояния.
Вы не можете управлять износом, которого не видите, и первым правилом для определения — это сочетание косвенных сигналов производства с прямыми измерениями размеров. Косвенные сигналы выявляют проблемы на ранних стадиях и делают это дешево; прямые измерения подтверждают их. Зрелая программа обслуживания использует оба метода.
Непрямые сигналы производства
Самые дешевые измерители – приборы самой машины. Отслеживайте выход на цикл в сравнении с исходным значением; устойчивое снижение на 8-15 процентов при фиксированной скорости винта означает классическое предупреждение о износе. Отслеживайте потребление энергии на килограмм качественной пары, поскольку течь зазора требует больше усилий при производстве одного и того же продукта. Следите за колебаниями давления в ступице: изношенный участок измерения или цилиндр позволяют давлению меняться, а рост вариации показывает сдвиг, еще до того, как изменится среднее давление. Зафиксируйте крутящий момент при постоянном объеме производства; дрожащий ток указывает на борьбу винта с расширяющейся зазором. Эти тенденции следует отслеживать еженедельно, чтобы можно было оценивать скорость изменения.
Непосредственный визуальный контроль параметров
Прямой осмотр подтверждает косвенные сигналы и измеряет фактическое зазора. Эндоскоп, введенный через бункер или открытый фланец, позволяет технику оператору осмотреть канал и техническое состояние без полной разборки, что полезно для обнаружения царапин, коррозийных колец или отслоения. Для точного измерения внутреннего диаметра цилиндра используйте внутреннюю микрометрическую штангу или пневматический измерительный инструмент в нескольких осевых положениях и по периметру; измерение внешнего диаметра шепта поможет провести визуальную оценку остаточного диаметра стенок цилиндра и толщины вставки. Ультразвуковое измерение толщины позволяет оценить остаточную толщину стенок цилиндра и вставки без разрушительного сборочного процесса. Издание профиля цилиндра показывает, является ли износ равномерным, сосредоточенным в участке подачи или, что хуже всего — в зоне дозирования, что, в свою очередь, указывает на доминирующий механизм выработки.
| Метод | Что это показывает | Врожайность. | Частота |
|---|---|---|---|
| Продуктивность и тенденция расхода энергии. | Обратный поток, потери эффективности | Нет (от контрольных приборов) | Непрерывная/недельная диаграмма. |
| Волны давления расплава | Нестабильность дозирования | Не имеет (сенсор) | Продолжительный |
| Диаграмма крутящего момента/открутки | Увеличение нагрузки при неизменной производительности. | Не имеет (сенсор) | Еженедельно |
| Визуальный контроль при помощи эндоскопа. | Зазубрины, коррозия, отслойка. | Низкая температура (нет полной полосы) | Ежеквартальный уход. |
| Микрометр сверления/ходов. | Настоящий зазор, профиль | Средняя (тяга винта) | Ежемесячно/ежегодно |
| Ультразвуковой толщиномер | Остатки лайнера/стены | Низкий | Годовой. |
Практический график профилактического обслуживания
Стабильность побеждает героизмом. Наиболее надежные программы профилактики износа основаны на поэтапном графике, который фиксирует малые проблемы до того, как они перерастут в пробелы. Частота ниже подходит для непрерывной эксплуатации EBM и должна быть адаптирована к конкретной модели Аполлона и смеси материалов.
Ежедневный контроль.
Каждой смене следует проверить уровень и состояние смазочного материала в коробке передач и на приводных щупах, удостовериться, что бункер и шнек очищены от сторонних предметов и что металлодетектор или магнитный сепаратор в пути подачи работают исправно. Проверьте отсутствие необычных шумов, вибраций или локального перегрева барабана. Пятиминутная ежедневная проверка соблюдения контроля предохранит от повреждений, которые могут возникнуть в результате заклинивания болтов или забивания шнека.
Weekly Checks
Еженедельно проверяйте ленты нагревателей и термопары на правильность отслеживания температуры, поскольку неисправный нагреватель создает холодную зону, которая заставляет винт перемалывать прилегающий материал, ускоряя коррозию и износ от трения. Провередите, работают ли охлаждающие вентиляторы и циркуляционные системы охлаждения головки, и проанализируйте тенденции выработки, давления и крутящего момента, зафиксированные в течение недели, проверяя наличие отклонений от предупредительных границ.
Monthly Checks
Ежемесячно производите выборочные измерения зазора между винтом и цилиндром, если это возможно, или хотя бы расчет предполагаемого зазора по отношению к скорости вращения винта. Просмотрите данные по скрапу и весу образца и убедитесь, что рецептура материала, особенно процент переработанного сырья и нагрузка на наполнитель, не изменилась без соответствующего плана технического обслуживания.
Ежемесячные проверки
Квартально выкручивайте гайку и проводите непосредственный визуальный осмотр и измерение. Прочистите гайку, отнесите документально износ, проверьте внутренний диаметр патрона с помощью эндоскопа или измерительного зонда и запишите расстояние между шиной и основной установкой. Это также подходящий момент для проверки головки и пресс-формы на наличие коррозии или налетов, которые отражают состояние патрона.
Ежегодные проверки
Ежегодно проводится полное измерение размеров штока и цилиндра, включая диаметр прохода в нескольких точках, диаметр основания и профиль внутреннего диаметра цилиндра, и данные архивируются в качестве новой базовой величины. Соедините это с анализом скорости износа в зависимости от времени эксплуатации, чтобы решить, требуется ли для следующей кампании модернизация материала, переделка цилиндра из биметалла или переборудование штока до достижения предельного ресурса.
Варианты ремонта и восстановления, когда возникает износ.
Когда инспекция показывает, что агрегат приближается к границе износа или перешагнул ее, существуют несколько путей устранения неисправности, а правильный выбор зависит от остаточной загрузки, стоимости простоя и плана материального обеспечения в дальнейшем. Результатом должно стать восстановление зазора и износостойкости при максимально низкой общей цене, а не при самой низкой сметной стоимости.
Ремонт ствола обычно начинается с переборки: внутри изношенного ствола устанавливается новый биметаллический цилиндр, восстанавливается задание по калибру и часто улучшается износостойкость изделия, если выбирается более прочная легированая сплава. Ремонт винта заключается в восстановлении зазора между плотками. В заключении сваровработы добавляется износостойкая сплава к врожденным выпускам и нагревается до соответствующего диаметра; твердосплавная диамантовая обдирашка или аналогичное отшлифовка может применяться, если зона чрезмерно острая. Хромирование и термическое напыление являются альтернативными способами для конкретных зон. Когда как винт, так и ствол сильно изношены, прагматичный подход заключается в подстройки винта с небольшим уменьшением диаметра и совмещения его с новым вкладышем для подходящего диаметра винта, контролируемый снижающий шаг, который восстанавливает производительность без полной замены. Только тогда, когда исчерпана подложка, или присутствует разрушение от усталости, оправдано полное замены винта или ствола.
| Обезвреживание загрязнений. | Проверка работоспособности. | Когда предпочтительно | Относительная стоимость |
|---|---|---|---|
| Сварка винта с последовательным наращиванием. | Диаметр фюзеляжа, жесткость | Изношены посадочные цилиндры, хорошая наконечная шайба. | Средний уровень |
| Хромирование | Твердость поверхности (тонкая). | Легкий износ, неабразивный. | Низкий |
| Тепловой распылительный (WC). | Максимальная твердость поверхности. | Очень сильное изношенность, стекловолокно | Высокая степень очистки |
| Замена ободника цилиндра. | Восстановление забитых деталей, износа подшипников. | Отработавшая проточка, звуковая оболочка | Средний уровень |
| Переобточка винта + снижение технического класса пары. | Зазор до нового вкладыша | Обе детали изношены одновременно. | Средний уровень |
| Полная замена винта и цилиндра | Полная работоспособность. | Расход материала, усталость. | Очень высокая степень жесткости |
Для эксплуатации производств EBM, работающих с агрессивными рециклируемыми или заправленными смесями, за три года зачастую дешевле использовать двухметаллический винтовой цилиндр и оболочку винта на стадии ремонта, чем повторять реставрацию нитридового покрытия каждые несколько месяцев. Бренд Wanplas, который совместно управляет фабриками компании Apollo и ее сестёр, поддерживает это посредством бесплатного ежегодного поставки запасных частей и гарантии качества, поэтому плановое реставрирование можно запланировать, а не проводить его из-за неисправности.
Профилактические меры и дисциплина эксплуатации.
Самый дешевый изношенный болт – это тот, который никогда не изнашивался. Профилактика направлена на исключение твердых, коррозионно-активных и металлических предметов из барабана, поддержание правильной температуры и предотвратление эксплуатационных ошибок, которые запускают четыре механизма износа.
Не допускать попадания загрязнений.
Установите магнитную решетку и, для переработанного или потребительского корма, металлоискатель в пути подачи, чтобы уловить гайки, болты и проволоку, прежде чем они добегут до винта. Используйте только чистое, правильно просеянное регринд, и ограничьте долю переработанного сырья до уровня, на который рассчитан блок пластификации; введение 20%–30% переработанного HDPE через нагартованный блок, предназначенный для чистой смолы, приводит к прогнозируемому быстрому износу. Просейте добавки и мастербунты на наличие грязи, так как концентраты пигментов и наполнителей часто являются источниками истирания.
Сухая гигроскопичная смола
Материалы, такие как ПХВ, необходимо сушить перед обработкой, обычно при температуре около 120 градусов Цельсия в течение примерно четырех часов, а для ПЭТ — около 150 градусов Цельсия в течение примерно четырех часов, чтобы удалить влагу, которая в противном случае может вызывать гидролиз, расширение и изменения мела, что приводит к повышенному нагреву головки. Сухой и стабильный заполнитель также позволяет избежать перепадов объемов продукции, которые требуют корректировки скорости вращения шнека и сокращают износ.
Избегайте холостого хода и соблюдайте порядок загрузки и пуска
Никогда не включайте винт в пустом состоянии на высокой скорости: бесконтактное торможение без материала нарушает защитный слой расплавленного пластика и провоцирует контакт клея с ним и перегрев. Следуйте правильной последовательности запуска: доведите цилиндр до требуемой температуры и дайте ему остынет, чтобы весь материал достиг настройки, а затем запустите винт на низкой скорости с наличием материала и только после этого повысьте скорость. Так же важна и правильная последовательность остановки: очистите прибор от стабильной смолы перед выключением, а при работе с ПВХ всегда очищайте сначала полиэтиленом, чтобы не осталось ПВХ, подлежащего разложению во время охлаждения. После этого понижайте температуру в цилиндре, работайте винтом без материала на низкой скорости, пока загрузка не очистится, и, наконец, остановите привод. Эта последовательность очистки и охлаждения является самым эффективным способом защиты от коррозийного износа.
Относительная стоимость материалов, технического обслуживания и ремонта
Предотвращение износа – это инвестиция, возвратность которой измеряется в неиспользованном времени и стабильной продукции. Поскольку абсолютные цены отличаются в зависимости от региона, конфигурации и года, относительная стоимость основных вариантов лучше всего выражается в зарисованных диапазонах: низкая, средняя, высокая, очень высокая и премиум-класс. Эти диапазоны помогают определить приоритеты при принятии решений, не указывая цифры, которая была бы неверной в момент изменения рыночных условий.
| Опция. | Первоначальные затраты | Влияние срока службы. | Оптимальность цены при условии использования комплекта КПРа |
|---|---|---|---|
| Нитрированная 38CrMoAlA единица | Низкий | Средний уровень | Тщательная гидрофобная обработка HDPE / PP только. |
| Двусоставная труба бimetала + гнездо накладки | Высокая степень очистки | Очень высокая степень жесткости | Наполненное или перерабатываемое содержимое |
| Спрей из карбида вольфрама | Премиум-класс | Премиум-класс | Стекловолокно, максимальная абразия |
| Программа плановых технических работ. | Низкий | Высокий (продлевает срок службы) | Все операции. |
| Переборудование винта / переделка цилиндра. | Средний уровень | Срединно-високие затраты | Наличие приближающегося предела износа. |
| Экстренная полная замена | Очень высокая степень жесткости | Как-новый. | Дефектные / изношенные трещины. |
Закономерность в отрасли проста: небольшие дополнительные затраты на правильно подобранную металлургию и дисциплинированную смену обслуживания превращают непредсказумый и дорогостоящий сбой в запланированный и доступный ремонт. Для пользователей EBM, подконтрольных компании Wanplas, та же логика действует и в рамках всей группы продуктов: завод Wanplas-Kerke поставляет двухвинтовые млины, способные смешивать однородные и чистые наполнители, а завод Wanplas-Polyretec поставляет линии для мойки и гранулирования, продукция которых, если подана обратно в машины EBM на 20-30 %, должна быть просеяна и высушена, чтобы защитить пластифицирующее устройство.
Часто задаваемые вопросы
Каков наиболее распространенный причиной износа шнека и головки на машине EBM?
Abrasive wear from filled and recycled materials is the most common root cause. Calcium carbonate, talc, glass-fiber, and 20 percent to 30 percent recycled-content regrind introduce hard particles that score the barrel bore and flight edges. Adhesive metal-to-metal contact during cold start or starving feed accelerates the damage.
Какое радиальное пространство между винтом и цилиндром считается допустимым?
Новая установка пластификации EBM построена с радиальным зазором в пределах от 0,1 до 0,15 процента диаметра винта. Для винта с внутренним диаметром 90 мм это равняется примерно от 0,09 до 0,14 мм. Практически допустимый процент износа составляет от трех до четырех раз больше исходного зазора, то есть от 0,4 до 0,6 мм, в зависимости от того, которая из величин достигнута раньше.
Какая бутылка прослужит дольше: нитридированная 38CrMoAlA или двухкамерная?
Для абразивного и коррозивного назначения двухкамерная бутылка с изнанкой из легированной стали и титаном на уровне HRC 58-65, как правило, служит дольше, чем нитридированная 38CrMoAlA, в которой толщина активного слоя хрупкости и наэлектризации составляет всего 0,5-0,8 мм. Нитрирование все еще является экономически эффективным выбором для чистого HDPE и PP без агрессивных наполнителей.
Как мне узнать, что винтный цилиндр изношен, не снимая винта?
Следите за производительность на один цикл, конкретное потребление энергии, колебания давления расплава на головке и тенденции вращающего момента привода. Устойчивое снижение производительности на 8-15% и резкое изменение давления расплава наряду с возрастающим потреблением амперов при постоянной пропускной способности являются ранними косвенными предупреждениями, оправдывающими проведение внутреннего контроля подшипника.
Можно ли отремонтировать изношенную головку болта вместо ее замены?
Да. Трубы можно перепоясать новой биметаллической втулкой, а винты можно перестругать и отремонтировать за счет насыпания и реконструкции сварки или распыления титанового карбида. Решение о том, что лучше сделать – ремонт или полную замену, зависит от толщины материала, состояния кончика и корня ползунка и от стоимости времени простоев производства.
Почему ПВХ никогда не должно превышать примерно 195 ° C в баке?
При температуре выше 195 градусов Цельсия ПВХ начинает разлагаться и выделять хлорный водород, который атакует сталь и образует самообогащающийся процесс коррозии. Поэтому при работе с ПВХ необходимо поддерживать низкую температуру и короткое пребывание.
Каково правильное процедура отключения, позволяющая защитить шнек?
Перед остановкой очистите агрегат от стабильной, не растворимой в смоле. При работе с ПВХ сначала очистите трубу от полиэтилена, чтобы удалить остатки ПВХ. Затем понизьте температуру трубы, вращайте винт пустым при низкой скорости, пока загрузка не сберется, и только после этого останавливайте привод.
Через какое время следует проводить осмотр винта и барабана на линии EBM?
Ежедневные проверки охватывают смазку, чистоту бункера и обнаружение металлов. Еженедельные проверки охватывают тепловые ленты и термоэлементы. Ежемесячные щадящие измерения отслеживают отклонения зазора. Рекомендуется осуществлять полный пробный отключения винта и визуальную проверку один раз в квартал, а также проводить полную схиматическую картирование винта и цилиндра один раз в год.
Заключение
Предотвращение износа шарикоподшипника - это не один продукт или одноразовое решение. Это дисциплинированная система, которая начинается с правильной металлургии, продолжается контролем температуры и процесса, а поддерживается системой периодического контроля и обслуживания. На машине для экструзии и литья под давлением пластификационный блок работает непрерывно, поэтому зазор между винтом и цилиндром незаметно влияет на объем продукции, использование энергии, качество изделий и, в конечном итоге, на интервалы между дорогостоящими ремонтами. Четыре механизма износа - адгезионный, абразивный, коррозионный и усталостный - реагируют на различные превентивные меры, и, зная, какой из них преобладает, вы можете направлять усилия по техническому обслуживанию на ответственные места.
Для компании Apollo, фабрики Wanplas, которая более 20 лет производит машины для экструзионного литья под давлением типа ABLB, ABLD и полностью электрические литьепод-давлением машины для клиентов в более чем 90 странах, спецификация винтов и барабана соответствует материалу, которым будет эксплуатироваться данное оборудование, от доброкачественного первичного HDPE до требовательного ПВХ и композиций с 20-30% рециклина. Практически каждый оператор может по максимуму использовать это знание для сопряжения агрегата с плавкой массой, исключения загрязнения и влаги, контроля температуры и прессования, а также измерения зазоров в соответствии с установленным графиком, чтобы избежать поломок, а не пытаться отыгрываться от них. При соблюдении этого подхода, имеются такие преимущества: увеличивается срок службы АЛП-машины, обеспечивается стабильность только определенного типа парамизонов, а незначительные неисправности могут быть устранены путем планово-экономичных мероприятий по восстановлению.
