大家知道,螺桿機筒是注塑機最關鍵、最靈魂的部件。
在注塑加工生產(chǎn)中,塑膠原料由尾部進入注塑機機筒,螺桿在機筒中高速轉動,將塑料顆粒及其填料擠壓推進,在前進中混合塑化,由螺桿頭部注入模腔。這時,機筒和螺桿承受一定的高溫高壓。不同的塑料,注塑機螺桿的工作溫度也不同。
螺桿機筒多因磨損造成間隙過大,不能正常擠、注而報廢。磨損加大螺棱機筒間的間隙,這導致降低熔融速率及泵出能力,造成物料溫度不均勻及壓力波動,使產(chǎn)品質量下降,同時生產(chǎn)率降低、能耗增加。相對機筒來說,螺桿更易于損壞失效。
螺桿失效引起的損失是驚人的。據(jù)北美1986年的統(tǒng)計數(shù)據(jù),螺桿失效損失超過25億美金。在中國,雖沒有相應的統(tǒng)計資料,但是,據(jù)統(tǒng)計,中國注塑機銷售額超過200億元,繼續(xù)穩(wěn)居世界第一,可以設想,螺桿失效將導致巨大的經(jīng)濟損失。
尤其是近年來,隨著塑料制品性能的提高和種類的增加,螺桿工作環(huán)境更為惡劣,除高硬度填料的使用導致磨損加劇外,還存在不同程度的腐蝕現(xiàn)象,因此,如何提高螺桿的壽命,是當前螺桿選材及熱處理、表面處理的一個重要課題。
螺桿失效機理及影響使用壽命的因素:
1.螺桿工作條件
注射螺桿在比較惡劣的條件下工作,溫度一般在200℃以上,它不僅要承受注射時的高壓,同時還承受熔料的磨蝕作用和預塑時的頻繁負載起動。螺桿工作過程中,還承受很大的壓力和扭矩。
2.失效機理
一般認為,螺桿因磨損失效的主要原因是“磨粒磨損”。在螺桿和料筒之間的塑料或填料顆粒,由于力的作用,對螺桿產(chǎn)生切削作用導致材料損失。
此外,塑料和填料在高溫下塑化時,常常分解出腐蝕性介質,會對螺桿表面的金屬產(chǎn)生腐蝕,腐蝕產(chǎn)物很容易被塑料帶出,從而導致材料的損失。磨損與腐蝕的共同作用,加劇了螺桿的失效。
3.影響螺桿使用壽命的因素
從螺桿失效的機理分析,影響螺桿使用壽命的因素有:
(1)螺桿的設計;
?。?)螺桿選材;
?。?)表面鍍金屬,如Cr、Ni;
(4)滲氮;
(5)噴涂或噴焊硬化合金;
(6)料筒的選材與表面處理;
(7)物料(如塑料粒度、母料性能)及操作(轉速、背壓等)。
可見,除(1)、(7)涉及到螺桿的設計(也即改善螺桿的受力狀態(tài))和所加工的物料外,螺桿的使用壽命主要與螺桿的材質,尤其是各種表面處理技術有關。
4.注塑機螺桿的選用依據(jù)
對注塑機螺桿進行選擇時,首先是根據(jù)所加工塑料的性質,選擇或自行設計螺桿的結構,如長徑比、壓縮比、螺距、棱寬等。其次是選擇螺桿的材料與相應的表面處理方法。
如果所加工的塑料會產(chǎn)生強腐蝕氣體,如聚氯乙烯分解出氯化氫氣體、氟塑料分解出氟化氫氣體,以及某些功能性塑料含有各種助劑,如阻燃劑、抗靜電、著色劑、交聯(lián)劑等,它們也會分解出氯化氫氣體。以SO2為主的氣體硫化物及其酸性物質、甲酸、焦磷酸等腐蝕性物質,在強混煉中浸蝕螺桿、機筒表面,造成剝蝕和點蝕。
一般而言,成型溫度越高,腐蝕作用越劇烈。這種情況下,需考慮選用高耐蝕螺桿。
如果所加工塑料為高強度塑料,它們常含有玻璃、硼等增強纖維。還有,為獲得各種特殊性能或為了降低塑料的成本,會在塑料中加入各種填充料,如硅石、重晶石、陶土、纖維素、云母、金屬粉等,這些顆粒的硬度是很高的,會對螺桿產(chǎn)生嚴重的磨粒磨損,因此,需考慮高硬度的螺桿。
一般,硬質合金可以同時滿足以上兩個要求,某些廠家還在此基礎上進一步發(fā)展了高耐蝕兼顧硬度、以及高硬度兼顧耐蝕性的不同螺桿。
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