造粒机螺杆修复设备

螺杆磨损的原因、影响和解决方案

典型的进料螺杆磨损

       挤出和注塑成型中的进料螺杆磨损比较相似，大部分的磨损发生在高压区域中，特别是在过渡段和计量段的  后几圈。很多加工商和供应商推测，这些区域容易发生磨损是因为高压会导致螺杆弯曲，进而造成螺棱外径和机筒内壁的金属相接触，从而引发磨损。这种推论的可能性不大，因为即便机筒内的压力很高，这些力也确实作用在螺杆上，但螺杆各个方向的受力是平衡的。

而导致螺杆弯曲的力是压差产生的，并非通常的高压。不过，螺棱外径与机筒内壁相接触的情况确实会发生，但这是由机械条件造成的，并且预示着潜在的更严重的问题：如不对中问题、齿轮箱损坏、螺杆弯曲、机筒弯曲以及不充分的基础等。许多行业的磨损测试表明，压力和温度的升高会导致摩擦力增大。而过渡段和计量段的  后几圈通常会经历 高的压力和温度，因此可以预测，这是螺棱外径磨损的高发区域。在检查和修复了数千根螺杆后，经验证明这种推断是成立的。

与螺棱外径的磨损非常相似，根部的磨损通常也在这些高压区域中比较严重。另外，相比螺棱后侧，螺棱前进侧更易磨损。加工的树脂对螺棱根部磨损的严重程度有很大影响。当树脂中含有诸如玻璃纤维或碳酸钙等磨蚀性填料时，由于未经熔融的颗粒所提供的润滑效果有限，因此当螺棱的前进侧产生压力时，就有可能在进料段中发生严重磨损。另外，填料量和颗粒形状对磨损强度也作用显著。角度比较尖锐的大颗粒更容易导致磨损，而比较小的圆形颗粒造成磨损的程度相对较弱。出于对物理性能的要求，成型一些部件时必须使用填料。而在使用填料时，螺杆的固体输送段磨损更快，为了减缓磨损，通常在聚合物已经熔融的下游阶段来添加填料，因为此时聚合物能提供更好的润滑性。

一些采用了分散混合设计的螺杆拥有某种形式的几何形状倒陷，其目的是对树脂施加高剪切力，以实现更理想的等温熔融并使颜色分散更均匀。如果这种混合设计发生磨损就难以实现充分的分散。屏障式螺棱与分散混合设计非常相似，是通过倒陷促进熔池与固体床的分离。当倒陷的螺棱磨损时，屏障式设计就失去了熔融能力和效率。

性能问题

       螺杆磨损通常是一个缓慢的过程，在性能明显降低之前不太容易被察觉。轻微的磨损对整体性能的影响不大，因为可以通过调整机器参数来保持生产率。当螺杆的螺棱和机筒壁之间的径向间隙增大时，漏流是不可避免的。操作人员通常会观察到出料量降低和熔体温度升高的现象，同时也不得不提高螺杆转速以保持所需的出料量，这一过程往往还伴随着更多的能耗。随着径向间隙的增加，螺杆无法产生必需的泵送压力来保持预期的出料量。

       显然，径向间隙是计算漏流时的关键变量。常见的经验法则认为，当螺棱间隙达到原始公差的4倍时就需要更换螺杆。但这不是的，还需要考虑所加工树脂的黏度。因为在径向间隙相同的情况下，黏度高的树脂其产出量的损失会相对较少，而黏度低的树脂，其产出量的损失较大。所以，这些经验法则仅作为参考。

       为了更好地预测直径磨损的影响，你可以综合总间隙、螺棱宽度、导程、机头压力、黏度和熔体密度等几个因素来计算漏流。如果想要准确地预测挤出量，这些计算会变得非常麻烦，但如果想要预估生产率的损失，却可以得到相当准确的结果。为了帮助加工商和维护部门预测这种生产率上的损失，笔者开发了一个生产率损失计算器，用于估算因螺杆磨损造成的潜在的损失率。这种工具有助于将磨损的严重程度概念化，并帮助团队制定螺杆更换或维修的计划。

       当螺棱和机筒之间产生漏流时，该部分材料要承受过大的剪切速率。这会导致熔体温度升高，同时还需要提高转速来维持所需的出料量。较高的熔体温度会造成主要的质量问题，因为在过高的温度下部件的物理性能会显著降低。当加工无定形树脂时，这些高剪切力会导致挤出物焦烧和降解，使废品率变高。

       根部磨损通常会产生一些容易导致物料挂料与降解的凹处和区域。它们会成为部件中的黑斑和浪涌。在加工硬质PVC等树脂时，材料降解是一个严重的问题，因为PVC在高温下容易产生盐酸，进而对设备造成腐蚀。在极端情况下，螺棱的侧面会被全部磨损掉，留下很少的底层来支撑表面堆焊材料（如图1所示）。在没有足够支撑的情况下，脆性的表面堆焊材料容易慢慢碎掉，留下粗糙的边缘，减少螺纹宽度，污染挤出物，并可能损坏下游组件。损的极端情况下，螺棱根部的前进侧会被“冲洗掉”，只留下很少的底层来支撑表面堆焊材料。由于没有足够的支撑，这些表面堆焊材料的边缘会被削掉。

更换还是修复？

       不少加工商认为，停机是成功生产的“绊脚石”。所以很多挤出和注塑工厂几乎不会抽出螺杆来记录磨损的情况。紧张的生产计划和维护的复杂性迫使加工企业充分利用现有的设备。“如果它没有坏，就不要去修理”，这可能是很多工厂的做法。

      但是，当螺杆的磨损问题已经严重到无法忽视时，这种做法会使加工商陷入困境。因为螺杆的磨损是一个渐进的过程，开始容易被忽视，直到废品率快速上升、能耗显著增加，或者出现严重的故障，才会被发现。如果加工商为了减少停机时间，节省与购买、安装新设备相关的成本，而没有在磨损的早期对螺杆进行修复，反而会因为能耗增加和材料浪费而花费更多的资金。当螺杆无法修复时，等待新螺杆会导致更长的停机时间。

       其实，通过基础数据、磨损监控程序以及对螺杆情况的了解，维护部门和工程部门就可以大幅减少停机时间并提高其底线水平。更换高性能的进料螺杆可能很昂贵，但是经验丰富的螺杆制造商可以在更短的时间内用很低的成本对磨损的螺杆进行修复。

不过，在决定是否对磨损的螺杆进行修复之前，要弄清楚几个问题： 

1.整体磨损有多严重？

2.磨损的特征是什么？

3.目前的螺杆设计能否显著改进？

4.表面处理能否得到改善？

       当然，如果没有对螺杆的磨损情况进行监测，可能导致磨损程度非常严重，以至于难以甚至根本无法进行可靠的修复。因此，对螺杆磨损情况进行监测非常重要。

       修复螺杆的成本取决于磨损的严重程度和所需的工作量。经验丰富的螺杆制造商会检查磨损的螺杆及其加工性能，以确定当前的设计是否值得修复。在某些情况下，一根优化的新螺杆可以显著提高设备整体的盈利能力，在此情况下，取代原来的低效设计是更明智的选择。不过，不要贸然决定放弃旧螺杆，因为磨损的螺杆可能通过重新切割而实现性能的提升。另外，螺杆的堆焊和表面处理也可以得到改善，以提高螺杆的耐磨性和耐腐蚀性，延长螺杆的整体磨损寿命。许多有名的螺杆供应商都表示，一根螺杆只能修复3~4次，且螺杆的使用寿命与其尺寸以及许多会对磨损严重程度产生影响的因素密切相关。但是对有经验的螺杆制造商而言，多次修复同一根螺杆也并不少见。笔者就曾经遇到过，通过高质量的焊接、对制造螺杆的冶金技术的仔细考量以及适当的螺棱剖面修复，而对同一根螺杆进行了6~8次修复的例子。在修复过程中，要先将螺杆研磨至均匀的倒陷直径，然后螺棱要重新焊接，以便在其表面施加拥有更高硬度的耐磨堆焊合金（如图2所示），这些合金能提供更好的耐磨性能。在表面堆焊后，还必须将螺杆外径研磨至原始公差（如图3所示）。剩余的悬垂焊缝必须进行型面研磨，以确保尽可能小的螺棱宽度损失。在此过程中，一些不良操作会降低有效的螺棱宽度，这可能会对螺杆性能产生潜在的影响，并使螺杆未来的修复可能性复杂化。为了帮助缓解这些复杂的情况，一些螺杆制造商选择减少焊接的宽度。不过，如果采用这种做法，当这些螺杆研磨到原始公差时，硬面堆焊材料不会覆盖整个螺棱宽度，这会对螺杆的抗磨损性能产生负面影响，因为会有较软的基材暴露在外面。当螺棱重新焊接后，在其外径上施加了表面堆焊Colmonoy 56号后，螺杆外径  后被打磨至原始公差。

制定计划

       通过适当的基础数据、磨损监控程序以及对螺杆情况的了解，维护和工程部门可以制定的维护计划，从而显著减少停机时间并提高盈利能力。在废品率和能耗迅速上升之前，监控螺杆的磨损非常重要。建议不要太快扔掉磨损的螺杆。与经验丰富的螺杆制造商探讨一下修复螺杆的可能性，不仅可以减少停机时间，还能节省花费，因为修复的成本远低于购买新螺杆的费用。另外，为了给多次修复螺杆创造良好的条件，从而减少维护成本，合理的修复操作也是必需的。

一个合理地预防性维护计划要远优于被动式维护。

       上海多木焊接技术有限公司是一家专业从事高端焊接电源与自动化焊接辅机研发、生产、销售集一体的高新技术企业。经过十年的市场磨砺，产品现已处于行业的领跑者。目前已和中科院上海物理   究所、吉林大学、江苏科技大学等院校建立产学研基地，同时拥有一批具有创新精神的设备开发设计师、制造工程师。一支具有优良业务素质的售前、售中、售后服务团队，致力于为用户提供、专业、细致的焊接解决方案及服务。目前我公司拥有正式授权和已申请的专利达十多项，多项焊接领域核心技术填补了国内外技术空白，形成了广泛的社会效益和经济效益。主要产品种类有：等离子弧焊，等离子粉末堆焊， 高熔深S-TIG焊，精密铜铝焊，仿激光焊机等。其中开发的等离子弧堆焊机系列已经达到行业先进水平，深受客户的认可。该机型专为金属表面改性（耐磨，耐腐蚀，耐高温等）与机械修复再制造而开发。现已广泛应用于泵阀，矿山煤炭，石油机械，塑料机械，航空 航天，工程机械，压力容器，电子电器，学校研究所等诸多领域，部分产品出口到东南亚、中东、澳洲、美洲以及欧洲各国。

公司始终秉承“高科技产品、高质量产品、率服务、”的宗旨，精心打造“专业多木、诚信多木”，不断提升核心竞争力，致力于成为行业的    品牌。

2014年公司产品顺利通过强制性产品认证（CCC）；

2017年顺利通过ISO9001管理体系认证；

2018年获得高新技术企业称号；

代表企业：上海宝钢、鞍山钢铁、中船711所、长城汽车、上海大众、上海科煤、自贡硬质合金、青岛海尔、上海艾克森集团、上海临仕激光、山东海纳、陕西彬长集团、山东能源、张家口中煤、中国铝业、山西中通、株洲西迪、昆山福伊特、舟山光明螺杆、陕西天元、上海阀门厂、江南阀门厂、浙江永盛股份、浙江联大集团、IMI流体等。

代表院校：湖南东南大学、湖北汽车工业大学、兰州大学、吉林四平师范、浙江温州大学、中国计量大学、河南郑州工业大学、徐州工程大学、 河北农业大学、黑龙江农垦大学、中国矿业大学、西安交通大学、西安工业大学、西安第二炮兵工程学院、北京装甲兵工程学院、厦门大学、昆明大学、华东理工、贵州理工大学、上海大学、上海交通大学、中科院上海物理 究院、南昌大学、浙江大学、湖北三峡大学等。

等离子堆焊技术的原理与应用

       等离子弧堆焊是利用等离子弧作为热源将填加金属熔化，使之与基体金属作为实现冶金结合的一种堆焊方法。等离子堆焊技术具有节能和质量稳定等特点，使其成为重要的绿色制造及再制造技术之一。随着国内制造业的迅速发展，焊接技术尤其是等离子堆焊技术也得到较快的发展。

       等离子堆焊于20世纪60年代开始投入工业应用。它是利用焊炬的钨极作为电流的负极和基体作为电流的正极之间产生的等离子体作为热量，并将热量转移至被焊接的工件表面，并向该热能区域送入焊接粉末，使其熔化后沉积在被焊接工件表面，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺。该堆焊技术具有生产率高，成型美观以及堆焊过程易于实现机械化及自动化等优点。与钨极氩弧焊相比，等离子堆焊具有熔深可控性强、熔敷速度大、生产率较高，堆焊后基体材料与堆焊材料之间的界面呈冶金结合状态，其结合强度高，热输入量低，稀释率小。更为重要的是，由于钨极承载电流的能力较差，因此在氩弧焊中较大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，造成污染，而等离子堆焊中钨极需要承受电流较小；与手工电弧焊相比，虽然在应用灵活性、方便性上稍逊一筹，但在生产效率上枪体现出明显的优势，且手工电弧焊劳动强度较大、影响焊工健康，产品质量受焊工水平和焊条质量影响较大；与埋弧焊相比，在焊接位置上的灵活性比较大。另外等离子弧本身具有弧心热量集中、电弧稳定、稀释率低等优点。随着自控技术的发展，越来越多的堆焊设备中引入了PLC控制，从而实现对弧压、电流、送粉量、摆动幅度他摆动频率等堆焊重要参数的精准控制，另外在堆焊系统中引入数控系统，可以控制焊枪走向速度和工件运动，通过调节相关的堆焊参数，可以对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整；与其他堆焊技术相比，等离子堆焊过程中基体材料与堆焊材料的互熔较少，堆焊材料特性变化小；另外采用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的自由度，使堆焊难熔材料成为可能，从而大幅度提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。因此等离子堆焊可广泛地用于石油、化工、工程机械、矿山机械等行业的新品制造与装备再制造中。

等离子堆焊技术的原理  

      等离子粉末堆焊是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固，等离子束离开后自激冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好，熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子粉末堆焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面，结合强度高；堆焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小；利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料，提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。等离子粉末堆焊具有较高的生产率，美观的成型以及堆焊过程易于实现机械化及自动化。  

等离子堆焊特点

       等离子堆焊由于采用了热量集中，可控性好的等离子弧作热源，采用自熔性好的合金粉末作填充金属，从而与其它表面堆焊方法相比，具有以下特点：

（1）适于易于制成粉末而难于制成丝材的高合金或复合材料堆焊。

（2）合金粉末及其熔池对电弧有缓冲作用，能有效控制熔深，母材冲淡率低。

（3）焊道成形平整、美观，尺寸及熔敷率可调范围宽，适应工件大小的范围宽。

（4）采用细粉易于熔化的优点，可采用微束等离子弧作热源，实现精细堆焊。

（5）堆焊过程连续，易于实现全自动化堆焊。

（6）结合强度高，属冶金结合形式。

DML-V03BD粉末堆焊机电源特点

1、采用DSP数字处理技术，速度快、控制准。

2、独特数字逆变技术,电流输出稳定,调节范围宽。

3、高电压设计，确保焊机起弧的流畅性。

4、高电压设计，确保电弧的挺度与电弧的长度。

5、起弧电流、基值电流可调。

6、小维弧电流，减小焊枪负荷，且维弧电流大小可调(3-20A)。

7、电流上升、下降时间可调，气体延时时间可调。

8、数据存储模块，可多通道存储焊接数据、存储方便、调用灵活。

9、数字通信端口，可实现焊接的远程控制（选 配）。

设备特点

1、高度集成：主弧电源、维弧电源、送粉控制系统制冷系统高度集成一体。

2、大功率制冷：高达2P的制冷系统，满足系统长时间、高负荷堆焊工作制冷的需求。

3、一体设计，程序化控制，操作方便灵活。

4、自动送粉、手动送粉，提前送粉、滞后送粉均可灵活选择。

5、一体设计，简化、优化设备的各部分布局与联接，降低故障率。

6、配备压铸型大功率堆焊枪。

论述

      1、每种塑料，都有一个理想塑化的加工温度范围，应该控制料筒加工温度，使之接近这个温度范围。粒状塑料从料斗进入料筒，首先会到达加料段，在加料段必然会出现干性磨擦，当这些塑料受热不足，熔融不均时，很易造成料筒内壁及螺杆表面磨损增大。同样，在压缩段和均化段，如果塑料的熔融状态紊乱不均，也会造成磨损增快。

　　2、转速应调校得当。由于部分塑料加有强化剂，如玻璃纤维、矿物质或其他填充料。这些物质对金属材质的磨擦力往往比熔融塑料的大得多。在注塑这些塑料时，如果用高的转速成，则在提高对塑料的剪切力的同时，亦将令强化相应地产生更多被撕碎的纤维，被撕碎的纤维含有锋利末端，令磨损力大为增加。无机矿物质在金属表面高速滑行时，其刮削作用也不小。所以转速不宜调得太高。

　　3、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。结果使塑胶机械生产量下降。这种现象又使物料在机筒内停留时间增加，造成物料分解。如果是聚氯乙烯，分解产生的      气体加强了对螺杆和机筒的腐蚀。

　　4、 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。

　　5、 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。

       修复螺杆直径因磨损而变小的螺杆，要先把磨损螺杆的表面处理平整于净，然后在磨损部分堆焊耐磨合金，堆焊后螺杆的各部尺寸要大于原螺杆各部尺寸，然后再磨翘加工至要求尺寸。

如果螺杆的螺纹部分磨损严重，尺寸缩小或损坏部分较大，可用堆焊耐磨合金方法修补。一般可堆焊2-3mm厚，然后再磨削加工至要求尺寸。堆焊修复方法，费用较高，要慎重考虑选择。

如果螺杆磨损后尺寸的变化不大，也可用表面镀硬铬的方法来修复.硬铬层耐磨抗腐蚀，但是，如果底基处理不好或镀铬层较厚，铬层易脱落。

      造粒机组分为：普通单螺杆造粒机组、子母机造粒机组、排气螺杆造粒机组(针对粒子质量要求高)、近期又推出色母造粒螺杆机筒(80%以上的盐如     造粒、碳酸钙造粒等)。螺杆结构适用于：PE、PP、PVC、PMMA、PC、PBT(加玻纤)、ABS、PS、HIPS、PA等

螺杆的选择(供参考)：

1)PVC-U造粒 好选用锥形双螺杆挤出机；也可选用单螺杆挤出机，气螺杆直径一般为

90~120mm，长径比为20~28，压缩比为2.0~2.5。

2)SPVC造粒也应选用双螺杆挤出；也可选用单螺杆挤出机，其螺杆直径一般为45~200，长径比头

20~25，压缩比为2.5~3.0。

3)PE造粒  好选用平行同向旋转双螺杆；也可选用计量型单螺杆，其螺杆直径一般为45~150mm压缩比为3.0~3.5。

4)PP造粒 好选用平行同向旋转双螺杆；也可选用带混炼头的单螺杆挤出机或计量型单螺杆挤出机，其螺杆长径比一股为20~28mm，压缩比为3.5~4。等等

热诚欢迎您来我公司打样或发样品试焊！