影響注塑機(jī)螺桿使用壽命的因素

中國橡膠機(jī)械網(wǎng) 我們已多次強(qiáng)調(diào):螺桿機(jī)筒是注塑機(jī)的最關(guān)鍵、最靈魂的部件,在注塑加工生產(chǎn)中,塑膠原料由尾部進(jìn)入注塑機(jī)機(jī)筒,螺桿在機(jī)筒中告訴轉(zhuǎn)動,將塑料顆粒及其填料擠壓推進(jìn),在前進(jìn)中混合塑化,由螺桿頭部注入模腔。這時，機(jī)筒和螺桿承受一定的高溫高壓不同的塑料，注塑機(jī)螺桿的工作溫度也不同。

螺桿機(jī)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(jī)筒間的間隙這導(dǎo)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(zhì)量下降,同時生產(chǎn)率降低、能耗增加。相對機(jī)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(yīng)的統(tǒng)計資料,但是,據(jù)統(tǒng)計中國注塑機(jī)銷售額超過200億元，繼續(xù)穩(wěn)居世界第一?？梢栽O(shè)想螺桿失效將導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。尤其是近年來,隨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(dǎo)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(dāng)前螺桿選材及熱處理、表面處理的一個重要課題。

1.螺桿失效機(jī)理及影響使用壽命的因素

1.1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(yù)塑時的頻繁負(fù)載起動。螺桿工作過程中還承受很大的壓力和扭矩。

1.2失效機(jī)理

一般認(rèn)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(dǎo)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(zhì),會對螺桿表面金屬產(chǎn)生腐蝕,腐蝕產(chǎn)物很容易被塑料帶出,從而導(dǎo)致材料的損失。磨損與腐蝕的共同作用,加劇了螺桿的失效。

1.3影響螺桿使用壽命的因素

從螺桿失效的機(jī)理分析,影響螺桿使用壽命的因素有:

(1)螺桿的設(shè)計

(2)螺桿選材

(3)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(zhuǎn)速、背壓等)

可見,除(1)、(7)涉及到螺桿的設(shè)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(zhì),尤其是各種表面處理技術(shù)有關(guān)。

1.4注塑機(jī)螺桿的選用依據(jù)

對注塑機(jī)螺桿進(jìn)行選擇時,首先是根據(jù)所加工塑料的性質(zhì),選擇或自行設(shè)計螺桿的結(jié)構(gòu),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(yīng)的表面處理方法。如果所加工的塑料會產(chǎn)生強(qiáng)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(zhì)、甲酸、焦磷酸等腐蝕性物質(zhì),在強(qiáng)混煉中浸蝕螺桿、機(jī)筒表面,造成剝蝕和點(diǎn)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(qiáng)度塑料,它們常含有玻璃、硼等增強(qiáng)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。這些顆粒的硬度如表1所示,是很高的,會對螺桿產(chǎn)生嚴(yán)重的磨粒磨損,因此需考慮高硬度的螺桿。

一般,硬質(zhì)合金可以同時滿足以上兩個要求,某些廠家還在此基礎(chǔ)上進(jìn)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。