7 Признаки чрезмерного износа

Изучите семь основных признаков изношенности двухвинтовых элементов, как определить износ и когда заменять отдельные элементы или весь набор винтов.

Двухшнековые элементы подвергаются постоянному давлению, трению, изменениям температуры, абразивным наполнителям и, в некоторых случаях, коррозионным добавкам. Износ развивается постепенно, поэтому многие экструзионные заводы продолжают работать, не осознавая, насколько уже изменилась геометрия шнеков.

Изношенные винтовые элементы не всегда вызывают немедленную остановку машины. Чаще всего они сначала проявляются в виде низкой производительности, нестабильного крутящего момента, плохой дисперсии, более высокой температуры плавления или нестабильного качества продукта.

Слишком ранняя замена элементов увеличивает затраты на техническое обслуживание. Их замена слишком поздно может привести к повреждению ствола, вала или других компонентов и привести к незапланированному простою.

Итак, когда следует заменять двухвинтовые элементы?

Следующие семь признаков могут помочь специалистам по техническому обслуживанию и производству определить, требуют ли винтовые элементы проверки или замены.

Постепенное снижение производительности – один из наиболее частых признаков износа элементов шнека.

По мере изнашивания внешнего диаметра и профиля лопастей элементы транспортируют материал менее эффективно. Больше материала может течь назад через увеличенный зазор между шнеком и цилиндром, снижая эффективную пропускную способность.

Типичные симптомы включают в себя:

• Меньшая производительность при той же скорости шнека
• Устройство подачи работает нормально, но экструдер не может обрабатывать предыдущую скорость подачи.
• Для поддержания исходной производственной мощности требуется более высокая скорость шнека.
• Производство становится более чувствительным к изменениям в сырье
• Подача и транспортировка становятся нестабильными

Однако потери мощности не следует автоматически объяснять износом винтов. Также следует проверить систему подачи, давление матрицы, состояние ствола и настройки процесса.

Если производительность снижается при неизменной рецептуре и условиях эксплуатации, следует проверить элементы шнека и зазор ствола.

Изношенные шнековые элементы могут изменить способ подачи, сжатия, плавления и смешивания материала внутри бочки.

При снижении эффективности транспортировки материал может накапливаться в определенных зонах. Локальное переполнение, обратный поток или изменение положения плавления могут привести к увеличению тока или крутящего момента двигателя.

Операторы могут заметить:

• Более высокая средняя нагрузка двигателя
• Большие колебания крутящего момента
• Внезапные пики крутящего момента при стабильном производстве
• Более частые сигналы тревоги о перегрузке
• Различные уровни нагрузки по сравнению с той же формулой в прошлом

Увеличение крутящего момента не всегда означает, что элементы винта изношены. Колебания подачи, низкая температура материала, заблокированные сита, ограничение матрицы и неправильная конфигурация шнеков могут вызывать аналогичные симптомы.

Ключевым моментом является сравнение текущих эксплуатационных данных с историческими данными для того же материала, производительности и скорости шнека.

Месильные блоки и смесительные элементы зависят от своей исходной геометрии, чтобы обеспечить необходимый сдвиг, удлинение и обмен материала.

По мере износа их кромок и внешних поверхностей фактическое перемешивающее действие может стать более слабым или менее равномерным.

Возможные проблемы с качеством включают в себя:

• Плохая дисперсия пигмента.
• Видимые агломераты наполнителя
• Непостоянный цвет маточной смеси
• Нерасплавленные частицы
• Уменьшенное распределение добавок
• Меняющиеся свойства продукта
• Более частая отбраковка качества между партиями

В наполненных полимерах, конструкционных пластиках, маточных смесях и реактивных компаундах небольшие изменения в геометрии секции замеса могут повлиять на консистенцию продукта.

Прежде чем менять всю конфигурацию шнека, следует проверить состояние месильных блоков и других быстроизнашивающихся элементов.

Изношенные шнековые элементы могут изменить время пребывания, уровень заполнения материала и место плавления.

Это может привести к:

• Более высокая температура плавления
• Нестабильное давление расплава
• Колебания давления в штампе
• Другой профиль давления по сравнению с предыдущим производством
• Повышенная чувствительность к скорости шнека.
• Сложность поддержания стабильного окна процесса

Когда зазор увеличивается, часть материала может рециркулировать, а не эффективно двигаться вперед. Тогда экструдеру может потребоваться больше механической энергии для достижения той же производительности.

Нестабильность температуры и давления также может быть результатом проблем с нагревателем, проблемами с охлаждением, изменением исходного материала или ограничением штампа. По этой причине износ винтов следует оценивать вместе с другими условиями эксплуатации.

Визуальный осмотр может предоставить важные доказательства чрезмерного износа.

После снятия и очистки винта проверьте:

• Закругленные или сплющенные кончики полета
• Потеря исходного края блока для замешивания.
• Глубокие продольные канавки
• Локальный абразивный износ
• Пятна или следы коррозии
• Трещины или сколы по краям
• Сильный износ одной стороны элемента
• Адгезия металла или отслоение поверхности
• Деформация вокруг отверстия или шлица

Различные формы износа могут указывать на разные причины.

Например:

• Равномерный износ наружного диаметра может указывать на длительный абразивный износ.
• Локальный износ может быть связан с концентрацией давления или конфигурацией винтов.
• Ямки коррозии могут указывать на химическую атаку
• Сколы по краям могут указывать на удар, посторонние предметы или недостаточную прочность.
• Односторонний износ может указывать на проблемы соосности, вала или цилиндра.

Не осматривайте только самый поврежденный элемент. Необходимо проверить всю компоновку винтов, поскольку основная причина может находиться в зоне выше или ниже по потоку.

Эффективный зазор между элементами шнека и стволом является одним из важнейших показателей износа.

По мере износа наружного диаметра винта и канала ствола зазор увеличивается. Чрезмерный зазор может снизить эффективность транспортировки, производительность смешивания и возможность создания давления.

Для оценки фактического состояния необходимо измерить:

• Внешний диаметр винтового элемента
• Внутреннее отверстие ствола
• Износ в различных положениях по окружности
• Износ в различных осевых положениях
• Зазор в основных зонах транспортировки и смешивания

Допустимый зазор зависит от размера экструдера, конструкции, процесса, геометрии шнекового элемента и спецификаций производителя. Не следует применять единый универсальный предел износа для каждого экструдера.

Самый надежный метод – сравнение измеренных размеров с:

• Оригинальные рисунки
• Новые размеры элемента
• Исторические записи инспекций
• Известная неизношенная зона
• Технические критерии производителя оборудования или поставщика замены

Замена только винтовых элементов может не восстановить работоспособность, если к тому же ствол сильно изношен.

Внешний профиль — не единственная область, требующая проверки.

Внутренние шлицы, отверстия и торцы передают крутящий момент и поддерживают осевое положение набора винтовых элементов. Износ или повреждение в этих местах могут создать проблемы со сборкой и надежностью.

Проверьте:

• Шлицевой износ зубьев
• Деформация внутреннего отверстия
• Чрезмерный люфт на валу
• Следы фреттинга
• Трещины вокруг корней шлица
• Поврежденные торцы
• Зазоры между соседними элементами
• Сложность снятия или установки элементов.
• Ненормальное осевое перемещение после сборки

Новый винтовой элемент не следует устанавливать на сильно изношенный вал без предварительной оценки. В противном случае новый элемент может не подойти правильно или может привести к преждевременному повреждению шлица.

Одних только рабочих симптомов недостаточно. Надлежащая проверка износа должна сочетать данные процесса, измерение размеров и визуальный осмотр.

Практическая процедура проверки включает следующие этапы.

Перед разборкой запишите последовательность, направление и положение каждого элемента.

Используйте фотографии, рисунки или пронумерованные теги. Это предотвращает ошибки при установке и помогает определить, какие технологические зоны испытывают наибольший износ.

Остаточный полимер может скрывать трещины, канавки, коррозию или повреждения поверхности.

Метод очистки не должен повреждать поверхность элемента или изменять измеренные размеры.

Не измеряйте только одну точку.

Измерьте различные лепестки, осевые положения и окружные направления. Неравномерный износ можно не заметить, если записать только максимальный или минимальный диаметр.

Новые шнековые элементы, установленные в сильно изношенный цилиндр, могут не восстановить первоначальную производительность или характеристики смешивания.

Поэтому канал ствола и характер износа следует проверять вместе с элементами винта.

Проверьте шлицы вала, отверстие элемента, осевую посадку и торцевой контакт.

При принятии решения о полной замене винтовые элементы, ствол и вал должны рассматриваться как одна действующая система.

Просмотрите предыдущие записи для:

• Выход
• Скорость винта
• Ток двигателя
• Крутящий момент
• Давление расплава
• Температура плавления
• Качество продукции
• Часы работы

Постепенное изменение нескольких параметров обычно дает более убедительные доказательства, чем одно ненормальное значение.

Во многих случаях нет необходимости заменять весь набор винтов.

Отдельные или сгруппированные элементы могут быть заменены, если:

• Износ сосредоточен в определенных технологических зонах.
• Остальные элементы по-прежнему находятся в пределах допустимых размеров.
• Ствол и вал в хорошем состоянии
• Оригинальное расположение винтов известно.
• Новые и существующие элементы могут быть правильно сопоставлены.
• Совокупная длина сборки остается правильной.

Типичные места повышенного износа включают в себя:

• Зоны подачи и транспортировки
• Зоны плавления
• Секции замеса
• Обратные секции или секции создания давления
• Зоны бокового кормления
• Секции обработки высоких концентраций стекловолокна или минерального наполнителя.

Однако замена всего комплекта винтов или большей группы элементов может потребоваться в следующих случаях:

• Износ распределяется по нескольким зонам.
• Существует большая разница в диаметре между новыми и существующими элементами.
• Шлицы или валы повреждены
• Исходную конфигурацию винта невозможно определить.
• Процесс существенно изменился
• Ствол тоже сильно изношен
• Качество продукции невозможно стабилизировать путем частичной замены.

Решение должно основываться на измерениях и анализе процесса, а не только на внешнем виде.

На срок службы винтовых элементов влияет не только твердость материала.

Чтобы уменьшить преждевременный износ:

• Выбирайте материалы в соответствии с условиями истирания, коррозии и ударов.
• Избегайте металлических загрязнений и посторонних предметов в корме.
• Поддерживать стабильные условия кормления
• Не работайте постоянно с ненормальным крутящим моментом.
• Регулярно проверяйте зазор между винтом и стволом.
• Проверка зон повышенного износа во время плановых остановов
• Запишите размеры износа и часы работы
• Проверьте ствол и вал вместе с винтовыми элементами.
• Проверьте конфигурацию винтов, если износ неоднократно концентрируется в одном и том же положении.

В высокоабразивных применениях инструментальная сталь или материалы порошковой металлургии могут обеспечить лучшую износостойкость. В коррозионно-активных применениях также необходимо учитывать коррозионную стойкость.

Самый дорогой материал не является автоматически лучшим выбором. Правильный материал должен соответствовать условиям процесса и требуемому сроку службы.

Для инженерной оценки или предложения по замене подготовьте как можно больше следующей информации:

• Марка и модель экструдера
• Внешний диаметр винта
• Расстояние между центрами вала
• Тип винтового элемента
• Длина элемента
• Внутренние размеры шлица или отверстия
• Полное винтовое расположение
• Существующие чертежи
• Фото изношенных элементов
• Использованные образцы
• Обработанный материал
• Тип и процент наполнителя
• Рабочая температура
• Существующая марка материала
• Требуемое количество
• Описание износа или производственной проблемы

Даже если оригинальные чертежи недоступны, изношенные элементы винта часто можно оценить с помощью образцов, данных вала, соседних элементов и размерной реконструкции.

Двухвинтовые элементы не следует заменять только по часам работы.

Решение о замене должно основываться на сочетании:

• Изменения результатов и процессов
• Крутящий момент и текущие тенденции
• Качество продукции
• Визуальный износ
• Проверка размеров
• Зазор между винтом и стволом
• Состояние шлица и вала

Ранний осмотр позволяет во многих случаях на экструзионных заводах заменять только элементы критических зон износа, снижая затраты на техническое обслуживание и избегая неожиданных остановок производства.

Если ваш экструдер имеет низкую производительность, нестабильный крутящий момент, плохую дисперсию или ненормальный износ, пришлите нам расположение шнеков, фотографии элементов, размеры, информацию о материалах, чертежи или использованные образцы.

Наши инженеры могут оценить состояние износа, объем замены, выбор материала и совместимость с существующим валом и стволом.