Как проверить износ шнека экструдера, не снимая шнек: 4 проверенных метода проверки

Как при высокопроизводительной экструзии пластика, так и при прецизионном литье под давлением узел шнека и цилиндра представляет собой сердцевину производственного процесса. Со временем механическое истирание, химическая коррозия и термические нагрузки неизбежно приводят кизнос шнека экструдера. Когда критический зазор между витками шнека и внутренней стенкой цилиндра превышает инженерный допуск, эффективность производства резко падает, качество расплава ухудшается, а управление процессом становится все более неустойчивым.

Традиционно для измерения этого ухудшения требовалось полное отключение системы: остановка производства, охлаждение зон, продувка системы и физическое извлечение массивного винта для ручного микрометрического измерения. Этот навязчивый процесс может легко занять от 12 до 24 часов труда, что приведет к потерям производительности в тысячи долларов.

Для высокопроизводительных-производственных предприятий B2B крайне важно свести к минимуму периоды внепланового технического обслуживания. В этом подробном техническом руководстве подробно описаныкак проверить износ винта не вынимая винт, используя передовые термодинамические данные, гидродинамику и микро-инвазивные визуальные технологии, чтобы сохранить свое конкурентное преимущество.

Прежде чем применять диагностические протоколы, важно понять трибологическую и гидродинамику обслуживания шнеков и цилиндров.

В стандартном одношнековом-экструдере радиальный зазор () между поверхностью витка винта и поверхностью ствола должно быть чрезвычайно плотное-обычно откдиаметра винта (). Например,винт может иметь номинальный радиальный зазор всегокна каждую сторону.

Физика обратного потока (протекания)

По мере вращения винта создается осевое давление, необходимое для прокачки расплава полимера через фильеру. Когда радиальный зазор скребка увеличивается из-за износа, часть расплава под давлением выходит назад через скребки.

Согласно классической механике переработки полимеров, объемный поток утечки () по витку винта очень чувствителен к радиальному зазору () и математически может быть представлено как:

= Диаметр винта

= Радиальное разрешение полета

= Перепад давления по всему полету

= Угол спирали винта

= Динамическая вязкость расплава полимера

= Ширина осевого пролета

= Осевая длина посадочного места

Поскольку поток утечки () пропорциональнакуб радиального зазора (), даже незначительное увеличение износа приводит к экспоненциальному увеличению обратной утечки. Этот обратный поток нарушает профиль скорости, изменяет распределение времени пребывания (RTD) и ухудшает общую стабильность выходного сигнала.

В ежедневном производстве подходы «подожди-и-посмотри» обходятся дорого. Если вы заметили что-либо из следующегопризнаки износа шнека экструдерапроизводительность, ваша система обработки, вероятно, уже испытывает значительное ухудшение:

Уменьшение удельного выхода:Если вам необходимо постепенно увеличивать скорость вращения шнека (об/мин), чтобы поддерживать тот же массовый расход () при одинаковых температурных профилях объемная эффективность откачки шнека в зоне дозирования снизилась.

Нестабильные профили давления расплава:Колебания напора (помпажания) превышающиеявляются основным индикатором обратного потока и утечки давления через изношенные скребки.

Чрезвычайное сдвиговое-индуцированное тепло (скачки температуры расплава):Изношенные зазоры вынуждают расплав полимера подвергаться повторяющимся сильным локальным сдвигам, когда он соскальзывает обратно через летные площадки. Эта чрезмерная скорость сдвига преобразует механическую энергию в тепловую, в результате чего температура расплава выходит далеко за пределы заданных значений термопары.

Неконтролируемые температурные зоны ствола:Когда полосы нагрева в зонах дозирования или сжатия остаются постоянно неактивными (выходная мощность), в то время как охлаждающие вентиляторы работают наЭто указывает на то, что выделение внутреннего тепла при сдвиге превышает требования к технологической температуре-это классический признак износа радиального зазора.

Увеличенное время восстановления (пластификации) при литье под давлением:При литье под давлением износ шнеков для литья под давлением проявляется в виде длительных циклов восстановления, изменений в подушке впрыска, а также в том, что шнек не может сохранять свое положение-удержания давления и медленно смещается вперед во время фазы удержания.

Чтобы точно диагностировать физическое состояние вашей экструзионной линии, не прибегая к дорогостоящему демонтажу, инженеры-технологи полагаются на четыре основных метода прогнозирования и микро-инвазивной диагностики.

Метод 1: испытание динамического давления расплава и объемной эффективности.

Этот метод представляет собой высоконадежный аналитический метод оценки внутреннего износа. Он сравнивает текущие выходные характеристики процесса с базовыми показателями, записанными при новой установке шнека и цилиндра.

Пошаговая--этапная процедура:

Стабилизация системы:Испытайте стандартный калибровочный полимер с высокой-вязкостью (например, фракционный полипропилен или полиэтилен с низкой-текучестью-текучестью) при фиксированном температурном профиле.

Установите фиксированную подачу и скорость:Установите скорость винта в соответствии с рядом определенных интервалов испытаний (например,, , и). Убедитесь, что гравиметрическая или объемная скорость подачи поддерживается постоянной, или работайте в конфигурации с заливной-подачей.

Рекордное давление и выход:Измерьте давление расплава непосредственно перед пластиной прерывателя () и рассчитать удельную пропускную способность (), определяемый как:

Оцените отклонение:Сравните эти показатели с исходными кривыми производительности OEM. Падение удельной пропускной способности, превышающейв сочетании со значительным снижением-напора в установившемся состоянии указывает на значительный износ, особенно в зонах дозирования и смешивания.

При использовании машин для литья под давлением следите за временем восстановления шнека. Если время, необходимое для отвода винта до предела дозирования, увеличивается более чем напри одинаковых настройках противодавления и числа оборотов возникает обратный поток через обратный клапан (обратный-клапан) или витки винта.

Метод 2: Статическое снижение давления расплава и оценка скорости обратного потока

Это испытание на удержание-под давлением позволяет оценить, насколько эффективно зазоры в полете могут герметизировать расплав под давлением в условиях нулевого-вращения. Это очень практично для выполнения во время замены материалов или запланированных временных остановок.

Пошаговая--этапная процедура:

Продувка эталонной смолой:Заполните цилиндр термостойким промывочным составом высокой-высокой вязкости или эталонной смолой.

Загерметизировать выпуск:Установите глухой фланец или закройте скользящую пластину-устройства смены сит, чтобы полностью заблокировать путь выпуска расплава. На машинах для литья под давлением просто установите сопло на твердый продувочный блок или затвор формы.

Примените статическое давление:Очень медленно вращайте винт, чтобы создать заданное давление примернона кончике ствола, затем немедленно прекратите вращение винта.

Мониторинг падения давления:Запишите падение давления с помощью первичного датчика давления расплава в течение 5-минутного интервала.

Профиль здоровой системы:Давление расплава должно спадать медленно и асимптотически, сохраняя значительный процент от первоначального давления благодаря плотному прилеганию витков шнека к цилиндру.

Профиль деградированной системы:В изношенной системе расплав полимера легко проскальзывает назад через расширенные радиальные зазоры. Это приводит к быстрому, почти-вертикальному падению давления (часто с потерей давления).давления менее чем за 60 секунд).

Метод 3: Термодинамический тепловой баланс и анализ крутящего момента двигателя

Этот метод диагностики использует системы регистрации данных современных контроллеров ПЛК для анализа электрических и тепловых тенденций, определяя точную зону, где сконцентрирован износ.

Пошаговая--этапная процедура:

Зарегистрируйте крутящий момент двигателя и силу тока:Проанализируйте текущую нагрузку, потребляемую приводным двигателем экструдера. При расширении радиального зазора толщина пленки расплава полимера на скребках увеличивается, что существенно снижает вязкостное сопротивление, испытываемое винтом.

Если крутящий момент двигателя на указанной мощностикниже ваших исторических исходных данных, шнек недогружен из-за чрезмерной утечки материала.

Составьте карту баланса тепловой энергии:Отслеживайте рабочие циклы-контуров управления нагревом во всех зонах ствола.

Износ зоны подачи:Изношенные лопасти секции-транспортировки твердых частиц уменьшают рост осевого давления, что приводит к плохому предварительному-нагреву. Вы будете наблюдать высокие рабочие циклы-диапазона нагрева () в зонах 1 и 2.

Зона измерения износа:Если температура в конечных зонах постоянно превышает заданное значение, в то время как охлаждающие вентиляторы работают непрерывно, механическая энергия преобразуется в чрезмерное локализованное сдвиговое тепло из-за сильного обратного потока. Это прямо указывает на износ дозирующей секции.

Метод 4: Высоко-промышленная эндоскопия (микро-инвазивный визуальный осмотр)

Если требуется физическая проверка без извлечения всего узла винта, использование высокотемпературного-промышленного видеоэндоскопа позволяет членам группы технического обслуживания визуально осмотреть критически важные-изнашиваемые участки винта.

Пошаговая--этапная процедура:

Найдите порты доступа:Определите встроенные-отверстия доступа к процессам на вашем компьютере. Наиболее распространенные точки доступа включают в себя:

Вентиляционные порты экструдера или вакуумные купола(обычно располагается в зонах декомпрессии или дегазации).

Конец разгрузки ствола(доступен путем снятия узла матрицы или устройства смены сит во время плановой замены сит).

Наконечник форсунки(доступен на машинах для литья под давлением, если отодвинуть каретку и снять головку сопла во время нагрева).

Подготовьте эндоскоп:Убедитесь, что ваш промышленный эндоскоп оснащен шарнирным наконечником высокого-разрешения, жесткой термозащитой и источником света-высокой интенсивности. Зонд должен быть рассчитан на выдерживание температур не менеекдля кратких вставок.

Вставка и документ:Осторожно введите зонд в открытый порт. Сфокусируйте камеру на вершине витков винта.

Проанализируйте изображения:

Здоровые винты:Ищите острые,-четко выраженные углы с неповрежденными поверхностными покрытиями или азотированными слоями.

Изношенные винты:Проверьте, нет ли закругленных кромок скребка, микро-питаний вдоль нажимной стороны скребка, локальных сколов металла и глубоких царапин на внутренней стенке цилиндра.

Чтобы помочь специалистам по техническому обслуживанию выбрать оптимальный маршрут диагностики, в таблице ниже сравниваются четыре не-неразрушающих метода проверки износа винтов.

Установление четкого графика технического обслуживания экструдеров предотвращает внезапные сбои и поддерживает высокое качество продукции. Используйте этот оперативный контрольный список ежемесячно и ежеквартально, чтобы выявить износ до того, как он отразится на вашей прибыли.

Ежемесячные плановые проверки:

Конкретный вывод журнала:Запишите выходной вес () относительно скорости винта () для больших-тиражей продукта. Сравните с базовой кривой производительности вашей машины.

Просмотрите профили зон нагрева:Обратите внимание на процент электрической мощности нагревательных полос во всех зонах. Исследуйте любую зону, где полосы нагрева постоянно остаются на уровнемощность, пока системы охлаждения полностью активны.

Мониторинг стабильности давления напора:Убедитесь, что колебания давления напора не превышаютв установившихся-условиях эксплуатации.

Осмотрите магнитные решетки:Проверьте магниты загрузочного бункера на наличие ультра-мелких металлических частиц износа, которые могут указывать на контакт металла-с-металлом внутри ствола.

Ежеквартальные диагностические проверки:

Выполните испытание на снижение статического давления:Во время планового отключения или замены материала выполните 5-минутное испытание на удержание давления. Задокументируйте кривую спада для анализа тенденций профилактического обслуживания.

Проверьте работу не-обратного клапана:Для агрегатов для литья под давлением регистрируйте смещение положения удержания винта во время фазы удержания.

Проверьте нагрузку приводного двигателя:Сравните среднюю потребляемую мощность двигателя с историческими рекордами для тех же марок полимеров и производительности.

Осмотрите доступные зоны через вентиляционные порты:Вставьте высокотемпературный-эндоскоп через вентиляционные отверстия, чтобы проверить профили полета на предмет ранних признаков эрозии или точечной коррозии.

В JWELL мы понимаем, что поддержание максимальной эффективности экструзии требует точного машиностроения, надежной металлургии и надежной диагностики процесса. Являясь мировым лидером в производстве высокопроизводительных-линий для экструзии пластмасс, мы разрабатываем и производимвинты и биметаллические стволыРазработан для того, чтобы противостоять самым суровым условиям износа и коррозии.

Оптимизируйте свое производство с помощью инженерного опыта JWELL