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注塑機螺桿表面處理技術和影響螺桿使用壽命的因素(一)


我們已多次強調:螺桿機筒是注塑機的最關鍵、最靈魂的部件,在注塑加工生產中,塑膠原料由尾部進入注塑機機筒,螺桿在機筒中告訴轉動,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,使產品質量下降,同時生產率降低、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,據北美1986年的統計數據,螺桿失效損失超過25億美金。在中國雖沒有相應的統計資料,但是,據統計中國注塑機銷售額超過200億元，繼續穩居世界第一。可以設想螺桿失效將導致巨大的經濟損失。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。

1. 螺桿失效機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。

1.2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,對螺桿產生切削作用導致材料損失,見圖1。


此外,塑料和填料在高溫下塑化時常常分解出腐蝕性介質,會對螺桿表面金屬產生腐蝕,腐蝕產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。

1.3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

(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)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。