螺杆的高效挤出及其寿命延长办法研究

摘要：随着行业大型冰箱片材挤出机不断发展，节能、高效挤出技术不断更新，设备能耗、效率已经完全更新至一个新台阶，挤出机效率已达：1000～1500kg/h。制造产能日益提升，需求不断增长，对挤出机的稳定性依赖越来越高，结合目前设备的现状，挤出机关键元件：螺杆，其稳定性需重点关注，故对螺杆挤出稳定性、寿命延长办法进行研究分析。

关键词：片材挤出机；高产量；螺杆；稳定性；寿命延长；

0引言

随着制造产能需求的不断提升，高产量挤出机的应用已成为行业首选。螺杆是挤出机的核心部件之一，如螺杆运行不稳定的，整个机台就处于低效、低品质状态。结合数据分析，目前螺杆的寿命普遍2～3年，在寿命期后，螺杆不稳定，直接造成挤出效率大幅下降、产品品质无法保证、人工操作机台劳动强度大幅增加， 故如何提高效率、延长螺杆寿命？已成为挤出设备设备管理、结构设计上的关键课题。

1螺杆的基本结构简介

第一段是加料段，也称为输送段，具有等距等深的螺杆设计。第二段是熔融段，这里的螺杆是等距不等深，以适应物料物态的变化。第三段是熔体输送段，也称为计量段，其设计再次是等距等深，但螺槽深度比加料段浅，如下图：

2螺杆故障分析

2.1故障展示，如下图：

（1）加料段机筒磨损；（2）加料段螺杆螺棱磨损；（3）熔化段螺杆碳化；（4）熔化段、输送螺棱崩裂

2.2结合螺杆结构进行受力分析：

加料段：材料未熔化，机筒摩擦力、螺杆推力均较大，该区域易磨损

熔融段：材料逐渐熔化，螺杆槽深由深到浅，材料进入流体状态，阻力较小，螺杆磨损速度较下料慢

熔体输送段：材料已完全塑化，需均匀流动，机械不易磨损

2.3结合生产分析，原因如下：

① 螺杆闭环控制不稳定，压力、转速波动

②螺杆吃料区域不稳定，料粒不均匀

③螺杆温控不稳定，材料融化不均匀，造成稳定性低

④螺杆材料强度不足，使用过程造成快速磨损

④原材料差异大，材料内部熔体状态差异大，造成稳定性低

⑤人为调试经验不足，运行过程中随意调试

3结合故障展示及原因分析，特进行研究分析

3.1现场生产稳定性调研

结合3年的设备数据、工艺调试过程调研评估总结如下：

3.2原材料差异调研

3.2.1挤出板材类型配比材料差异：

箱板：原料30%、回收料70%混合，原料颗粒均匀，混合后整体较均匀，螺杆稳定性高，挤出产量高

门板：回收料100%，材料颗粒不均匀，螺杆挤出稳定性较低，挤出产量低

3.2.2HIPS原料特性的差异

通过12个月的调查研究总结：赛科品牌材料挤出稳定性强，温控波动影响较小，挤出产量高；INEOS 品牌材料较赛科品牌稳定性相对较低，受材料颗粒均匀性存在一定波动，挤出产量箱门板差异较大；KUNHO品牌材料稳定性差，受温控影响极大，波动大，无法实现高效挤出

4改善办法

4.1工艺调试稳定性指导如下：

①固化稳定调整步骤，确保指导温度确保在：180～220之间

②匹配原材料特性，固化工艺温度参数，不允许调整超差范围，如下：

③固化材料品牌，不允许交叉使用

④定期检测工艺温度偏差，及时校准

4.2设备管理手段提升

①定期校准检测硬件，确保检测可靠

②确保冷却水路畅通、冷却风机运行正常，保证工艺温控偏差≤±5%

③结合设备维保，定期对大型硬件：电机、波箱，进行检测，确保硬件正常

4.3结构设计改善

①增加冷水水路管径由φ12mm增加至φ16mm，提升1～3区的快速温控能力

②采用永磁同步电机替代直流电机，改善输出稳定性

③螺杆易磨损区域采用高强度双金属合金材料制作，增加结构强度

5、总结

通过上述研究分析可知，挤出稳定性受温控、材料变动影响比较大，同时螺杆的寿命与挤出稳定性成正比，结合上述改善后，通过12个月的验证时间，目前公司普通φ130螺杆均已达850kg/h，新型挤板机已达1100kg/h，稳居行业前列，新高强度双金属材料应用将对螺杆寿命将会有进一步提升。

6结语

通过此次现场测试、数据分析总结可知，高效挤出需稳定的工艺调试、材料及硬件功能，减少材料变更、固化准确的工艺参数、定期检测硬件功能是保证高效挤出的关键条件，在结构设计上，应用行业新型耐高温、高强度金属材料对挤出寿命提升是最直接的办法。

参考文献：

[1]  塑料挤出成型（第四版）

[2]  塑料材料与配方（第四版）

[3] 塑料工业手册.热固性塑料加工工艺与设备