东莞华鸿挤出机螺杆的修复工艺研究.doc

东莞华鸿:挤出机螺杆修复工艺研究

  挤出机是塑料制品加工最常见设备之一。挤出成型有着生产过程连续、 生产效率高、 应用广泛（如生产片材、 管材、 异型材、 电线、 电缆等）、 投资少收效快等特点。因为操作不妥、 塑胶原料腐蚀性以及使用时间过长等原因, 挤出机螺杆常常会被磨损, 而不能正常工作, 所以怎样修复挤出机螺杆是值得我们了解和学习。
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一．挤出机螺杆结构
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  挤出机螺杆通常分为三段, 如图1 所表示. 其中: L1段为加料段, 由料斗加人物料靠此段向前输送, 并开始被压实; L2段为压缩段, 物料在此段继续被压实, 并向熔融状态转变; L 3为场化段, 物料在此呈粘流态.。
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 通常挤出机螺杆螺槽深度h是个改变量, 但加料段深度通常为常量, 用h1表示, 场化段也是常量, 用h3表示;压缩螺槽深度h2则是改变, 用以完成从h1到h3过渡.因为挤出机有一个压缩比, 所以h1须大于h3。
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二.挤出机螺杆损坏类型
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1.扭断损坏
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  挤出机螺杆被扭断, 通常是由违规操作或设备控制、 安全系统失灵造成, 因为螺杆加料深度h,大于其它段, 所以此段挤出机螺杆扭转强度最低, 所以扭断通常发生在加料段.
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2磨损损坏
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  因为机械磨擦作用, 螺杆使用一定年限后, 其表面会磨损, 通常L3段压力最高, 所以磨损也最严重.螺杆磨损后设备效率会下降, 严重时甚至无法工作.
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三.扭断挤出机螺杆修复
1.扭断挤出机螺杆修复
  扭断挤出机螺杆修复通常采取焊接方法, 修复工艺是:
I)设置挤出机螺杆断裂位置两端面定位孔, 并将断面加工成U型坡口.焊接中最轻易出毛
病之一就是焊口错位, 如发生完成焊接后将无法校正.为确保焊接后扭断两螺杆同一轴线
必需在这两段上分别设置定位孔, 以定位销轴来确保焊口两侧两螺杆同心度.同时为确保焊口有足够强度, 又合适降低焊接量, 需把焊接两断面加工成U型坡口.如图2所表示.

U型坡口和定位孔在车床上加工而成, 扭断两断面各车出半个U型槽坡口和一定位孔, 定位孔尺寸一定要正确, 定位销轴是连接两扭断螺杆, 定位孔和定位销轴配合一定要紧密, 定位孔必需和螺杆表面同一轴线.
图中d为定位销轴直径, 通常为挤出机螺杆直径1/6, 即d=D/6,D, 为定位孔直径, 名义尺寸与定位轴相同, 即Dl=d.其制造精度为H7和h7.L为定位稍轴长度, 取L=4d.Ll为定位孔装配长度, 取L1=L十2mm, 单边定位孔深为L1/2.
2)装配.装配时两段扭断螺杆用定位销轴连接在一起, 两段螺杆中间要留2mm间隙, 装配时因有定位销轴, 所以断面不会错位, 但要注意两段螺杆表面尽可能同一轴线.另外尤其要注意是断口处螺旋槽连续性, 要仔细测量焊口处螺距, 如螺距不对, 要顺时针或逆时针转动其中一段螺杆, 直至螺距达成正确值, 为下一步焊接作好准备.
3)焊接.挤出机螺杆材料通常为合金结构钢, 所以对焊接要求比较严格, 对焊条要求通常是:一是焊缝金属要有足够高机械性能, 即足够高强度、 塑性和冲击值;二是不产生淬硬组织、 冷裂缝和结晶裂缝(热裂缝)等缺点, 并能降低焊缝部位内应力, 以降低近缝区冷裂缝产生;三是含有与基础金属相同热处理性能.当焊件进行热处理时, 可确保焊缝与基础金属机械性能基础一致.不一样合金元素对焊缝性能影响是不一样, 通常常见合金元素可使金属强度提升, 但几乎都会降低金属塑性.适量硅、 锰、 铜、 铝不仅能够提升金属强度, 而且延伸率降低较少.钥能显著提升强度, 但塑性降低也较显著, 铬、 钨、 铝、 钒、 铝和硼等元素对提升金属耐热性含有很好效果.钦、 妮、 钒、 铝等元素可强烈地细化晶粒, 为了得到综合性能优良焊缝金属, 故焊条或焊丝多采取多元素合金材料.
因为挤出机螺杆工作温度校高, 所以通常要求挤出机螺杆有较高持久强度、 抗蠕变能力、 抗氧化能力和较高硬度, 所以螺杆材料对焊接热循环要求较严格.假如规范选择不妥, 近焊区可能发生淬硬组织现象, 严重时会造成产生冷裂缝.焊接工序:①预热:局部加热装配好焊接部位, 加热温度控制在300'C-350'C;②打底焊:用直流反极性焊接, 焊条用似.5一3.2mm, 依据U型尺寸选择;③首次校正:校正过大弯曲量;④加热:再继续加热至4000C;⑤焊接:焊条选择可比打底焊时大一档, 焊接过程中要保持预热温度, 为了改善焊接热循环过程, 采取多层焊, 但两条焊缝之间要合适保持一段时间第一道焊道还未冷却到马氏体转变温度以前, 就在上面进行第二道焊道焊接, 如间隔时间过短, 焊缝区和近焊区就会产生过热和软化.另外焊缝不能有气孔夹渣, 且要饱满, 螺旋部份按螺旋走向补, 还要留出一定机械加工量;⑥回火、 保温:焊接以后冷却至3500C, 然后再加热至6400C左右, 保持一段时间后缓慢冷却至室温.
4)校正.校正前先要测量螺杆径向弯曲量, 事弯曲量较大, 可先用压力机进行粗较, 然后再测量螺杆径向跳动量.测量可在车床上进行, L:段轴端以车床卡盘卡住, 另一端用尾座顶住轴顶尖孔, 用百分表测量螺杆弯曲度.在进行测量时, 车床要挂好与螺杆螺距相同螺距, 然后挂上慢档在焊口左右反复测量, 记下最大值和所在位置, 并做上标识.
螺杆校正在压力机上进行.用v型铁在压力机上架好螺杆, 先用百分表测一下焊缝周围相对高度, 然后用压力机仔细地校正, 因螺杆有弹性, 所以校正压力要从小到大逐步增加, 反复测量, 通常校正到跳动量小于0.2mm即可.校正后用铜棒反复轻击焊口周围, 以释放部分焊接与校正应力.
5)车床加工.校正后螺杆可在车床上加工修理.车削加工时, 可先车螺杆焊接部分外表面, 进而再车螺旋槽, 车削用量要小部分.车床加工后, 螺杆修复工作就算完成了.
2磨损挤出机螺杆修复
磨损螺杆磨损段通常在L3段, 其修复工艺较简单, 根据修理扭断螺杆焊接工艺, 对L3段进行螺旋槽表面补填料焊接即可.如焊接段较长, 一次加热不轻易, 可分段加热焊接.因焊接部位靠近机端, 且焊接量较少, 其变形较小, 通常不需要校正.
四.注意事项
1)焊接前定位装配很关键, 定位销轴和定位孔加工精度要确保, 焊口绝不能错位.
2)焊接工艺必需严格实施, 以预防出现焊接裂纹.
3)焊后校正要细心, 不能怕麻烦, 要反复校正, 一定要达成要求范围内再进行车削加工, 不然不能确保修复质量.