螺杆材质和表面处理方法对质量的影响

  • 发布日期:2016-07-28
  • 摘要:
    在粉煤灰微珠填充PVC树脂混合料(以下简称混合料)挤出加工。粉煤灰微珠填充PVC树脂混合料的加工对挤出机螺杆会造成严重的磨损。从已磨损的螺杆外观看,螺棱已经圆滑,螺槽表面有众多的微细磨痕,其磨痕明显程度是沿螺杆长度方向从输送段到均化段逐渐加大,最严重处为3-9螺纹之间,即压缩段和邻近的部分均化段。去磨损最为严重的一段螺杆,用扫描电镜拍取照片观察:从磨损的形状及走向看,是由物料中带棱角的填料颗粒相对于杆面滑动造成的;从沟槽的粗细、深浅和工作状况条件判断,是属于低应力磨粒磨损产生的划伤;螺杆表面有许多凹坑,其周围还有碎片断裂剥落的痕迹,估计是腐蚀作用所致。上述观察和分析表明,螺杆被磨损有两方面的作用,一种是磨粒磨损,另一种是腐蚀作用,腐蚀作用加剧了磨损。
     
     
    本研究工作试图从混合料中原材料技术要求和螺杆材质选择及表面处理两个方面与螺杆被磨损切实可行的办法,供使用粉煤灰微珠作为塑料制品填充剂时解决加工设备耐磨、腐蚀问题参考。
     
    粉煤灰微珠粒径及含珠量对螺杆磨损的影响
     
    磨粒的粒径大小、几何形状和硬度对金属材料的磨损起着重要的影响。当金属材料和磨粒的种类不变时,就磨粒的尺寸来说,存在一个临界尺寸,低于这个临界尺寸的磨粒,其粒径大小对磨损的影响明显,而超过这个临界尺寸时,磨损速率变缓或达到稳定状态。
     
    磨粒的几何形状分为球形,棱角形和尖角型,各种形状与标准圆球的偏离程度可用其表面积与相同体积圆球的表面积之比来表示,该比称之为球度系数X。
     
    磨粒磨损中,磨粒往往被堪称一个硬度计的 丫头或金属切削工具的刀尖。X<<1时,磨粒锐利,较小符合就能使磨粒较钝,即X≈1,甚至X=1,则在同样负荷下只能使金属材料表面发生弹性变形,对金属的磨损就轻得多了。
     
    1. 实验设备和方法
     
    设备:ф16mm自制式挤出机,L/D=18:1,转速146-150转、分,机筒材质为45#钢内表面渗硼处理,螺杆为两段组合式,杆部材质为38CrMoAl合金钢,表面经离子氮化处理。本文所指杆头系螺杆有效长度的1/3部分,即均化段和部分压缩段(根据实际观察磨损较严重部分)。
     
    原料:粉煤微珠分别由株洲电厂和永安电厂的粉煤中分选而得;其他原材料为常规要求。
     
    配方:PVC树脂100;粉煤灰微珠100;三盐基性硫酸铅5;硬脂酸铅1;硬脂酸钡1;硬脂酸1.
     
    实验方法:将按上述配方在常规混合设备中混合均匀的混合料;加入上述挤出机中。在通常PVC树脂的加工条件下,挤出混合料,测定螺杆头在通过一定重量物料前后重量变化值。
     
    2.实验结果
     
    粉煤灰微珠含珠量(球形颗粒含量)及粒径对螺杆磨损大小的影响见表1及表2.

    粉煤灰微珠粒径不同对螺杆杆头磨损的影响

     实验结果表明,粒径相似的粉煤微珠,含珠量相似的粉煤微珠,粒径越大,对螺杆的磨损亦越大。这种影响变化趋势无论株洲电厂的粉煤微珠(ZD系列),还是永安电厂的粉煤灰微珠(KY系列)都是相同的。因此为了减轻粉煤微珠对填充PVC树脂挤出加工时对设备的磨损,所用粉煤灰微珠的含珠量越高越好,粒径越小越好。

     

    目前我国粉煤灰分选工艺大致有干法湿法两大类。各科研单位的研究成果及小批量生产的实践表明,经过分选的粉煤灰微珠,含珠量可以达到90%以上,但考虑分选成本和对球形、非球形颗粒分辨技术水平限制,对用于塑料填充的粉煤灰微珠的含珠量不宜提出更高的要求。

     

    综上所述,结合粉煤灰含珠量和粒径对填充PVC树脂力学性能的影响实验结果,用于填充PVC树脂挤出成型加工的粉煤灰微珠其含珠量应高于90%,其粒径小于38μm,即400目筛全部通过。

     
     
     


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