خوردگی و ساییدگی سیلندر و مارپیچ (ماردون)

ساییدگی سیلندر و مارپیچ ؛ سایش فیدر و سیلندر یک مسئله جدی برای بخشهای تعمیر و نگهداری و مهندسی در قالب های اکستروژن و تزریق است و به راستی سایش بیش از حد در یک واحد پلاستیکی مشکلات زیادی را در عملکرد ایجاد می کند که به طور طبیعی بر هزینه و کیفیت کلی تأثیر می گذارد.

وس هابسون و مایک روتکوفسکه از شرکت شیمیایی داو در مقاله ای که در فوریه 2018 در شماره پلاستیک فناوری پلاستیک منتشر شد ، نیاز به داده های پایه و روش های نظارت بر سایش را برای جلوگیری از ضرر بیش از حد در بهره وری از اکسترودر را نشان دادند.

هابسون و روتكوفسكه كار فوق العاده ای را انجام دادند كه نشان می داد چگونه می توان با پایش مسائل مربوط به كیفیت و عملکرد اکسترودر، سایش اضافی پیچ را تشخیص داد. اکنون ایده ای از آنچه اکسترودرهای ما از نظر پردازنده به ما می گویند داریم،

گام بعدی این است که ببینیم چه اتفاقی برای پیچ می افتد و در مورد آن چه می توان کرد. در این مقاله ما نحوه تاثیر سایش پیچ بر کیفیت مذاب و مقرون به صرفه بودن بازسازی و جایگزینی تجهیزات فرسوده را بررسی خواهیم کرد.

سایش پیچ در ناحیه ی مربوط به ناحیه ی خوراک در قالب اکستروژن و تزریق مشابه است. بیشتر سایش در نواحی دارای فشار بالا-به ویژه در قسمت انتقال و چند دور آخر مارپیچ رخ می دهد. پردازنده ها و تأمین کنندگان معمولاً نظریه می دهند که سایش در این مناطق ناشی از تماس فلز به فلز بین پره ی مارپیچ و بشکه است، به دلیل خم شدن پیچ در زیر این فشارهای زیاد. این نظریه بعید است زیرا فشار داخلی به طور کلی در سراسر پیچ یکسان است.

یک دیفرانسیل فشار برای تولید نیرویی که پیچ را منحرف می کند مورد نیاز است. تماس فلز با فلز ممکن است رخ دهد، اما این نتیجه شرایط مکانیکی است و علامتی از مشکلات بالقوه بزرگتر است: عدم هم ترازی، خرابی گیربکس، پیچ خم شده، سیلندر خم شده، پایه نامناسب و غیره. آزمایش سایش در بسیاری از صنایع نشان می دهد که افزایش فشار و دما منجر به افزایش اصطکاک می شود.

از آنجا که بخش انتقال و چند دور آخر بخش اندازه گیری معمولاً بیشترین فشار و درجه حرارت را تجربه می کنند، می توان پیش بینی کرد که در اینجا قسمت عمده ای از سایش رخ می دهد. این امر پس از بازرسی و بازسازی هزاران پیچ به صورت تجربی درست می شود.

مانند سایش نواحی پره مارپیچ، سایش عمق کانال نیز معمولاً در این مناطق با فشار زیاد شدیدتر است. سایش در قسمت جلو پره اکسترودر در مقابل طرف عقب بسیار شدید است. شدت سایش عمق کانال مارپیچ نیز بسیار تحت تأثیر نوع رزین در حال فرایند وابسته است.

هنگام فرایند پرکننده های ساینده ، مانند الیاف شیشه یا کربنات کلسیم، ممکن است در قسمت تغذیه ساییدگی شدید مشاهده شود زیرا فشار توسط پره جلویی مارپیچ ایجاد می شود، با روغن کاری محدود توسط روان کننده ها، مقدار پرکننده موجود و شکل ذرات بر شدت سایش تأثیر می گذارد.

ذرات بزرگتر با گوشه های تیز بیشتر از ذرات کوچکتر و گرد تر منجر به ایجاد ساییدگی می شوند. متأسفانه، خواص فیزیکی مورد نظر قطعه قالب گیری شده، پرکننده را برای استفاده تعیین می کند. از آنجا که سایش در قسمت انتقال مواد جامد پیچ سریعتر (با پرکننده ها) انجام می شود، معمول است که پرکننده ها را در پایین دست اضافه کنید که پلیمر قبلاً ذوب شده است تا روانکاری بهتر انجام شود.

سایش پیچ به طور کلی یک فرآیند آهسته است که تا زمانی که عملکرد به شدت کاهش نیافته نیاز نیست مورد توجه قرار گیرد. سایش جزئی تأثیر چندانی بر عملکرد کلی نخواهد داشت، زیرا پارامترهای دستگاه را می توان برای حفظ بهره وری تنظیم کرد.

هنگامی که فاصله شعاعی بین پره های پیچ و دیواره سیلندر افزایش می یابد، جریان نشت اجتناب ناپذیر است. اپراتور به طور معمول شاهد کاهش توان و افزایش دمای مذاب خواهد بود که باعث می شود دور در دقیقه و مصرف انرژی بیشتر حفظ شود تا میزان مطلوب حفظ شود.

بدیهی است که مقدار فاصله ی شعاعی بین پره و سیلندر، یک متغیر کلیدی در محاسبات جریان خروجی است. یک “قاعده کلی” می گوید زمانی که فاصله پره از سیلندر، چهار برابر حالت اولیه شود را نقطه ای برای تعویض پیچ می دانند، اما مهم است که ویسکوزیته رزین فرایند شده را در نظر بگیریم. این قوانین کلی باید فقط به عنوان دستورالعمل مورد توجه قرار گیرد.

از سایر عوامل موثر در ساییدگی سیلندر و مارپیچ شامل موارد زیر می­شود:

• ناخالصی یا پلیسه­های موجود در مواد اولیه ورودی به اکسترودر که منجر به ایجاد سایش در اکسترودر می­شود.
• وجود مواد پرکننده در پلیمر منجر به ایجاد سایش زیادی در مارپیچ و سیلندر می­گردد.
• فرایند پلیمری مانند PVC، منجر به تولید موادی مانند اسید HCl و … می­شود که منجر به ساییدگی شدید در سیستم می­شود.
• افزایش دما و فشار در سیستم اکسترودری منجر به ایجاد سایش در سیلندر و مارپیچ می­گردد.

روش های جلوگیری از خوردگی در سیلندر و مارپیچ در ادامه ارائه گردیده است:

• نیتراته کردن
• روش بای متالیک
• عملیات حرارتی برای سختکاری

 

با توجه به اینکه گروه مهندسی و ماشین سازی کشاورز با سابقه و تجربه بالایی که در این زمینه و صنعت پلیمری دارد سیلندر مارپیچ هایی که طراحی و ساخته شده با توجه به تمامی نکات بالا می باشد و رضایت مشتری افتخار ماست.

به امید موفقیت برای تمام عزیزان

گروه مهندسی و ماشین سازی کشاورز