Příčiny náhlého zlomení šneku během provozu extrudéru granulátoru WPC

Příčiny náhlého zlomení šneku během provozu extrudéru granulátoru WPC

Příčiny náhlé zlomeniny během provozu paralelního dvoušroubového závitového bloku (kompresní blok/přepravní blok)

Granulační extrudér Yongte WPC je vybaven paralelním dvoušnekovým extrudérem, ve kterém se šneky skládají z centrální hřídele a modulárních závitových bloků. Zvolené materiály závitového bloku jsou WR4 nebo WR7, které poskytují vynikající odolnost proti opotřebení a korozi; v souladu s tím šrouby vykazují vynikající trvanlivost za těchto provozních podmínek. Během výroby jsou však závitové bloky nepřetržitě vystaveny kombinovanému namáhání ve smyku, tlaku a tření. Pokud se v těchto procesech vyskytne jakákoliv abnormalita, může to způsobit náhlou poruchu lomu v blocích se závitem, což přímo způsobí zastavení výrobní linky a má za následek značné ztráty v důsledku prostojů a náklady na údržbu pro podnik. Následující části systematicky analyzují potenciální příčiny náhlých lomových poruch v závitových blocích paralelních dvoušnekových extruderů.

Lom komponentů se závitem paralelního dvoušnekového extrudéru WPC granulátoru představuje režim křehkého lomu; zřídka je způsobena jediným faktorem, jako je okamžité přetížení, ale spíše je výsledkem kombinovaných účinků defektů materiálu, koncentrace napětí a provozních rázových zatížení. Tyto příčiny lze rozdělit do čtyř hlavních kategorií: samotný materiál, procesy obrábění a montáže, výrobní a provozní podmínky a poruchy zařízení.

Rozdíly: Lom typicky zahrnuje fragmentované kusy s křehkým lomovým povrchem a bez významné plastické deformace; opotřebení se projevuje postupným ztenčováním; torzní selhání je obvykle způsobeno překročením dovoleného limitu krouticího momentu pro šroub.

1、Materiály a vady tepelného zpracování

1. Tepelné zpracování selhalo

 Nitridovaná vrstva je příliš silná, což má za následek vysokou křehkost; základní materiál postrádá dostatečné temperování a zanechává zbytková vnitřní pnutí; při vystavení provoznímu teplu se tato napětí uvolňují, což vede k přímému lomu;

 Trhlina po kalení: Během procesu kalení polotovaru byly vytvořeny mikrotrhliny; tyto trhliny nebyly zjištěny při tovární kontrole, ale během provozu se rozšířily, což vedlo k okamžitému lomu.

2. Surovinové vměstky, pórovitost nebo dutiny: Vnitřní vměstky nebo smršťovací dutiny v kovaných nebo litých dílech představují přirozené vady. Za normálních provozních podmínek se napětí koncentruje v těchto místech defektu; jakékoli kolísání může způsobit, že tyto defekty okamžitě prasknou.

3. Nesprávný výběr materiálu: s běžnou nitridovanou ocelí bylo omylem použito složení s vysokým obsahem plniva (sklolaminát, uhličitan vápenatý, saze); na ocel zpracovávanou za tepla bez molybdenu byl aplikován přípravek s vysokou odolností proti korozi, což vedlo k erozi podkladu a tvorbě mikrotrhlin.

Granulační extrudér Yongte WPC je vybaven vysoce kvalitním šnekem a válcem, takže se nepoškodí kvůli vadám materiálů a tepelného zpracování. náš šnekový materiál je WR4, WR4 je vysoce výkonný slitinový materiál odolný proti opotřebení, který se používá hlavně při výrobě klíčových součástí průmyslových zařízení, zejména ve dvoušnekových extruderech, míchacích komponentech a dalších oblastech. Kromě toho může WR4 dále posílit povrchové vlastnosti prostřednictvím povrchové nitridace nebo procesu nástřiku karbidu wolframu, aby se vytvořila vrstva odolná proti opotřebení o tloušťce 0,1 ~ 0,3 mm s tvrdostí až HV1200 ~ 1500, která je vhodná pro zpracování surovin obsahujících plniva s vysokou tvrdostí (jako je křemenný prášek a kovový prášek).

2、Mechanická montáž a analýza strukturálního napětí

1. Nadměrné axiální předpětí: Závitový blok je zajištěn pojistnou maticí; pokud je předpětí nastaveno příliš vysoko, je závitový blok vystaven trvalému vysokému statickému tlaku; při zahřívání se na tuto podmínku překrývá efekt tepelné roztažnosti, což způsobuje, že vnitřní tlakové napětí překročí mez lomu materiálu.

Axiální vůle mezi dvěma šrouby je kritická: pokud je vůle příliš malá, šrouby se vlivem tepla roztáhnou, což způsobí stlačení a zlomení koncových ploch závitových bloků.

2. Koncentrace napětí klínové drážky/vnitřního otvoru: Ostré rohy nebo příliš malá zaoblení perové drážky vnitřního otvoru tvoří body koncentrace napětí; příliš těsné uložení klíče může způsobit mikrotrhlinky v zářezu klínové drážky, které se pak dále šíří.

3. Závitový spojovací povrch je nerovný nebo obsahuje cizí předměty; koncový povrch může mít otřepy, železné třísky nebo zbytky materiálu; po montáži dochází k místnímu bodovému kontaktu na koncovém povrchu, což má za následek lokalizovaný vysoký tlak během provozu, což může vést k praskání v kontaktních bodech.

4. Špatné vyrovnání šroubů (nekruhovitost mezi dvěma šrouby); opotřebení spojky nebo ložiskové skříně; nadměrná odchylka souososti mezi dvěma paralelními šrouby; závitové bloky jsou vystaveny periodickému střídavému namáhání v ohybu, což vede k únavovému lomu.

3、 Náraz provozních podmínek procesu (zlom spouštějící okamžité zatížení)

1. Studený start / Tvrdý start vyvolaný zablokováním materiálu: Jak se materiál uvnitř hlavně ochlazuje a tuhne, šroub je násilně spuštěn, což má za následek okamžitý točivý moment, který daleko převyšuje jmenovitý krouticí moment; to generuje obrovské nárazové zatížení, které přímo zlomí šroubový blok – nejběžnější scénář nehody, se kterým se na místě setkáváme.

2. Cizí předměty vnikající do hlavně (např. předměty z tvrdého kovu); nuts, gaskets, screw shavings, or metal tools falling into the hopper and becoming lodged between the threaded block and the barrel, generating a transient compressive impact.

3. Lokální přehřátí a náhlé změny tepelného namáhání: lokální teplota prudce stoupá a poté rychle klesá; toto střídavé tepelné cyklování vyvolává trhliny způsobené tepelným šokem; zejména u nitridovaných součástí je jejich odolnost proti tepelnému šoku nízká.

4. Nadměrné plnění materiálem nebo náhlé změny tlaku, prudké zvýšení rychlosti posuvu nebo zablokovaný výfukový otvor mohou způsobit okamžitý skok v tlaku v hlavě a vystavit závitový blok významným obvodovým a axiálním silám.

4、Akumulace únavového poškození (již existující skryté praskliny, náhlý nástup)

Závitová součást je vystavena střídavému točivému momentu a střídavému namáhání po delší dobu, což způsobuje postupné šíření mikrotrhlin na jejím povrchu; tato poškození nejsou viditelná pouhým okem. Když však trhliny dosáhnou kritické velikosti, náhle se rozšíří bez jakéhokoli předchozího varování, což vyvolává dojem „náhleho selhání“.

Rychlá metoda kontroly na místě (vizuální kontrola povrchu lomu)

· Lomová plocha vykazuje staré trhliny a skořepinový vzor: únavový lom (vyplývající z dlouhodobého střídavého namáhání, nikoli z okamžitého nárazu).

· Ploché a světlé průřezy s křehkými zrny: křehkost / praskání v nitridované vrstvě způsobená tepelným zpracováním

· Lomová plocha vykazuje tlakovou deformaci a kovové škrábance; zlomenina způsobená nárazem cizího předmětu.

· Zlom vzniká v místě klínové drážky vnitřní díry: koncentrace napětí klínové drážky

Odpovídající preventivní opatření

1. Kontrola nákupu materiálu: provádět nedestruktivní zkoušky a zkoušky tvrdosti na výkovcích; ověřovat zprávy o kvalifikaci materiálu; řídit hloubku nitridační vrstvy pro nitridované součásti, aby se zabránilo tvorbě křehkých nitridovaných vrstev.

2. Montáž: Přísně kontrolujte axiální předpětí a ověřte souosost šroubu; důkladně očistěte koncovou plochu a zaoblete hrany schůdků.

3. Provozní postup: Nespouštějte chladič násilím; před spuštěním pohonu zajistěte dostatečné zahřátí zablokovaného materiálu, aby došlo k jeho roztavení; nainstalujte magnet násypky pro odstranění železa.

4. Denní kontrola: Sledujte kolísání točivého momentu a tlaku hlavní jednotky; provádějte pravidelné kontroly axiálních ložisek, abyste zabránili axiálnímu posunutí.