降低螺杆机筒磨损、腐蚀,提高挤出率和使用寿命
摘要：在挤出过程中螺杆表面和机筒内壁表面受物料磨损和腐蚀的作用，二者间隙增大，降低了挤出速率,严重的影响了机器的使用寿命。本文主要介绍防止螺杆磨损、腐蚀的措施以及螺杆磨损腐蚀后的测量。
一．介绍
挤出机螺杆是在高温、强腐蚀、强磨损、大扭矩的条件下工作，螺杆表面和机筒内壁表面常常受到不同程度的磨损和腐蚀。螺杆、机筒磨损通常归咎为设计和制造不当，即(1)公差不适当；(2)螺杆内应力的释放而造成的弯曲；(3)螺杆机筒装配后不对中：(4)传动机构装配松弛。此外，在挤出过程中，物料对螺杆、机筒磨损和腐蚀也是很重要的。例如，PVC材料过热易降解，放出腐蚀性气体；玻璃纤维增强尼龙，除了有严重的磨损之外，还有强烈的化学腐蚀。这是因为玻璃纤维粘附有作为处理剂的有机硅，当加工温度超过一定温度时，邮寄硅分解，引起螺杆机筒表面的腐蚀。由此，螺杆和机筒之间隙增加，其漏流量提高，生产率降低。当δ/hs=15%时，而QL/QP=37%，螺杆就报费了。(δ～间隙，hs～均化段螺槽深度，QL～漏流量，QP～逆流量)。
二.挤出生产率损失的计算
螺杆的螺纹受磨损和腐蚀的影响，使生产率降低。最简单的测量方法是将新螺杆安装后，在稳定工作状态下，经常不断地记录下生产率、压力、熔体温度，螺秆转速、电压、电流等数据。把前后数据进行比较，会得到不同时期内生产率的变化。
螺杆磨损测量法 (图1)是用一标准规格的块料，其长度是够架在两螺纹之上．从螺杆另一侧的曝纹面上一直到架在两螺纹面上标准块科的外面。测出螺秆的径向磨损。把这些测量数据标在螺杆简图上，就可以观察出沿轴向的磨损，腐蚀状态。根据测量的数据．再用下式计算损失率。
式中:
A – 新螺杆与机筒间隙
B – 磨损后的螺杆与机筒之间的间隙
h – 计量段螺槽深度
新螺杆与机筒间隙A为：
A=（63.5-63.32）*1/2=0.089mm
磨损后螺杆与机筒间隙B为:
B=(63.5-62.94)*1/2=0.28mm
那么产量损失率为:
Q=(0.28-0.089)/3.81*100=5%
在这里把机筒内径看作不变的，实际上是要变化的。所以产量损失率应该还大些。
三.选用适当措施降低螺杆磨损和腐蚀
在塑料加工工业中，选用合理地装配结构和部件的加工精度；正确地设计螺杆结构形状以及采用新型材料和螺扦表面的处理是降低螺杆表面磨损，腐蚀，提高生产率的有效措施。
(1)合理地选用装配结梅和零部件的加工精度
精细地加工螺杆机筒等零部件，提高它们的精度，减少积累误差；采用合理的连接方式，把它们装配在一起。二者之同的间隙即不能太大，又不能太小，保持适当，防止研磨或降低生产率。我国螺秆与机筒之间隙值(毫米)推存如下表。
(2)正确地设计螺杆螺纹的结构形状
合理地设计螺纹的结构形状是降低磨损的有效方法之一。雷利阶梯型螺顶螺纹是在分析发生磨损原因的基础上设计出来的，是两种比较合适的螺纹结构。
雷利阶梯型支承面的螺纹构型是两个平行段(图2)，这两段的压力梯度是恒定的，压力分布呈三角型的，最大压力是在阶梯处。这种螺纹结构改进了螺纹的载料能力，并保证在间隙之间存有一层熔膜。例如，在直径为150mm的螺杆上，当螺顶宽度为20mill，螺纹间隙(h。)为0．15mm时，最佳螺纹参数范围为h1／h0=1．8及B1／B。=2．5。如果聚合物的幂定律常数η=25KNSm／m2和n=0．25，螺秆转速为l00转／分时，每偏心0．01mm，作用在螺杆的一个螺距上的还原力将为3．9KN。
在锥型螺顶结构(图3)螺杆处，熔科沿切线方向流动。螺纹的刮料动作不会破坏熔科膜。例如，对于螺纹宽度为20ram和间隙为0．15mm螺杆来说，最佳的螺顶构型是h／h0=2．2和B／B。=5。当螺汗转速为100转／分时，在偏心为0．0lmm时，作用在每个螺距上的还原力为3．8KN。
( a )锥型螺顶及压力分布
( b )锥型螺顶螺纹的螺杆
(3)螺杆表面进行合理地处理
选用表面硬度高，抗腐蚀能力强的螺杆和机筒是减轻磨损、腐蚀，提高生产率 ，增长使用寿命的重要途径。因此要选用比较好 的钢材来制造或螺杆表面进行处理。例如合金钢，经氮化处理 ( 图 4)后，综合性能较好，故使用较广泛。 除了对螺汗进行镀铬或氮化处理外，还可以在螺杆表面进行喷涂合金。通常采用下列几种方法。
①等离子喷射弧法
螺杆表面的涂层通常是以铬和镍为基础的合金。这种方浅是将涂料喷射在旋转螺杆的表面上，螺杆表面在电弧的作用下熔融并与涂料相互熔接形成牢固的涂层。涂层结构密实、强高，耐腐蚀。它的厚度大约为2．54～3．175mm这种方法主要将涂料喷涂在螺杆纹梭面上。
②爆燎喷抢法
爆燃喷射技术（图6）是借助于输入的氧一乙炔气体的爆燃，使合金粉沫熔融。熔融后的台金粉沫，在高速度(大约为762米/秒)的作用下，喷射在螺杆表面，并且牢固地粘接在螺杆表面，形成涂层，涂层厚度通常为0.10mm。
据介绍，使用这种处理后的螺扦加工由二氧化钛填充的LLDPE物料时，可用三
年。加工填有较高填料的PVC地砖时，螺杆使用寿命最少一年。
③离子注入法
离子注入法(图7)
是由真空腔内产生高能量的离子束，把氮离子或者台金粉沫喷射到以时速旋转的螺杆表面上。表面光滑，无剩落，改善了螺杆的耐磨、耐腐蚀的能力。
