东莞市华鸿塑料机械厂

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注塑机螺杆表面处理技术和影响螺杆使用寿命的因素(一)


我们已多次强调:螺杆机筒是注塑机的最关键、最灵魂的部件,在注塑加工生产中,塑胶原料由尾部进入注塑机机筒,螺杆在机筒中告诉转动,将塑料颗粒及其填料挤压推进,在前进中混合塑化,由螺杆头部注入模腔。这时，机筒和螺杆承受一定的高温高压不同的塑料，注塑机螺杆的工作温度也不同。


螺杆机筒多因磨损造成间隙过大不能正常挤、注而报废。磨损加大螺棱机筒间的间隙这导致降低熔融速率及泵出能力造成物料温度不均匀及压力波动,使产品质量下降,同时生产率降低、能耗增加。相对机筒来说,螺杆更易于损坏失效。


螺杆失效引起的损失是惊人的,据北美1986年的统计数据,螺杆失效损失超过25亿美金。在中国虽没有相应的统计资料,但是,据统计中国注塑机销售额超过200亿元，继续稳居世界第一。可以设想螺杆失效将导致巨大的经济损失。尤其是近年来,随塑料制品性能的提高和种类的增加,螺杆工作环境更为恶劣,除高硬度填料的使用导致磨损加剧外,还存在不同程度的腐蚀现象,因此,如何提高螺杆的寿命,是当前螺杆选材及热处理、表面处理的一个重要课题。

1. 螺杆失效机理及影响使用寿命的因素

1.1螺杆工作条件


注射螺杆在比较恶劣的条件下工作,温度一般在200℃以上。它不仅要承受注射时的高压同时还承受熔料的磨蚀作用和预塑时的频繁负载起动。螺杆工作过程中还承受很大的压力和扭矩。

1.2失效机理


一般认为,螺杆因磨损失效的主要原因是“磨粒磨损”。在螺杆和料筒之间的塑料或填料颗粒,由于力的作用,对螺杆产生切削作用导致材料损失,见图1。


此外,塑料和填料在高温下塑化时常常分解出腐蚀性介质,会对螺杆表面金属产生腐蚀,腐蚀产物很容易被塑料带出,从而导致材料的损失。磨损与腐蚀的共同作用,加剧了螺杆的失效。

1.3影响螺杆使用寿命的因素

从螺杆失效的机理分析,影响螺杆使用寿命的因素有:

(1)螺杆的设计

(2)螺杆选材

(3)表面镀金属如Cr、Ni

(4)渗氮

(5)喷涂或喷焊硬化合金

(6)料筒的选材与表面处理

(7)物料(如塑料粒度、母料性能)及操作(转速、背压等)


可见,除(1)、(7)涉及到螺杆的设计(也即改善螺杆的受力状态)和所加工的物料外,螺杆的使用寿命主要与螺杆的材质,尤其是各种表面处理技术有关。