В статье мы кратко расскажем о возможных и наиболее часто встречающихся нами дефектах фильер выдувных экструдеров, способах и технологиях их ремонта, проблемах в ремонте и нашем опыте с 2013 года в этом виде работ.

Какие фильеры чаще всего попадают к нам в ремонт и с какими дефектами?

- выдувные фильеры от 150 до 450 мм 

- плоскощелевые фильеры для стрейч пленки

- плоскощелевые фильеры для экструзии поликарбоната

- плоскощелевые фильеры для экструзии листов ПНД\ПП\ПВД

- плоскощелевые фильеры для экструзии ПВХ

- трубные фильеры

- фильеры для кабельной экструзии

- фильеры для выпуска спанбонда

Основные симптомы с которыми мы приниимаем фильеры в ремонт

- износ формующей части фильеры (губы, матрица, дорн)

- механические повреждения

- износ хрома

- термодеструкция

- человеческий фактор

В зависимости от результатов входного контроля, наша компания рекомендует от 1 до 3 вариантов ремонта фильеры. Либо, в случае ее тотального износа\повреждения - изготовление новой детали.

Так или иначе, результатом работы является введение фильеры в эксплуатацию, при значительной экономии денежных средств заказчика, относительно заказа новой детали.

За многие годы работы нами накоплен значительный опыт по восстановлению фильер. Отработаны технологии, понятны наиболее частые проблемы и скрытые дефекты. 

Ниже представим несколько фотографий фильер ДО и ПОСЛЕ выполненного ремонта.

В статье мы постараемся кратко пояснить отличия качественных шнековых пар от продуктов сомнительного происхождения и дать полезные советы эксплуатантам оборудования.

Шнековая пара, как деталь и часть оборудования для экструзии, работает в довольно жестких условиях

- температурный режим с колебаниями более 200 градусов многократно в течение срока службы

- давление до 40 Мпа

- осевые и радиальные нагрузки 

- трение абразивного типа

- химическое воздействие перерабытываемого материала

- периодические перегрузки и превышения прочностных характеристик.

Все вышеперечисленные факторы выдвигают крайне высокие требования к качеству шнековой пары и в части материала изготовления и в части его мехобработки и в части термической обработки.

Для изготовления шнековых пар применяются специальные марки сталей, подходящие по своим параметрам под работу в вышеуказанных условиях. Перечислим некоторые основные.

- 38Х2МЮА (аналоги K24065, K24728, 38CrMoAl)

- 40Х13 (аналоги X38Cr13, X39Cr13, X40Cr13, X42Cr13, X46CM3, X46Cr13, AISI 420)

И аналогичные им сплавы. 

Основная характеристика этих марок сталей - их класс - сталь коррозионно-стойкая жаропрочная.

Это означает, что сталь перености перепады температур, химическое воздействие и прочная на износ. Говоря простым языком.

Для того, чтобы добиться требуемых показателей, описанные марки сталей подвергаются специальной многостадийной термической обработке. 

- азотирование 

- твч закалка

- цементация

- карбюризация

Применяется одна из вышеуказанных методик.

После термической обработки стали, происходит ее финишная обработка

- шлифовка

- полировка

Основное отличие шнековых пар высокого (либо просто - надлежащего) качество от шнековых пар ненадлежащего качества кроется как раз в вышеуказанных особенностях.

Если шнековая пара изготовлена из стали не соответстсвующего класса, то ее просто невозможно упрочнить. Деталь будет слишком мягкая по твердости и нестойкая к воздействующим на нее нагрузкам. Хотя по внешнему виду она никак не будет отличаться от шнековой пары надлежещего качества. Срок службы такой детали в разы меньше. Стоиомсть ее изготовления на 30-40% ниже, чем из стали нужного класса.

Именно такие шнековые пары чаще всего покупают переработчики  на торговых площадках в КНР. Не имея измерительного инструмента, даже специалист не отличит дешевую пару от качественной.

При этом и повторный ремонт таких шнековых пар чаще всего нецелесообразен. Так как материал ремонтного состава просто не имеет требуемой диффузии на нужную глубину и при  работе может разрушиться. 

Наша компания не принмает подобные изделия в ремонт.

Ниже представлены образцы шнековых пар ненадлежащего качества.

Шнековые пары имеют глубокие выработки в зоне сжатия. Время образования такой выработки - 14-17 дней с момента запуска или около 3 тонн сырья. Замена на шнековую пару надлежащего качества решило проблему.

Таким образом, при заказе шнековой пары, покупатель должен убедиться в качестве изготавливаемой детали на основании предоставленных сертификатов, паспортка качества и отзывов. 

Нельзя покупать шнековые пары как можно дешевле. Это сердце машины и оно должно быть здоровым и крепким.

В следующей части мы опишем процесс изготовления шнековой пары и покажем примеры работ наших зарубежных партнеров из США, Польши, КНР, Тайваня и Индии. А также расскажем как делаем шнековые пары мы.

Благодарим за внимание.

Как правило нет ни одного эксплуатанта экструдера (гранулятора), кто ни разу бы не сталкивался с износом сердца машины - шнековой пары.

Основные симптомы, которые могут сказать о том, что стоит готовиться к замене этого узла экструдера.

- скачки давления (т.н. пульсация).

- локальный перегрев в одной или нескольких зонах экструдера

- падение производительности (как правильно нарастающее)

- скрипы, стуки и прочие звуки в области расположения шнековой пары.

Для более полного понимания того, что обычно происходит при износте шнековой пары, вспомним некоторые постулаты, согласно которым работает любая шнековая пара

- номинальный рабочий зазор  (зазор между вершиной шнека и стенкой материального цилиндра) на шнековой паре равен 0,001 D . Где D это диаметр шнека. Именно поддержание такой величины зазора обеспечивает беспроблемное прохождение расплава через все зоны, нагнетание необходимого давления и отсутствия заклинивание шнека и цилиндра в результате теплового расширениия. Говоря проще - такой зазор должен быть в исправной шнековой паре, которая даст нужную производительность.

Обычно ресурс шнековой пары (в зависимости от типа экструзии) составляет несколько тысяч тонн материала. Например шнековая гранулятора, изготовленная с соблюдением всех требований, без проблем отработает 4000-5000 тонн материала. Такой ресурс шнековых пар иногда сообщают нам наши заказчики.

Со временем и количеством тоннажа переработки, в шнековой паре начинают возникать деструктивные изменения

- увеличивается зазор между гребнем шнека и стенкой материального цилиндра

- появляются зоны эллипсности на стенке материального цилиндра

- появляются кольцевые задиры на стенке материального цилиндра

- появляется и прогрессирует сетка микротрещин на шнеке

- появляются усталостные дефекты металла 

- происходит постепенный отпуск азотированного слоя.

Как правило, в ремонт в нашу компанию попадают шнековые пары, имеющие один или несколько вышеуказанных дефекто. 

И тут стоит остановиться подробнее, для понимания сути вопроса.

Классически, принято считать, что стоимость ремонта шнековой пары должна составлять до 70% от стоимости новой. Отчасти мы можем согласиться с этой формулой.

Почему вообще возникла эта статья с таким заголовком? 

Основной ответ скорее всего должен звучать так - каждая шнековая пара изношена по своему и в каждом случае 

имеет смысл индивидуальная оценка на предмет ремонта или замены шнековой пары.

Пример 1. К нам в ремонт попадает одношнековая пара 45-55 мм, с износом по ресурсу. Шнековая пара всю жизнь работала на первичном или смеси материалов, не подвергалась жестким перегрузкам и на дефектовке показала себя как вполне подлежащей ремонту.Выполняется стандартный набор ремонтных работ (обнижение, наплавка, хонинговка трубы, шлифовка и полировка шнека). В таком случае стоимость ремонта действительно будет не более 60% от стоимости новой пары и ремонт будет целесообразен по цене и сроку выполнения.

Пример 2. К нам в ремонт попадает двойная коническая  шнековая пара с сильным износом трубы, шнеков и разломом обеих шнеков. Имеет ли смысл ремонтировать такую шнековую пару? Стоимость ремонта вплотную приближается к стоимости новой. Гарантий работоспособности нет никаких. Трубу в таком случае восстановить невозможно. Мы обычно предлагаем новый комплект.

Пример 3. В ремонт попадает одношнековая пара большого диаметра. Цилиндр изношен очень сильно по нескольким зонам, шнек до нас чинился и не очень хорошо. Иными словами - даже при полном ремонте, работоспособность указанной шнековой пары будет не очень высокая. Но при этом стоимость ремонта гораздо ниже стоимости нового комплекта. В половине случаев заказчик выбирает ремонт. 

На практике мы видим десятки комбинаций вышеуказанных случаев. Именно поэтому, принимая в ремонт шнековую пару, всегда делаем ее дефектовку, расчет стоимости ремонта, расчет изготовления новой пары и только после этого выдаем свои рекомендации.

В ряде случаев у заказчиков просто нет времени ждать новый комплект и требуется, как говорится, "долететь на одном крыле". К слову часто долетают после ремонта годами.

Надеюсь, что материал будет Вам полезен.

В следующей статье  мы расскажем об отличиях дешевых шнековых пар от качественных изделий и почему не стоит экономить на этом узле.

В заключение несколько фотографий.

Шнек может разрушиться вследствие многократного изгиба, к которому приводит его плохое центрирование с цилиндром. Наиболее часто разрушение происходит в зоне загрузки шнека, где площадь поперечного сечения с точки зрения прочности минимальна и где возникает самый высокий локальный крутящий момент. Например, во время запуска экструдера нагреватели цилиндра должны быть включены, и машина должна выдерживаться при рабочей температуре в течение нескольких часов в зависимости от ее размера. Этот период теплового прогрева позволит расплавить полимерный материал в цилиндре до вязкости, близкой к наблюдаемой во время процесса. Когда шнек начнет вращаться, нагрузка на двигатель и крутящий момент на шнеке будут близки к нормальным значениям. Однако если экструдер не прогреть достаточно долго, то вязкость материала при «холодном пуске» двигателя может быть еще очень высокой. Если двигатель достаточно большой, или материал, из которого изготовлен шнек, не согласован с характеристиками передачи, то крутящий момент в зоне загрузки шнека может вызвать такое напряжение на скручивание, которое превысит допускаемое напряжение, что станет причиной разрушения шнека. Когда конструкционный материал шнека соответствует характеристикам передачи привода, при превышении допустимой нагрузки на двигатель контроллер машины выключит двигатель. Во многих случаях шнек сможет выдержать несколько таких холодных пусков, прежде чем разрушиться.

Выбор конструкционного материала шнека достаточно критичен для обеспечения необходимой прочности при неблагоприятных обстоятельствах типа холодного пуска экструдера. Кроме того, материал имеет приемлемую стоимость. Выбор материала шнека зависит от размера и мощности двигателя, максимальной скорости вращения шнека при номинальной скорости вращения двигателя, глубины канала в зоне загрузки.