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  • 螺桿材質和表面處理方法對質量的影響

  • 發布日期:2016-07-28
  • 摘要:
    在粉煤灰微珠填充PVC樹脂混合料(以下簡稱混合料)擠出加工。粉煤灰微珠填充PVC樹脂混合料的加工對擠出機螺桿會造成嚴重的磨損。從已磨損的螺桿外觀看,螺棱已經圓滑,螺槽表面有眾多的微細磨痕,其磨痕明顯程度是沿螺桿長度方向從輸送段到均化段逐漸加大,最嚴重處為3-9螺紋之間,即壓縮段和鄰近的部分均化段。去磨損最為嚴重的一段螺桿,用掃描電鏡拍取照片觀察:從磨損的形狀及走向看,是由物料中帶棱角的填料顆粒相對于桿面滑動造成的;從溝槽的粗細、深淺和工作狀況條件判斷,是屬于低應力磨粒磨損產生的劃傷;螺桿表面有許多凹坑,其周圍還有碎片斷裂剝落的痕跡,估計是腐蝕作用所致。上述觀察和分析表明,螺桿被磨損有兩方面的作用,一種是磨粒磨損,另一種是腐蝕作用,腐蝕作用加劇了磨損。
     
     
    本研究工作試圖從混合料中原材料技術要求和螺桿材質選擇及表面處理兩個方面與螺桿被磨損切實可行的辦法,供使用粉煤灰微珠作為塑料制品填充劑時解決加工設備耐磨、腐蝕問題參考。
     
    粉煤灰微珠粒徑及含珠量對螺桿磨損的影響
     
    磨粒的粒徑大小、幾何形狀和硬度對金屬材料的磨損起著重要的影響。當金屬材料和磨粒的種類不變時,就磨粒的尺寸來說,存在一個臨界尺寸,低于這個臨界尺寸的磨粒,其粒徑大小對磨損的影響明顯,而超過這個臨界尺寸時,磨損速率變緩或達到穩定狀態。
     
    磨粒的幾何形狀分為球形,棱角形和尖角型,各種形狀與標準圓球的偏離程度可用其表面積與相同體積圓球的表面積之比來表示,該比稱之為球度系數X。
     
    磨粒磨損中,磨粒往往被堪稱一個硬度計的 丫頭或金屬切削工具的刀尖。X<<1時,磨粒銳利,較小符合就能使磨粒較鈍,即X≈1,甚至X=1,則在同樣負荷下只能使金屬材料表面發生彈性變形,對金屬的磨損就輕得多了。
     
    1. 實驗設備和方法
     
    設備:ф16mm自制式擠出機,L/D=18:1,轉速146-150轉、分,機筒材質為45#鋼內表面滲硼處理,螺桿為兩段組合式,桿部材質為38CrMoAl合金鋼,表面經離子氮化處理。本文所指桿頭系螺桿有效長度的1/3部分,即均化段和部分壓縮段(根據實際觀察磨損較嚴重部分)。
     
    原料:粉煤微珠分別由株洲電廠和永安電廠的粉煤中分選而得;其他原材料為常規要求。
     
    配方:PVC樹脂100;粉煤灰微珠100;三鹽基性硫酸鉛5;硬脂酸鉛1;硬脂酸鋇1;硬脂酸1.
     
    實驗方法:將按上述配方在常規混合設備中混合均勻的混合料;加入上述擠出機中。在通常PVC樹脂的加工條件下,擠出混合料,測定螺桿頭在通過一定重量物料前后重量變化值。
     
    2.實驗結果
     
    粉煤灰微珠含珠量(球形顆粒含量)及粒徑對螺桿磨損大小的影響見表1及表2.

    粉煤灰微珠粒徑不同對螺桿桿頭磨損的影響

     實驗結果表明,粒徑相似的粉煤微珠,含珠量相似的粉煤微珠,粒徑越大,對螺桿的磨損亦越大。這種影響變化趨勢無論株洲電廠的粉煤微珠(ZD系列),還是永安電廠的粉煤灰微珠(KY系列)都是相同的。因此為了減輕粉煤微珠對填充PVC樹脂擠出加工時對設備的磨損,所用粉煤灰微珠的含珠量越高越好,粒徑越小越好。

     

    目前我國粉煤灰分選工藝大致有干法濕法兩大類。各科研單位的研究成果及小批量生產的實踐表明,經過分選的粉煤灰微珠,含珠量可以達到90%以上,但考慮分選成本和對球形、非球形顆粒分辨技術水平限制,對用于塑料填充的粉煤灰微珠的含珠量不宜提出更高的要求。

     

    綜上所述,結合粉煤灰含珠量和粒徑對填充PVC樹脂力學性能的影響實驗結果,用于填充PVC樹脂擠出成型加工的粉煤灰微珠其含珠量應高于90%,其粒徑小于38μm,即400目篩全部通過。

     
     
     


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