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挤出机螺杆扭断修复技术

发布日期:2016-04-13

摘要:挤出机螺杆扭断修复方法

 螺杆的结构:    

 
挤出机螺杆通常分为三段,如图1 所示。 其中: L1 段为加料段,由料斗加入的物料靠此段向前输送,并开始被压实; L2段为压缩段,物料在此段继续被压实,并向熔融状态转变; L3为场化段,物料在此呈粘流态。

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通常螺杆螺槽深度h是个变化量,但加料段的深度通常为常量,用h1表示,场化段也是常量,用h3表示;压缩螺槽深度h2则是变化的,用以完成从h1到h3的过渡。由于挤出机有一个压缩比,所以h1须大于h3。



螺杆损坏的类型:
 
2.1扭断损坏
 
螺杆被扭断,一般是由违规操作或设备的控制、安全系统失灵造成,因为螺杆加料深度h1大于其它段,所以此段螺杆的扭转强度最低,因此扭断一般发生在加料段。
 
2.2磨损损坏
 
由于机械磨擦作用,螺杆使用一定年限后,其表面会磨损,一般L3段压力最高,所以磨损也最严重。 螺杆磨损后设备效率会下降,严重时甚至无法工作。
 


扭断螺杆的修复通常采用焊接方法,修复的工艺是:
 
(1) 设立螺杆断裂位置两端面的定位孔,并将断面加工成U型坡口。 焊接中最容易出的病之一就是焊口错位,如发生完成焊接后将无法校正。为保证焊接后扭断的两螺杆同一轴线,必须在这两段上分别设立定位孔,以定位销轴来保证焊口两侧的两螺杆的同心度。 同时为保证焊口有足够的强度,又适当减少焊接量,需把焊接的两断面加工成U型坡口。 如图2 所示。
 
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U型坡口和定位孔在车床上加工而成,扭断的两断面各车出半个U型槽坡口和一定位孔,定位孔的尺寸一定要准确,定位销轴是连接两扭断螺杆的,定位孔和定位销轴的配合一定要紧密,定位孔必须和螺杆的表面同一轴线。
 
图中d为定位销轴直径,一般为螺杆直径的1 / 6 ,即d = D/6,D1为定位孔直径,名义尺寸与定位轴相同, 即D1=d。其制造精度为H7和h7。L为定位稍轴长度,取L=4d。L1为定位孔装配长度,取L1=L+2mm,单边的定位孔深为L1/2。
 
(2)装配。 装配时两段扭断螺杆用定位销轴连接在一起,两段螺杆中间要留2mm间隙,装配时因有定位销轴,所以断面不会错位,但要注意两段螺杆表面尽量同一轴线。另外特别要注意的是断口处螺旋槽的连续性, 要仔细测量焊口处的螺距,如螺距不对,要顺时针或逆时针转动其中一段螺杆,直至螺距达到正确值,为下一步焊接作好准备。
 
(3)焊接。挤出机螺杆材料一般为合金结构钢,所以对焊接的要求比较严格,对焊条的要求一般是: 一是焊缝金属要有足够高的机械性能,即足够高的强度、塑性和冲击值; 二是不产生淬硬组织、冷裂缝和结晶裂缝( 热裂缝) 等缺陷,并能减少焊缝部位的内应力,以减少近缝区冷裂缝的产生; 三是具有与基本金属相似的热处理性能。 当焊件进行热处理时,可保证焊缝与基本金属的机械性能基本一致。
 
不同的合金元素对焊缝性能的影响是不一样的,一般常用的合金元素可使金属的强度提高,但几乎都会降低金属的塑性。适量的硅、锰、铜、铝不但可以提高金属的强度,而且延伸率降低较少。 钥能显著提高强度,但塑性的降低也较显著,铬、钨、铝、钒、铝和硼等元素对提高金属的耐热性具有很好的效果。钦、妮、钒、铝等元素可强烈地细化晶粒,为了得到综合性能优良的焊缝金属,故焊条或焊丝多采用多元素的合金材料。
 
由于挤出机螺杆工作温度校高,因此一般要求螺杆有较高持久强度、抗蠕变能力、抗氧化能力和较高的硬度,所以螺杆材料对焊接热循环要求较严格。如果规范选择不当,近焊区可能发生淬硬组织现象,严重时会导致产生冷裂缝。
 
 
焊接工序: 
①预热: 局部加热装配好的焊接部位,加热温度控制在300°C-350°C ; 
 
②打底焊: 用直流反极性焊接,焊条用似2。 5—3。2 mm,根据U型尺寸选取; 
 
③初次校正: 校正过大的弯曲量; 
 
④加热: 再继续加热至400°C;
 
⑤焊接:焊条选用可比打底焊时大一档,焊接过程中要保持的预热温度, 为了改善焊接热循环过程, 采用多层焊, 但两条焊缝之间要适当保持一段时间。第一道焊道尚未冷却到马氏体转变温度以前,就在上面进行第二道焊道的焊接,如间隔时间过短,焊缝区和近焊区就会产生过热和软化。另外焊缝不能有气孔夹渣,且要饱满,螺旋部份按螺旋走向补,还要留出一定机械加工量; 
 
⑥回火、保温: 焊接以后冷却至350°C,然后再加热至640°C左右,保持一段时间后缓慢冷却至室温。
 
(4)校正。 校正前先要测量螺杆的径向弯曲量,事弯曲量较大,可先用压力机进行粗较,然后再测量螺杆的径向跳动量。 测量可在车床上进行,L3段轴端以车床卡盘卡住,另一端用尾座顶住轴的顶尖孔, 用百分表测量螺杆的弯曲度。在进行测量时,车床要挂好与螺杆螺距相同的螺距,然后挂上慢档在焊口左右反复测量,记下最大值和所在位置,并做上标记。
 
螺杆的校正在压力机上进行。用v型铁在压力机上架好螺杆,先用百分表测一下焊缝附近的相对高度,然后用压力机仔细地校正,因螺杆有弹性,所以校正压力要从小到大逐渐增加,反复测量,一般校正到跳动量小于0。2mm即可。校正后用铜棒反复轻击焊口附近,以释放部分焊接与校正应力。
 
(5)车床加工。校正后的螺杆可在车床上加工修理。车削加工时,可先车螺杆焊接部分的外表面,进而再车螺旋槽,车削用量要小一些。车床加工后,螺杆的修复工作就算完成了。



磨损螺杆的修复:
 
磨损螺杆的磨损段一般在L3段,其修复工艺较简单,按照修理扭断螺杆的焊接工艺,对L3段进行螺旋槽表面补填料焊接即可。如焊接段较长,一次加热不容易,可分段加热焊接。因焊接部位靠近机端,且焊接量较少,其变形较小,一般不需要校正。



注意事项:
 
1).焊接前的定位装配很重要,定位销轴和定位孔的加工精度要保证,焊口绝不能错位。
 
2).焊接工艺必须严格执行,以防止出现焊接裂纹。
 
3).焊后校正要细心,不能怕麻烦,要反复校正,一定要达到要求范围内再进行车削加工,否则不能保证修复质量。
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