Αντικατάσταση φθαρμένων στοιχείων βίδας σε γραμμή σύνθεσης ενισχυμένης με γυάλινη ίνα

Τα πλαστικά ενισχυμένα με υαλοΐνες θέτουν υψηλές απαιτήσεις στα στοιχεία κοχλία του δίδυμου κοχλιοστρόφιου εξωθητήρα.

Κατά τη συνεχή σύνθετη επεξεργασία, οι υαλοΐνες έρχονται επανειλημμένα σε επαφή με τα στοιχεία μεταφοράς, τα μπλοκ ζύμωσης και άλλα εξαρτήματα ανάμιξης. Με την πάροδο του χρόνου, αυτή η τριβή μπορεί να φθείρει σταδιακά τα πτερύγια του κοχλία, τις ακμές και τις επιφάνειες εργασίας, ειδικά σε ζώνες μεταφοράς και ανάμιξης υψηλού φορτίου.

Σε αυτό το έργο, ο πελάτης λειτουργούσε μια γραμμή σύνθετης επεξεργασίας δίδυμου κοχλιοστρόφιου για πλαστικά μηχανικής ενισχυμένα με υαλοΐνες. Μετά από εκτεταμένη παραγωγή, αρκετά στοιχεία κοχλία παρουσίασαν αισθητή φθορά και ο πελάτης σχεδίαζε να αντικαταστήσει τα φθαρμένα εξαρτήματα διατηρώντας τον υπάρχοντα άξονα και τα επαναχρησιμοποιήσιμα στοιχεία.

Η κύρια πρόκληση δεν ήταν απλώς η κατασκευή νέων στοιχείων κοχλία. Τα ανταλλακτικά έπρεπε επίσης να ταιριάζουν με ακρίβεια με την υπάρχουσα διαμόρφωση του κοχλία, το σπλάιν του άξονα και τα γειτονικά στοιχεία.

Μετά την αφαίρεση του σετ κοχλία, η φθορά βρέθηκε να είναι συγκεντρωμένη κυρίως σε αρκετές ενότητες μεταφοράς και ανάμιξης.

Τυπικά σημάδια περιλάμβαναν:

• Μειωμένη εξωτερική διάμετρος στα πτερύγια του κοχλία
• Στρογγυλεμένες ακμές σε φθαρμένες επιφάνειες εργασίας
• Ανισόρροπη φθορά μεταξύ διαφορετικών στοιχείων
• Ορατά σημάδια τριβής που προκαλούνται από την επεξεργασία υαλοΐνας
• Αυξημένο διάκενο μεταξύ των στοιχείων κοχλία και του κυλίνδρου

Αυτές οι αλλαγές μπορεί να φαίνονται σταδιακές, αλλά μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά επεξεργασίας του πλήρους σετ κοχλία.

Καθώς το προφίλ του κοχλία φθείρεται, η αποδοτικότητα μεταφοράς υλικού μπορεί να μειωθεί. Σε ζώνες ανάμιξης, οι φθαρμένες επιφάνειες ανάμιξης μπορεί επίσης να αλλάξουν τις συνθήκες διάτμησης και ανταλλαγής υλικού.

Για αυτόν τον λόγο, η απόφαση αντικατάστασης βασίστηκε τόσο στην κατάσταση των μεμονωμένων στοιχείων όσο και στη θέση τους εντός της πλήρους διαμόρφωσης του κοχλία.

Ο δίδυμος κοχλιοστρόφιος εξωθητήρας χρησιμοποιούσε αρθρωτό σχεδιασμό κοχλία, επιτρέποντας την αφαίρεση μεμονωμένων στοιχείων από τον σπλαϊνωτό άξονα.

Μετά την επιθεώρηση, δεν έφτασε κάθε στοιχείο στο ίδιο επίπεδο φθοράς.

Ορισμένα στοιχεία ήταν ακόμα κατάλληλα για συνεχή χρήση, ενώ αρκετά εξαρτήματα στις ζώνες υψηλότερης φθοράς απαιτούσαν αντικατάσταση.

Η αντικατάσταση μόνο των επηρεαζόμενων ενοτήτων προσέφερε πολλά πλεονεκτήματα:

• Χαμηλότερο κόστος ανταλλακτικών
• Μειωμένη περιττή αντικατάσταση χρησιμοποιήσιμων εξαρτημάτων
• Ευκολότερος προγραμματισμός συντήρησης
• Διατήρηση της υπάρχουσας διαμόρφωσης κοχλία
• Συντομότερος χρόνος προετοιμασίας σε σύγκριση με την αντικατάσταση ολόκληρου του σετ

Ωστόσο, η μερική αντικατάσταση απαιτεί ακριβή έλεγχο διαστάσεων.

Ένα νέο στοιχείο δεν μπορεί απλώς να εγκατασταθεί δίπλα σε ένα πολύ φθαρμένο στοιχείο χωρίς να ελεγχθεί η διαφορά στη γεωμετρία και την κατάσταση συναρμολόγησης.

Πριν από την κατασκευή των αντικαταστάσεων, τα φθαρμένα στοιχεία μετρήθηκαν και συγκρίθηκαν με τα υπόλοιπα εξαρτήματα του κοχλία.

Η επιθεώρηση επικεντρώθηκε σε:

• Εξωτερική διάμετρος κοχλία
• Μήκος στοιχείου
• Γεωμετρία πτερυγίου
• Βήμα και κατεύθυνση κοχλία
• Δομή μπλοκ ζύμωσης
• Εσωτερικό προφίλ σπλάιν
• Διαστάσεις μετωπικής όψης
• Θέση εντός της πλήρους διάταξης κοχλία

Για φθαρμένα δείγματα, οι μετρημένες διαστάσεις δεν μπορούν πάντα να αντιμετωπίζονται ως οι αρχικές διαστάσεις σχεδιασμού.

Οι πιο σοβαρά φθαρμένες περιοχές μπορεί να έχουν ήδη χάσει μέρος του αρχικού τους προφίλ. Επομένως, η ανακατασκευή διαστάσεων πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τα γειτονικά στοιχεία, τις μη φθαρμένες επιφάνειες αναφοράς, τις διαστάσεις του άξονα και τη συνολική διάταξη του κοχλία.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για έργα αντικατάστασης OEM όπου το αρχικό σχέδιο κατασκευής δεν είναι διαθέσιμο.

Το εσωτερικό σπλάιν είναι μία από τις πιο σημαντικές διεπαφές σε ένα αρθρωτό σύστημα κοχλία.

Τα στοιχεία αντικατάστασης του κοχλία πρέπει να γλιστρούν σωστά στον υπάρχοντα άξονα, διατηρώντας παράλληλα αξιόπιστη μετάδοση ροπής.

Οι ακόλουθες λεπτομέρειες επαληθεύτηκαν επομένως:

• Εσωτερική γεωμετρία σπλάιν
• Προφίλ και διαστάσεις δοντιών
• Κατάσταση οπής στοιχείου
• Αξονική εφαρμογή
• Επαφή μετωπικής όψης
• Συμβατότητα με γειτονικά στοιχεία

Η διάταξη του κοχλία καταγράφηκε επίσης πριν από την τελική παραγωγή, ώστε τα στοιχεία αντικατάστασης να μπορούν να εγκατασταθούν στις αρχικές τους λειτουργικές θέσεις.

Για τη σύνθετη επεξεργασία ενισχυμένη με υαλοΐνες, αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε ζώνες ανάμιξης και μετάβασης, όπου η αλλαγή της γεωμετρίας ή της ακολουθίας μπορεί να αλλάξει τη διασπορά, την κατανομή των ινών και τον χρόνο παραμονής του υλικού.

Τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με υαλοΐνες δημιουργούν σημαντικά μεγαλύτερη τριβή από πολλά μη γεμισμένα πολυμερή.

Επομένως, η επιλογή υλικού πρέπει να λαμβάνει υπόψη:

• Περιεκτικότητα σε υαλοΐνες
• Τύπος πολυμερούς
• Ταχύτητα κοχλία
• Τοπική πίεση
• Ένταση ανάμιξης
• Απαιτούμενη διάρκεια ζωής
• Θέση φθοράς εντός της διαμόρφωσης κοχλία

Για εφαρμογές υψηλής φθοράς, μπορούν να εξεταστούν σκληρυμένοι χάλυβες εργαλείων ή κατάλληλα υλικά μεταλλουργίας σκόνης, ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας.

Ο στόχος δεν είναι απλώς η επιλογή του υλικού με την υψηλότερη σκληρότητα.

Η αντοχή στη φθορά, η σκληρότητα, η διαστατική σταθερότητα και η συμβατότητα με το περιβάλλον επεξεργασίας πρέπει να εξετάζονται μαζί.

Διαφορετικές ζώνες κοχλία μπορεί επίσης να απαιτούν διαφορετικές στρατηγικές υλικών. Μια ζώνη ανάμιξης υψηλού φορτίου, για παράδειγμα, μπορεί να παρουσιάζει διαφορετικές συνθήκες φθοράς από μια ζώνη μεταφοράς σχετικά χαμηλής πίεσης.

Αφού επιβεβαιώθηκαν οι απαιτούμενες διαστάσεις και η προδιαγραφή υλικού, τα στοιχεία αντικατάστασης κατασκευάστηκαν για να ταιριάζουν με τον υπάρχοντα εξοπλισμό.

Η διαδικασία κατασκευής επικεντρώθηκε σε πολλά κρίσιμα σημεία:

• Ακριβής μηχανουργική κατεργασία προφίλ κοχλία
• Συνεπές μήκος στοιχείου
• Ακριβής μηχανουργική κατεργασία σπλάιν
• Ελεγχόμενη θερμική κατεργασία
• Ακρίβεια μετωπικής όψης
• Φινίρισμα επιφάνειας
• Διαστατική επιθεώρηση πριν από την παράδοση

Για ανταλλακτικά, η συνέπεια με το υπάρχον σετ κοχλία είναι εξίσου σημαντική με τις διαστάσεις του μεμονωμένου εξαρτήματος.

Ακόμα και ένα σωστά κατασκευασμένο στοιχείο μπορεί να προκαλέσει προβλήματα συναρμολόγησης εάν το αθροιστικό του μήκος, η εφαρμογή του σπλάιν ή η μετάβαση με τα γειτονικά στοιχεία είναι λανθασμένη.

Πριν από την αποστολή, τα στοιχεία αντικατάστασης του κοχλία ελέγχθηκαν για διαστατική και συναρμολογητική συμβατότητα.

Η επιθεώρηση περιλάμβανε:

• Εξωτερική διάμετρος
• Συνολικό μήκος
• Εσωτερικό σπλάιν
• Γεωμετρία μετωπικής όψης
• Κατάσταση επιφάνειας
• Συνέπεια προφίλ
• Εφαρμογή με τη συγκεκριμένη διεπαφή άξονα

Ο στόχος ήταν να διασφαλιστεί ότι ο πελάτης θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα φθαρμένα εξαρτήματα χωρίς να αλλάξει τον υπάρχοντα άξονα ή την πλήρη διάταξη του κοχλία.

Τα φθαρμένα στοιχεία κοχλία αντικαταστάθηκαν στις εντοπισμένες ζώνες υψηλής φθοράς, ενώ τα επαναχρησιμοποιήσιμα στοιχεία παρέμειναν σε χρήση.

Αυτό επέτρεψε στον πελάτη να διατηρήσει την υπάρχουσα αρθρωτή διαμόρφωση κοχλία, αντικαθιστώντας τα εξαρτήματα που επηρεάζονταν περισσότερο από την τριβή υαλοΐνας.

Για αυτού του είδους το έργο συντήρησης, η κύρια αξία της μερικής αντικατάστασης δεν είναι απλώς το χαμηλότερο κόστος εξαρτημάτων.

Μια επιτυχημένη αντικατάσταση εξαρτάται επίσης από:

• Σωστός εντοπισμός της πραγματικής ζώνης φθοράς
• Ακριβής ανακατασκευή των φθαρμένων διαστάσεων
• Σωστή επιλογή υλικού
• Αξιόπιστη συμβατότητα σπλάιν
• Σωστό ταίριασμα με τα υπάρχοντα στοιχεία
• Επιθεώρηση της κατάστασης του κυλίνδρου και του άξονα

Εάν αυτοί οι παράγοντες αγνοηθούν, νέα στοιχεία κοχλία μπορεί να μην αποκαταστήσουν την αναμενόμενη κατάσταση λειτουργίας ή να φθαρούν πρόωρα.

Η σύνθετη επεξεργασία ενισχυμένη με υαλοΐνες μπορεί να προκαλέσει συγκεντρωμένη τριβή σε ζώνες μεταφοράς, ζύμωσης και ανάμιξης ενός δίδυμου κοχλιοστρόφιου εξωθητήρα.

Όταν η φθορά περιορίζεται σε συγκεκριμένες περιοχές, η αντικατάσταση ολόκληρου του σετ κοχλία μπορεί να μην είναι απαραίτητη.

Με τον εντοπισμό των πραγματικών ζωνών φθοράς, την ανακατασκευή της αρχικής γεωμετρίας και το ακριβές ταίριασμα των στοιχείων αντικατάστασης με τον υπάρχοντα άξονα και τη διάταξη του κοχλία, τα φθαρμένα εξαρτήματα μπορούν συχνά να αντικατασταθούν μεμονωμένα ή ανά λειτουργική ενότητα.

Για στοιχεία κοχλία αντικατάστασης OEM, τα σχέδια είναι χρήσιμα αλλά όχι πάντα απαραίτητα. Τα υπάρχοντα δείγματα, τα δεδομένα του άξονα, η διαμόρφωση του κοχλία και οι πληροφορίες επεξεργασίας μπορούν επίσης να παρέχουν τη βάση για μια μηχανολογική αξιολόγηση.