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1、第1卷青岛化工0.V1.学院学报2Jan五gdanIsnttt玉eC口hoeuareloeQeihngyoiuoilT第期18橡胶挤出机螺杆的失效与强化王兴派王守诚化机系)摘要本以失效的,文是小很85胶挤出机螺杆作为研究对象从其失效的宏观微观特,,,征探讨失效的原因与过程并根据其失效原因与过程探讨提高螺杆使用·寿命的技术措施。关键词橡胶挤出机螺杆疲劳裂纹腐蚀胶针冲利磨损,1.:,本文所研究的失效螺杆是小85橡胶挤出机螺杆它的长径比是81属等距不等。,深的双螺纹螺杆螺杆是由调质处理(230一26oHB)的45号钢制成螺纹的表面进行,。过火焰表面淬火(47一5
2、HRC)连续使用一年左右即失效火焰,表面淬火在挤出机螺杆制造中是经常采用的一种提高螺杆使用寿命的技术措。,施在多数最新挤出机上使用的螺杆它的螺纹的外径通常以火焰淬硬到50一53HRC`J。,,这种火焰表面淬火的失效螺杆的宏观微观分析表明经火焰淬火的表面硬度高,,,照样要耐磨损但使用过程中易产生疲劳裂纹随后使淬硬层沿小裂纹剥落导致螺杆。的早期失效一螺杆的失效特征1失效螺杆的尺寸和外形变化1。:图是所研究螺杆的示意图失效螺杆的外径测量结果(见表1)表明失效后的螺图1小85挤出机螺{干示意图,即,杆的直径由加料段至螺杆头部逐渐减小磨损深度由加料段至挤出段逐渐增大
3、磨损量范围为1.0一4.7mm。2失效螺杆螺纹表面的硬度变化。在洛氏硬度计上对失效螺杆的每一圈螺纹都进行硬度测量,2硬其测量数据见表:,度测量结果表明螺杆的挤出段与塑化段螺纹面上的淬硬层基本上磨掉加料殴螺纹仍。保留其淬火后的高硬度第2期橡胶济出机螺杆的失效与强化失效螺杆螺纹外径的尺寸变化一藻聂落:一厂一一一薄一一八2{A{外径尺寸一-{一实测尺寸D,mm84.083.0直径磨损量,m。:1.02.0AD表2失效螺杆螺纹表而的硬度变化,BZ}八。。3,纹序号“`1人}{气4!`_,_一_曰「r,r「r,,~____一…硬度HRe{::_{_只~一一止立止二竺
4、竺兰」二竺二咒3失效螺杆的微观检查,,对失效螺杆螺纹的高硬度表面取样进行金相分祈其显微组织为马氏体低硬度表。面的显微组织为屈氏体索氏体组织4失效螺杆的宏观检查,:除螺杆螺纹外径的上述尺寸变化外尚有(1)腐蚀斑点Z,,螺杆表面从A螺纹处开始至螺杆头部的表面上分布着数量很多分布又很均匀的小斑,,,点正是由于这些小斑点的存在使得失效螺杆的表面变得粗糙且失去金属光。:,,泽其分布特点是螺杆挤出段和塑化段的表面上斑点密度较大越往加料段斑点密。度越小。、这些小斑点属于螺杆使用过程中的腐蚀产物因为胶料中含有硫磺硫化氢等对金。,属有腐蚀作用的物质在工作过程中挤出段与塑化段
5、的温度较高腐蚀速度又与温度有,因此,温度,关是加速腐蚀的外界条件同时由于失效螺杆的挤出段和塑化段淬火层的,,、马氏体已被磨掉表面上的屈氏体索氏体组织就更容易腐蚀这就是挤出段塑化段表。面上斑点密度更大的原因(2)斜角平台Z,刀:。失效螺杆的A螺纹表面上各存在一个与棱边约成25左右斜角的平台(见图。,2)螺纹推进面一侧的棱边角被磨损呈。圆滑过渡(3)裂纹Z。裂纹的分布与特征在B螺纹的360一圈上分布着一些起源于螺纹推进面一侧的棱,,边上且与棱边相垂直的小裂纹这些小裂纹在螺纹面上延伸3一4mm后均改变方图2螺纹上的斜角平台向,并lmm,与棱边偏一角度继续扩展约左
6、右,3mm(3)徽些裂纹改变方向前与改变方向后均相互平行裂纹之间的间隔均约见图。;左右扣青岛化见学院学报10卷。4,这些小裂纹向螺纹根部的延伸和走向见图根据裂纹的走向特征这些裂纹属穿,。。晶一沿晶混合型但以沿晶为主裂纹深度约占淬硬层深度的1/5左右图3螺纹上的小裂纹分布示意图图4小裂纹的显微照片火450,BZ。裂纹的性质应该认为螺纹360一圈上分布着的这些规律性很强的小裂纹是,。在挤出机的使用过程中产生的并且与螺杆的早期失效有着直接的关系根据裂纹的分,。布与特征我们认为这些裂纹属于疲劳裂纹,,既然是疲劳裂纹在使用过程中就应该存在着交变应力而交变应力就来源于
7、挤出。,机工作过程中加料的不连续性由于加料是人工操作这就不可避免地会造成进料时快,,、。时慢或多或少使胶料进人机筒皇不均匀不连续状态胶料在螺杆的转动和在螺槽,、。,深度由加料段到挤出段逐渐减小的作用下被剪切搅匀和挤出这样胶料在挤出过,,程中对螺纹侧面的压力相对来说是不定值也是由小到大和由大到小的周而复始的过,,。程这种变化着的应力即为作用在螺杆螺纹推进面上的交变应力,,裂纹的产生在螺杆转动挤出胶料的过程中螺纹两侧承受着胶料的挤压力它,。,,们的大小不定方向相反螺杆转动螺纹上就产生横向剪力这种横向剪力正是产生,,这些小裂纹的拉力相对于螺纹推进面胶料对螺纹面和
8、螺纹根部螺纹面受到的剪力更,,。大这就是小裂纹为什么起源于螺纹推进
