Sostituzione degli elementi a vite usurati in una linea di compounding in fibra di vetro

Le materie plastiche rinforzate con fibra di vetro pongono elevate esigenze agli elementi vite delle estrusori bivite.

Durante la compounding continua, le fibre di vetro entrano in contatto ripetutamente con gli elementi di trasporto, i blocchi di impastamento e altri componenti di miscelazione. Nel tempo, questa azione abrasiva può usurare gradualmente le eliche della vite, i bordi e le superfici di lavoro, specialmente nelle zone di trasporto e miscelazione ad alto carico.

In questo progetto, il cliente stava operando una linea di compounding bivite per materie plastiche ingegneristiche rinforzate con fibra di vetro. Dopo una produzione prolungata, diversi elementi vite presentavano un'usura evidente e il cliente prevedeva di sostituire i componenti usurati mantenendo l'albero esistente e gli elementi riutilizzabili.

La sfida principale non era semplicemente la produzione di nuovi elementi vite. I pezzi di ricambio dovevano anche corrispondere accuratamente alla configurazione della vite esistente, alla scanalatura dell'albero e agli elementi adiacenti.

Dopo la rimozione del set di viti, l'usura è risultata concentrata principalmente in diverse sezioni di trasporto e miscelazione.

I segni tipici includevano:

• Riduzione del diametro esterno delle eliche della vite
• Bordi arrotondati sulle superfici di lavoro usurate
• Usura non uniforme tra diversi elementi
• Segni abrasivi visibili causati dalla lavorazione della fibra di vetro
• Aumento del gioco tra gli elementi vite e il cilindro

Questi cambiamenti possono apparire graduali, ma possono influenzare il comportamento di lavorazione dell'intero set di viti.

Man mano che il profilo della vite si usura, l'efficienza di trasporto del materiale può diminuire. Nelle zone di miscelazione, le superfici di impastamento usurate possono anche alterare le condizioni di taglio e di scambio del materiale.

Per questo motivo, la decisione di sostituzione si è basata sia sulle condizioni dei singoli elementi sia sulla loro posizione all'interno della configurazione completa della vite.

L'estrusore bivite utilizzava un design modulare delle viti, consentendo la rimozione di singoli elementi dall'albero scanalato.

Dopo l'ispezione, non tutti gli elementi avevano raggiunto lo stesso livello di usura.

Alcuni elementi erano ancora adatti all'uso continuato, mentre diversi componenti nelle zone di maggiore usura richiedevano la sostituzione.

La sostituzione solo delle sezioni interessate offriva diversi vantaggi:

• Costo inferiore dei pezzi di ricambio
• Riduzione della sostituzione non necessaria di componenti utilizzabili
• Pianificazione della manutenzione più semplice
• Mantenimento della configurazione della vite esistente
• Tempi di preparazione più brevi rispetto alla sostituzione dell'intero set

Tuttavia, la sostituzione parziale richiede un controllo dimensionale accurato.

Un nuovo elemento non può semplicemente essere installato accanto a un elemento fortemente usurato senza verificare la differenza di geometria e le condizioni di assemblaggio.

Prima della produzione dei ricambi, gli elementi usurati sono stati misurati e confrontati con i restanti componenti della vite.

L'ispezione si è concentrata su:

• Diametro esterno della vite
• Lunghezza dell'elemento
• Geometria dell'elica
• Passo e direzione della vite
• Struttura del blocco di impastamento
• Profilo della scanalatura interna
• Dimensioni della faccia terminale
• Posizione all'interno della disposizione completa della vite

Per i campioni usurati, le dimensioni misurate non possono sempre essere trattate come le dimensioni di progettazione originali.

Le aree più gravemente usurate potrebbero aver già perso parte del loro profilo originale. Pertanto, la ricostruzione dimensionale deve considerare anche gli elementi adiacenti, le superfici di riferimento non usurate, le dimensioni dell'albero e la disposizione generale della vite.

Ciò è particolarmente importante per i progetti di sostituzione OEM in cui il disegno di produzione originale non è disponibile.

La scanalatura interna è una delle interfacce più importanti in un sistema di viti modulare.

Gli elementi vite di ricambio devono scorrere correttamente sull'albero esistente mantenendo una trasmissione di coppia affidabile.

I seguenti dettagli sono stati quindi verificati:

• Geometria della scanalatura interna
• Profilo e dimensioni dei denti
• Condizioni del foro dell'elemento
• Accoppiamento assiale
• Contatto della faccia terminale
• Compatibilità con gli elementi adiacenti

La disposizione della vite è stata inoltre registrata prima della produzione finale in modo che gli elementi di ricambio potessero essere installati nelle loro posizioni funzionali originali.

Per la compounding di materiali rinforzati con fibra di vetro, ciò è particolarmente importante nelle zone di impastamento e di transizione, dove la modifica della geometria o della sequenza può alterare la dispersione, la distribuzione delle fibre e il tempo di permanenza del materiale.

I composti rinforzati con fibra di vetro creano un'usura abrasiva significativamente maggiore rispetto a molti polimeri non caricati.

Pertanto, la selezione del materiale dovrebbe considerare:

• Contenuto di fibra di vetro
• Tipo di polimero
• Velocità della vite
• Pressione locale
• Intensità di miscelazione
• Vita utile richiesta
• Posizione di usura all'interno della configurazione della vite

Per applicazioni ad alta usura, si possono considerare acciai per utensili temprati o materiali adatti di metallurgia delle polveri a seconda delle condizioni operative.

L'obiettivo non è semplicemente selezionare il materiale con la maggiore durezza.

Devono essere considerati insieme la resistenza all'usura, la tenacità, la stabilità dimensionale e la compatibilità con l'ambiente di lavorazione.

Diverse zone della vite possono anche richiedere strategie di materiale diverse. Una sezione di impastamento fortemente caricata, ad esempio, può sperimentare condizioni di usura diverse da una sezione di trasporto a pressione relativamente bassa.

Dopo aver confermato le dimensioni richieste e la specifica del materiale, gli elementi di ricambio sono stati prodotti per corrispondere all'attrezzatura esistente.

Il processo di produzione si è concentrato su diversi punti critici:

• Lavorazione precisa del profilo della vite
• Lunghezza costante dell'elemento
• Lavorazione precisa della scanalatura
• Trattamento termico controllato
• Precisione della faccia terminale
• Finitura superficiale
• Ispezione dimensionale prima della consegna

Per i pezzi di ricambio, la coerenza con il set di viti esistente è importante quanto le dimensioni del singolo componente.

Anche un elemento prodotto correttamente può causare problemi di assemblaggio se la sua lunghezza cumulativa, l'accoppiamento della scanalatura o la transizione con gli elementi adiacenti non sono corretti.

Prima della spedizione, gli elementi vite di ricambio sono stati controllati per la compatibilità dimensionale e di assemblaggio.

L'ispezione includeva:

• Diametro esterno
• Lunghezza totale
• Scanalatura interna
• Geometria della faccia terminale
• Condizioni della superficie
• Coerenza del profilo
• Accoppiamento con l'interfaccia dell'albero specificata

L'obiettivo era garantire che il cliente potesse sostituire i componenti usurati senza modificare l'albero esistente o la disposizione completa della vite.

Gli elementi vite usurati sono stati sostituiti nelle zone di elevata usura identificate, mentre gli elementi riutilizzabili sono rimasti in servizio.

Ciò ha consentito al cliente di mantenere la configurazione modulare della vite esistente sostituendo i componenti più colpiti dall'abrasione della fibra di vetro.

Per questo tipo di progetto di manutenzione, il valore principale della sostituzione parziale non è semplicemente il costo inferiore dei componenti.

Una sostituzione di successo dipende anche da:

• Corretta identificazione della zona di usura effettiva
• Accurata ricostruzione delle dimensioni usurate
• Corretta selezione del materiale
• Affidabile compatibilità della scanalatura
• Corrispondenza corretta con gli elementi esistenti
• Ispezione delle condizioni del cilindro e dell'albero

Se questi fattori vengono ignorati, i nuovi elementi vite potrebbero non ripristinare le condizioni operative previste o potrebbero usurarsi prematuramente.

La compounding di materiali rinforzati con fibra di vetro può causare un'usura abrasiva concentrata nelle sezioni di trasporto, impastamento e miscelazione di un estrusore bivite.

Quando l'usura è limitata ad aree specifiche, la sostituzione dell'intero set di viti potrebbe non essere necessaria.

Identificando le zone di usura effettive, ricostruendo la geometria originale e abbinando accuratamente gli elementi di ricambio con l'albero esistente e la disposizione della vite, i componenti usurati possono spesso essere sostituiti individualmente o per sezione funzionale.

Per gli elementi vite di ricambio OEM, i disegni sono utili ma non sempre essenziali. Campioni esistenti, dati dell'albero, configurazione della vite e informazioni di lavorazione possono anche fornire la base per una valutazione ingegneristica.