整理注塑机螺杆失效机理及影响使用寿命的因素

　　大家知道，螺杆机筒是注塑机最关键、最灵魂的部件。

　　在注塑加工生产中，塑胶原料由尾部进入注塑机机筒，螺杆在机筒中高速转动，将塑料颗粒及其填料挤压推进，在前进中混合塑化，由螺杆头部注入模腔。这时，机筒和螺杆承受一定的高温高压。不同的塑料，注塑机螺杆的工作温度也不同。

　　螺杆机筒多因磨损造成间隙过大，不能正常挤、注而报废。磨损加大螺棱机筒间的间隙，这导致降低熔融速率及泵出能力，造成物料温度不均匀及压力波动，使产品质量下降，同时生产率降低、能耗增加。相对机筒来说，螺杆更易于损坏失效。

　　螺杆失效引起的损失是惊人的。据北美1986年的统计数据，螺杆失效损失超过25亿美金。在中国，虽没有相应的统计资料，但是，据统计，中国注塑机销售额超过200亿元，继续稳居世界第一，可以设想，螺杆失效将导致巨大的经济损失。

　　尤其是近年来，随着塑料制品性能的提高和种类的增加，螺杆工作环境更为恶劣，除高硬度填料的使用导致磨损加剧外，还存在不同程度的腐蚀现象，因此，如何提高螺杆的寿命，是当前螺杆选材及热处理、表面处理的一个重要课题。

　　螺杆失效机理及影响使用寿命的因素：

　　1．螺杆工作条件

　　注射螺杆在比较恶劣的条件下工作，温度一般在200℃以上，它不仅要承受注射时的高压，同时还承受熔料的磨蚀作用和预塑时的频繁负载起动。螺杆工作过程中，还承受很大的压力和扭矩。

　　2．失效机理

　　一般认为，螺杆因磨损失效的主要原因是“磨粒磨损”。在螺杆和料筒之间的塑料或填料颗粒，由于力的作用，对螺杆产生切削作用导致材料损失。

　　此外，塑料和填料在高温下塑化时，常常分解出腐蚀性介质，会对螺杆表面的金属产生腐蚀，腐蚀产物很容易被塑料带出，从而导致材料的损失。磨损与腐蚀的共同作用，加剧了螺杆的失效。

　　3．影响螺杆使用寿命的因素

　　从螺杆失效的机理分析，影响螺杆使用寿命的因素有：

　　（1）螺杆的设计；

　　（2）螺杆选材；

　　（3）表面镀金属，如Cr、Ni；

　　（4）渗氮；

　　（5）喷涂或喷焊硬化合金；

　　（6）料筒的选材与表面处理；

　　（7）物料（如塑料粒度、母料性能）及操作（转速、背压等）。

　　可见，除（1）、（7）涉及到螺杆的设计（也即改善螺杆的受力状态）和所加工的物料外，螺杆的使用寿命主要与螺杆的材质，尤其是各种表面处理技术有关。

　　4．注塑机螺杆的选用依据

　　对注塑机螺杆进行选择时，首先是根据所加工塑料的性质，选择或自行设计螺杆的结构，如长径比、压缩比、螺距、棱宽等。其次是选择螺杆的材料与相应的表面处理方法。

　　如果所加工的塑料会产生强腐蚀气体，如聚氯乙烯分解出氯化氢气体、氟塑料分解出氟化氢气体，以及某些功能性塑料含有各种助剂，如阻燃剂、抗静电、着色剂、交联剂等，它们也会分解出氯化氢气体。以SO2为主的气体硫化物及其酸性物质、甲酸、焦磷酸等腐蚀性物质，在强混炼中浸蚀螺杆、机筒表面，造成剥蚀和点蚀。

　　一般而言，成型温度越高，腐蚀作用越剧烈。这种情况下，需考虑选用高耐蚀螺杆。

　　如果所加工塑料为高强度塑料，它们常含有玻璃、硼等增强纤维。还有，为获得各种特殊性能或为了降低塑料的成本，会在塑料中加入各种填充料，如硅石、重晶石、陶土、纤维素、云母、金属粉等，这些颗粒的硬度是很高的，会对螺杆产生严重的磨粒磨损，因此，需考虑高硬度的螺杆。

　　一般，硬质合金可以同时满足以上两个要求，某些厂家还在此基础上进一步发展了高耐蚀兼顾硬度、以及高硬度兼顾耐蚀性的不同螺杆。