董偉

（廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院 機(jī)電工程系，廣東 廣州510540）

塑料擠出機(jī)是塑料成型加工應(yīng)用比較廣泛的設(shè)備，其主要特點(diǎn)是：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,擠出過程連續(xù),生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品種類多，操作簡單，產(chǎn)品品質(zhì)容易保證，既能加工常用的PP、PE、PVC等民用塑料，也可以加工 IPM M A、PA、ABS、PC、POM 等工程塑料。

螺桿指裝在擠出機(jī)或注塑機(jī)料筒內(nèi)可以轉(zhuǎn)動(dòng)且?guī)в新莶鄣慕饘贄U，擠出機(jī)的生產(chǎn)能力、塑化品質(zhì)、動(dòng)力消耗等，主要取決于螺桿性能，被稱為擠出機(jī)的心臟。螺桿設(shè)計(jì)制造的好壞，對(duì)擠出制品的產(chǎn)量和品質(zhì)有極大的影響，

常規(guī)全螺紋螺桿是出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣的螺桿，由加料段、壓縮段和均化段共3段螺紋所組成。加料段的作用是壓實(shí)塑料，并輸送固體塑料，其長度約為（2～10）D；壓縮段的作用是熔化固體塑料，其長度約為螺桿有效長度的25%～50%；均化段的作用是使熔體進(jìn)一步塑化均勻，并使料流定量、定壓地從機(jī)頭流道均勻擠出，其長度約為（4～7）D。

1 螺桿扭斷的原因

螺桿被扭斷，一般是由違規(guī)操作或設(shè)備的控制、安全系統(tǒng)失靈，或機(jī)桶內(nèi)隨物料混進(jìn)金屬異物，原料溫度偏低等原因，使螺桿轉(zhuǎn)速突然增加造成的。因?yàn)槁輻U加料深度大于其他段，所以此段螺桿的扭曲強(qiáng)度最低，因此螺桿扭斷一般發(fā)生在加料段，如圖1所示。

圖1 扭斷的螺桿

2 螺桿的焊接工藝

2.1 兩斷螺桿的定位

扭斷螺桿的修復(fù)，通常采用焊接方法，焊接中最容易出的毛病之一就是焊口錯(cuò)位，一旦焊接后將無法調(diào)整。為保證焊接后扭斷螺桿同軸，應(yīng)采用如下方式：

（1）在兩段上分別設(shè)立定位孔、定位銷來保證焊口兩側(cè)螺桿的同軸；

（2）為保證焊口有足夠的強(qiáng)度，又適當(dāng)減少焊接量，把焊接的兩斷面加工成U型坡口，如圖2所示。

圖2 螺桿的定位與焊接坡口

圖中，

D為螺桿直徑，m m；

d為定位銷軸直徑，一般d=D/6，m m，制造精度為h7；

D1為定位孔直徑，名義尺寸與定位軸相同，即D1=d，制造精度為H 7；

L為定位銷軸長度，取L=4 d，m m；

L1為定位孔裝配長度，取L1=L+2mm，單邊的定位孔深為L1/2。

U型坡口和定位孔在車床上加工而成，在扭斷螺桿的兩端面各車出半個(gè)U型槽坡口和一個(gè)定位孔，定位孔的尺寸一定要準(zhǔn)確，且必須和螺桿的表面同一軸線。裝配時(shí)兩段扭斷螺桿用定位銷軸連接在一起，定位銷軸和定位孔的配合一定要緊密，以防斷面錯(cuò)位。兩段螺桿中間要留有2mm間隙，要注意兩段螺桿表面盡量同一軸線。另外特別要注意的，是斷口處螺旋槽的連續(xù)性，要仔細(xì)測(cè)量焊口處的螺距，如不對(duì)要順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)其中一螺桿，直至螺距達(dá)到正確值，為下一步焊接做好準(zhǔn)備。

2.2 焊條的性能要求

目前國內(nèi)擠出機(jī)螺桿材料一般為45、40Cr和38CrM oAl A等。

（1）對(duì)焊條的要求。一是焊接金屬要有足夠的機(jī)械性能，即足夠的強(qiáng)度、塑性和抗沖擊值；二是不產(chǎn)生淬硬組織、冷裂縫和結(jié)晶裂縫（熱裂縫）等缺陷，并能減少焊接部位的內(nèi)應(yīng)力，以減小近縫區(qū)冷裂縫的產(chǎn)生；三是具有與焊接金屬相似的熱處理性能。

當(dāng)焊件進(jìn)行熱處理時(shí)，可保證焊縫與焊接金屬的機(jī)械性能基本一致。

（2）合金元素對(duì)焊縫性能的影響。一般常用的合金元素可使金屬的強(qiáng)度提高，但幾乎都會(huì)降低金屬的塑性。適量的硅、錳、銅、鉬不但可以提高金屬的強(qiáng)度，而且延伸率降低較少。鉬能顯著提高強(qiáng)度，但塑性的降低也較顯著，鉻、鎢、鉬、釩、鋁和硼等元素，對(duì)提高金屬耐熱性具有很好的效果。鈦、鈮、釩、鉬等元素，可強(qiáng)烈地細(xì)化晶粒，為了得到綜合性能優(yōu)良的焊縫金屬，故焊條或焊絲多采用多元素的合金材料。

2.3 焊接工序

由于擠出機(jī)螺桿工作溫度較高，因此一般要求螺桿有較高的持久強(qiáng)度、抗蠕變能力、抗氧化能力和較高的硬度，所以螺桿材料對(duì)焊接熱循環(huán)要求較嚴(yán)格。如果規(guī)范選擇不當(dāng)，近焊區(qū)會(huì)發(fā)生淬硬組織現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生冷裂縫。工序如下：

（1）預(yù)熱局部加熱裝配好的焊接部位，加熱溫度控制在300～350℃。

（2）打底焊。用直流反極性焊接，焊條用Φ2.5～3.2mm，根據(jù)U型尺寸選取。

（3）初次校正。校正過大彎曲量。

（4）加熱。再繼續(xù)加熱至400℃。

（5）焊接。焊條選用可比打底焊時(shí)大一檔，焊接過程保持預(yù)熱溫度，為了改善焊接熱循環(huán)過程，采用多層焊，但兩條焊縫之間要適當(dāng)保持一段時(shí)間。第一道焊道尚未冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以前，就在上面進(jìn)行第二道焊道的焊接。如間隔時(shí)間過短，焊縫區(qū)和近焊區(qū)就會(huì)產(chǎn)生過熱和軟化。另外，焊縫不能有氣孔夾渣，且要飽滿，螺旋部分按螺旋走向補(bǔ)，還要留出一定機(jī)械加工量。

（6）回火、保溫。焊接以后冷卻至350℃，然后再升溫至640℃左右，保持一段時(shí)間后，緩慢冷卻至室溫。

2.4 校正

校正前先要測(cè)量螺桿的徑向彎曲量。如彎曲量較大，可先用壓力機(jī)進(jìn)行粗校；再測(cè)量螺桿的徑向跳動(dòng)量，測(cè)量可在車床上進(jìn)行，均化段軸端用車床卡盤卡住，另一端用尾座頂住軸的頂尖孔，用百分表測(cè)量螺桿的彎曲度。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，車床要調(diào)好與螺桿螺距相同的螺距，然后掛上慢檔，在焊口左右反復(fù)測(cè)量，記下最大值和所在位置，并做上標(biāo)記。

螺桿的校正在壓力機(jī)上進(jìn)行，用V型鐵在壓力機(jī)上架好螺桿，先用百分表測(cè)一下焊縫附近的相對(duì)高度，然后用壓力機(jī)仔細(xì)地校正，因螺桿有彈性，所以校正壓力要從小到大逐漸增加，反復(fù)測(cè)量，一般校正到跳動(dòng)量小于0.2mm即可。校正后用銅棒反復(fù)輕擊焊口附近，以釋放部分焊接與校正應(yīng)力。

2.5 車床加工

校正后的螺桿，可在車床上加工修理。車削加工時(shí)，可先車螺桿焊接部分的外表面，進(jìn)而再車螺旋槽，車削用量要小一些。車床加工后，螺桿的修復(fù)工作就完成了。

3 結(jié)束語

要說明的是，由于螺桿是細(xì)長的螺紋桿，其機(jī)械加工和熱處理工藝都比較復(fù)雜，精度的保證比較困難。所以，螺桿扭斷后是修復(fù)還是更換新件，要綜合考慮修理費(fèi)用與修理后使用螺桿時(shí)間與更新費(fèi)用和更新螺桿使用時(shí)間的比值，根據(jù)實(shí)際情況從經(jīng)濟(jì)角度全面分析，采用比值小的方案才是經(jīng)濟(jì)、正確的選擇。當(dāng)然，焊接技術(shù)的發(fā)展也為螺桿高質(zhì)量的修復(fù)提供了有利的保障。

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