Наплавка шнеков в кирпичном производстве

Обновлено: 30.04.2024

Здравствуйте. Выполняю РГР на тему "Восстановление шнека", выбрал метод плазменной наплавки. Возникли вопросы:

1. Как происходит процесс дефектации шнека? ( т.е. как определяются дефекты, мои предположения: толщина винтовой линии контролируется с помощью штанценциркуля, микрометра,)

2. Как контролируется диметральный размер? контролируется ли угол подъема винтовой линии?

3. Подскажите литературу по восстановлению плазменной наплавкой (чтобы назначить режимы, посметреть как устроены установки)

Все это делается в учебных целях.

Что за шнек? Назначение, материал? Бытовая мясорубка или буровая установка?

Мне кажется все очень плохо с учебой.

штанценциркуля- это просто банальная опечатка.

Задание заключается в том, чтобы выбирать деталь и описать процесс восстановления. Т.е. материал, назначение и тп не устанавливается. Я выбрал шнек, который используется для прессования глины в процессе изготовления кирпича (прочитал статью в интернете что такие есть).

cold , из каких соображений выбирали именно плазменную наплавку?

cold , Они, конечно, не устанавливаются, но так как вам нужно имитировать процесс написания технологии, то нужно задаться начальными условиями самостоятельно.

cold , из каких соображений выбирали именно плазменную наплавку?

Исходил из следующего: остановился на том, что шнек в процессе эксплуатации износился в диаметральном размере, т.е. необходимо восстановить материал по винтовой линии. Рассматривал напыление, но отмел в связи с тем, что при напылении материал будет наносится не только на поверхность винт.линии, но и на ствол шнека(наверно не правильно назвал), на боковые поверхности, т.е. нужно устанавливать экраны. При плазменной наплавке на установке можно задать вращение заготовки и прямолинейное движение плазмотрона, чтобы получать скажем так наплавку по спирали. Ручную наплавку отмел по причине трудоемкости и низкого качества восстановления (прочитано в статье (интернет)). Классификация восстановления деталей большая, основными критериями для меня были степень механизации, способ восстановления используется в 40%, качество восстановления.

Это конечно. Назначение выбрал, шнековый пресс в производстве кирпича, вот с материалом, который используется в данном производстве туго.

Собственно меня сейчас интересует слудующее:

1. как контролируется диаметральный размер, это ведь не цилиндр.

2. литературу по назначению режимов, выбора материала, которым восстанавливается шнек

cold , Не знаю как на кирпичном заводе, а шнеки для цементной промышленности ниплавляют электродами Т 590 (низкое качество большая трудоёмкость) или шнуром HR-2 кислородом с ацетиленом (качество - супер, трудоёмкость ещё выше). Это из того, что видел "в живую". Для снижения трудоёмкости автоматизируйте.

cold , вам экономически обосновывать не требуется выбор способа наплавки? Не знаю как у вас, а когда я учился, меня бы засмеяли преподы, если предложить один шнек наплавить и купить для этого оборудование на 10 лимонов + помещение под оборудование, когда можно взять ПА или вообще электродами наплавить в полевых условиях. Это все равно что доставка груза по России космическим челноком. А почему не РЖД? Потому, что это долго, прошлый век, не технологично!

cold , ну а чем вам не угодила полуавтоматическая сварка к примеру вот такой проволокой OK Autrodur 58 G M (старое наименование OK Autrod 13.90) http://gazss.ru/catalog/202/1122/ или нашими аналогами ,ну а если уже большой износ тогда наплавить предварительно подслой из проволоки св-08г2с,а уже потом проволоку для наплавки. Посмотрите книги Наплавка и напыление Хасуи А,Моригаки.-1985 ,или "Ремонт оборудования сваркой" ред. Вощаков К.П.1967г Автоматическая электродуговая наплавка Фрумин И.И..Ткачев "Индукционая наплавка твердых сплавов" может что будет полезно

ЛехаКолыма , G_Kar , ребят в самом первом посте написано, что работа делается в учебных целях, т.е. получение навыка с составлением ремонтного чертежа, ознакомление со способами выявления дефектов, ознакомления со способами восстановления. Естественно, что свет клином не сошелся на плазменной наплавке, просто выбрал данный метод.

Параметры для платежной системы для формирования чеков:

Эффективная работа шнекового пресса по выпуску керамического кирпича во многом определяется стойкостью шнека транспортировки сырья против абразивного и эрозионного износа.

Транспортировка глины под большим давлением сопровождается сильным абразивным износом, обычно у шнека наиболее сильно изнашивается гребень витка и прилегающие к гребню со стороны лопасти проталкивания полоска шириной 30 мм, менее абразивно изнашивается лопасть и ствол шнека.

Износ шнека по диаметру снижает производительность пресса и приводит к нарушению технологического процесса. Шнеки дорогостоящие изделия, особенно дорогие шнеки применяются в импортном оборудовании для производства кирпича.

Упрочнение и восстановление рабочих зон шнека производят различными наплавочными материалами и способами: наплавка электродами, порошковыми проволоками, прутками, порошковыми материалами, шнуровыми материалами. В настоящее время на российских кирпичных заводах в основном применяются ручные дуговые наплавки электродами Т-590, Т-620 и др. Эта технология в недостаточной степени увеличивает стойкость шнеков против абразивного износа (в 1,3-1,5 раза), поэтому не пригодна, так как из-зи непродолжительного цикла работы шнека резко падает производительность пресса и снижается марочность кирпича.

Поэтому для значительного увеличения стойкости шнека против абразивного износа все активнее на российских кирпичных заводах начали применять наплавочные материалы импортного производства, содержащие карбиды вольфрама, хрома, ниобия и др.

Применение карбидосодержащих наплавочных материалов позволяет увеличить износостойкость шнеков по сравнению со шнеками, наплавленными электродами Т-590, Т-620 в 4-5 раз, что дает следующие преимущества:

Резко уменьшаются затраты на ремонт, так как сокращаются ремонты, связанные с заменой шнека
Шнек сохраняет чертежный диаметр в течении более длительного срока эксплуатации, что позволяет изготовить большее количество керамического кирпича, то есть возрастает производительность работы преса
За счет лучшего перемешивания глины повышается качество кирпича
Экономия 14-16% затрат на электроэнергию
Без ремонта шнекового пресса можно изготовить 17-18 млн шт кирпича

Исходя из нашего практического опыта по внедрению технологии и оборудования для восстановления и упрочнения на кирпичных заводах, а так же исходя из опыта практической работы на нашем производственном участке, подобрана и эффективно применяется комбинация наплавочных материалов, предотвращающих абразивный износ поверхности шнека.

На лопасти витка шнека и на ствол наплавляется порошковая проволока Endotec°DO30 или Teromatec 4601 с твердостью наплавленного слоя 60-65 HRC. Наплавленный металл имеет мартенситную структуру с включенными боридом железа, а так же карбидами хрома и железа. Торцевая часть витков и прилегающие к торцу на стороне проталкивания поверхности шириной 30 мм наплавляется с помощью шнурового припоя X`Abradur 7888T. такая технология и оборудование, которое мы предлагаем позволяет увеличить ресурс работы шнека в 4-5 раз и более.

Параметры для платежной системы для формирования чеков:

В настоящеевремя большая часть отходов лесопильной, деревообрабатывающей и пищевой промышленности, включая отходы опилок, коры, шелухи подсолнечника по той или иной причине не находят технологического применения и вывозится на свалку, загрязняя окружающую среду.

Простейшим и наиболее эффективным способом подготовки древесных отходов к утилизации является – их брикетирование методом прессования.
В основе технологии производства топливных брикетов лежит процесс прессования шнеком отходов (ШЕЛУХИ ПОДСОЛНЕЧНИКА, ГРЕЧИХИ, СОЛОМЫ, КОСТРЫ ЛЬНА, СКОРЛУПЫ ГРЕЦКОГО ОРЕХА и т.п.) и мелко измельченных отходов древесины твердых и мягких пород (ОПИЛОК) под высоким давлением при нагревании от 250 до 350 °С.
Топливные брикеты изготавливаются с помощью экструдера в виде четырехгранного бруса сечением 50х50 мм или шестигранного бруса с отверстием в центре диаметром 20 мм для отвода дыма, образующегося в процессе брикетирования, а также для устойчивого горения. Главным органом экструдера является шнек. Шнек - это основной рабочий инструмент пресса, который и обеспечивает формирование брикета, несет на себе основные нагрузки и в результате подвергается наибольшему износу. Как мы знаем, инструмент, используемый на любом оборудовании, это деталь, требующая замены, обслуживания и ремонта. Условия эксплуатации шнека это работа в тяжелых условиях высокой температуры, давления и абразивного износа. В процессе работы шнек испытывает высокие нагрузки на толкающую боковую поверхность витка, а также сильно изнашиваються конические наконечники в результате чего на выходе получается продукт низкого качества.

Торцевая часть витков и прилегающие к торцу на стороне проталкивания поверхности шириной 30 мм наплавляется с помощью шнурового припоя X`Abradur 7888T производства Castolin. Такая технология и оборудование, которое мы предлагаем позволяет увеличить ресурс работы шнека в 4-5 раз и более.

В результате - повышается стойкость инструмента, сокращается время переналадки и простоя для замены на новый, снижаются затраты на приобретение новых запасных частей.

7888 T – высокоэффективный продукт, разработанный для защиты от износа в форме гибкого шнура с никелевым стержнем, покрытый гибким покрытием, содержащим смесь карбидов и порошка на основе никеля. Последний имеет уникально эффективное самофлюсующееся свойство, которое придает 7888 Т смачивающие свойства. В результате гладкое, защитное покрытие может быть нанесено быстро и легко, уменьшая риск перегрева основного материала. Наплавка шнуром 7888 T - защитное покрытие, включающее плотную массу ультратвердых вольфрамовых карбидов, находящихся в жесткой матрице сплава хром-никель. Структура наплавленного материала позволяет эффективно защитить поверхность от эрозионного и абразивного износа, которые вызваны различными материалами. Состав матрицы поглощает ударные нагрузки и улучшает сопротивление коррозии, в то время как специальный профиль карбидов вольфрама делает невозможным вырвать их из матрицы.

Опыт восстановления шнеков экструдеров с 2002 г. твердыми сплавами на основе кобальта и железа (см. их структуру на рис. 1 и 2) выявил ряд существенных их недостатков таких как: для сплавов на основе кобальта - низкую контактную прочность, проявляющуюся в виде пластической деформации наплавки, а для сплавов на основе железа - повышенный износ ответной детали, т.е. зеркала материального цилиндра. Данные получены по результатам анализа износов более 200 шнековых пар. При этом ремонт отверстия цилиндра с приведением его к номинальному диаметру выполнить значительно сложнее, чем ремонт шнека. В качестве примера приведем результаты замеров (см. рис. 5 и 6) восстановленной пары (шнек наплавлялся твердым сплавом на основе железа (рис. 2), цилиндр хонинговался +0,3мм) диаметром 55 мм отработавший 11 месяцев. Во время эксплуатации интенсивность износа цилиндра в три раза превосходила интенсивность износа шнека, а учитывая, что диагностика цилиндра на всю длину требует специальных измерительных инструментов и в большинстве случаев эксплуатирующими предприятиями не производится (в отличие от замеров шнеков), это создает ложное впечатление о качественном выполнении ремонта.

Поэтому подбор и использование наплавочных упрочняющих материалов для ремонтов, обеспечивающих не только износостойкость шнека, но и долговечность работы цилиндра, является для нас приоритетной задачей.

Рис.1 Микроструктура твердого сплава на основе кобальта, макро твердость 48HRC (увеличение 400).

Рис. 2 Микроструктура твердого сплава на основе железа, макро твердость 53HRC (увеличение 400).

Рис. 3 Микроструктура твердого сплава на основе никеля, макро твердость 58HRC (увеличение 400).

Рис. 4 Микроструктура модифицированного твердого сплава, макро твердость 55HRC (увеличение 400).

Рис. 5 Износ шнековой пары до ремонта.

Рис. 6 Износ отремонтированной пары, где шнек наплавлялся твердым сплавом на основе железа (см. рис. 2).

В связи с выше сказанным в 2014-2016гг. специалистами нашего предприятия был поставлен трибологический эксперимент, целью которого было выявление наилучшей пары трения «азотированный цилиндр – наплавленный шнек».
Исследования проводились на машине трения по методу «диск-штырь» в условиях сухого трения при относительных скоростях скольжения 0,6 м/с и макро температуре образцов 280° С. Диск имитировал материальный цилиндр с диаметральным износом 0,4мм, изготовленный из улучшенной азотированной стали 38ХМЮА, а штырь - наплавленный гребень шнека твердыми сплавами на основе кобальта (рис. 1), железа (рис. 2), никеля (рис. 3). Совместимость пар трения оценивалась по потере массы образцов и давлению начала задира.
Результаты эксперимента, обработанные для удобства восприятия, сведены в таблицу.

Сплав на основе кобальта
рис. 1

Сплав на основе железа
рис. 2

Сплав на основе никеля
рис. 3

Модифицированный сплав
рис. 4

(где: 1 – очень плохо; 5 – отлично)

Эксперимент полностью подтвердил ранее полученные опытные данные, где сплав на основе кобальта при высоких контактных нагрузках имеет не достаточную несущую способность, сплав на основе железа приводит к повышенному износу ответной детали, а сплав на основе никеля занял промежуточное положение между ними.

Дальнейшие поисковые исследования на машине трения в т.ч. с введением в пару трения абразива позволили определить несколько видов материалов, которые хорошо удовлетворяют требованиям износостойкости пары шнек-цилиндр, а именно задиростойкость деталей (в т.ч. с изношенным цилиндром), абразивная и коррозионная стойкость. Одним из таких материалов является модифицированный твердый сплав, микроструктура которого приведена на рис.4. Структура металла (рис.4) в состоянии после наплавки представляет собой тонкую округлую упрочняющую фазу, равномерно распределенную в матрице. Данная структура препятствует селективному износу матрицы и как следствие выкрашиванию упрочняющей фазы, что не приводит к образованию острых, твердых микронеровностей в отличие от сплава рис. 2, где повышенный износ «цилиндра» вызван микрорезанием его поверхности крупными, твердыми карбидами, выступающими из матрицы. Подтверждение вышесказанного можно найти в работах Войнова Б.А., Хрущева М.М., Гаркунова Д.Н.

Выбранные в ходе исследования материалы с успехом применяются нами для ремонта и изготовления биметаллических шнеков.

Партии всех получаемых наплавочных материалов проходят контроль качества на соответствие заявленным производителем свойствам по химическому составу на 28 элементов, микроструктуре и твердости.

Технология нанесения

Для нанесения упрочняющих покрытий на поверхности шнеков мы используем наплавку плазменно-порошковым методом, выбранным из-за ряда преимуществ:

- применяемые нами для упрочнения сплавы в связи с высокой степенью легирования производятся только в виде порошковых материалов;

- гибкость процесса, позволяющая в широком диапазоне регулировать глубину проплавления, что при правильном выборе режимов приводит к минимальным перемешиваниям с основой и стабильным характеристикам наплавленного материала, даже при малых его толщинах;

- возможность автоматизации процесса, приводящей к повышению производительности и качества наплавки.

Вид наплавленных швов на гребни шнека твердого сплава плазменно-порошковым методом приведен на рис. 7.

Рис. 7 Виды швов наплавленных современным плазменно-порошковым методом в автоматическом режиме на различных участках шнеков высококачественными износостойкими (твердыми) сплавами.

Нанесения упрочняющих наплавок на шнек в зависимости от характера его износа выполняется по трем схемам (см. рис. 8):

- наплавка гребней шнека по наружному диаметру;

- наплавка гребней шнека по наружному диаметру и напорной стороне;

- наплавка гребней и тела шнека по всем поверхностям.

Толщина наплавленного упрочняющего слоя после окончательной механической обработки составляет не менее 2мм.

Рис. 8 Схемы бронирования шнека.

Расчет прочности

В некоторых особо сложных случаях повышенных износов или разрушения деталей, для выявления причин произошедшего, мы проводим расчет напряженно – деформированного состояния узлов экструдеров и термопластавтоматов по методу конечных элементов, с учетом их контактного взаимодействия.

Ниже приведены примеры расчетов, где анализировалось влияние массы плоско - щелевой головки на деформацию материального цилиндра экструдера (рис. 9) и выявления наиболее опасных сечений шнека термопластавтомата в момент цикла впрыска (рис. 10).

Рис. 9 Напряженно – деформированное состояние цилиндро–шнековой пары экструдера.

- при необходимости реставрация повреждений шнека, таких как изгиб шнека, сломанные хвостовики, задиры зон уплотнения, сколотые и выбитые гребни, трещины по телу, изношенные барьерные зоны и зубчатые элементы зон смешивания и т.п.;

- предварительная механическая обработка гребней шнека под наплавку;

- наплавка – бронирование гребней шнека, нанесением плазменно-порошковым методом специальных износостойких высоколегированных модифицированных твердых сплавов с макро-твердостью от 47 до 63 HRC и микро-твердостью упрочняющей фазы до 2400HV, которые выбираются исходя из условий работы пары (преобладающих видов изнашивания), состояния материального цилиндра и экономической целесообразности, более подробную информацию см. в разделе технологии;

- шлифование гребней шнека по наружному диаметру под ремонтный размер материального цилиндра, при его наличии, или в номинальный диаметр;

- полирование боковых поверхностей гребней и тела шнека;

- контроль качества и упаковка.

Примеры работ

Шнек до (слева) и после (справа) ремонта.

Шнек гранулятора, L/D 21 (выполнен ремонт гребней шнека по наружному диаметру и толщине).

Шнек второй ступени двухступенчатого экструдера, L/D 10 (устранены износы гребней шнека по наружному диаметру и выведены полированием наволакивания металла и риски по телу шнека).

Шнеки параллельного двухшнекового цилиндрического экструдера, L/D 29 (основной причиной дефектовки шнека Заказчиком было шелушение молибденового покрытия и его выход с расплавом через фильеру).

Наборные шнеки параллельного двухшнекового экструдера, L/D 44 (разработанная нами технология позволила отремонтировать элементы шнека без нарушения сложной геометрии межвиткового пространства, в т.ч. восстановлены кулачковые зоны смешивания).

Шнек ступенчатого гранулятора (отремонтированы: изношенные «фаской» и смятые гребни, режущие кромки в зоне загрузки, сломанные витки зоны сжатия, зона смешивания на выходе расплава).

Шнек каскадного гранулятора для переработки вторичного сырья (в т.ч. было отремонтировано посадочное отверстие нижнего каскада с обеспечением соосности частей шнека).

Шнек экструдера, L/D 44 (в т.ч. отремонтирован заниженный гребень на однозаходной барьерной зоне).

Шнек гранулятора ф90х3155мм перерабатывал сильно загрязненное вторичное сырьё (отреставрированы износы тела шнека и полностью утраченные гребни с проведением их упрочнения).

Шнек экструдера для переработки наполненных композиций, L/D 38 (в т.ч. восстановлены полностью утраченные гребни, выполнено бронирование по телу и напорной стороне гребней).

Шнек термопластавтомата для переработки абразивонаполненных композиций, ф45х1216мм (проведено восстановление и бронирование тела и гребней шнека).

Шнек экструдера для переработки резин, L/D 24 (в т.ч. отремонтированы с упрочнением сильно изношенная зона уплотнения шнека и рубящие кромки гребней в зоне загрузки).

Шнек компаундной машины L/D 21 (в т.ч. восстановлены толщины наиболее изношенных гребней).

Шнек экструдера, L/D 26 (в т.ч. отремонтирована зона перемешивания расположенная перед зоной дегазации шнека).

Зона перемешивания шнека экструдера L/D 55 для производства вспененного полиэтилена (выполнен ремонт гребней зоны смешивания поврежденных при демонтаже шнека в эксплуатации).

Шнеки конического двухшнекового экструдера, отремонтированы только поврежденные витки в зоне дегазации (разработанная нами технология позволяет проводить локальные ремонты поврежденных витков после попадания металла без восстановления всей детали).

Шнеки цилиндрического двухшнекового экструдера ф110х3443мм, полностью переделаны только узкие отгонные гребни перед зоной загрузки (разрушение гребней на новых деталях произошло в результате не правильной сборки шнеков, разработанная нами уникальная технология позволила провести ремонт разрушенных витков без восстановления всего шнека).

Шнек экструдера, L/D 26 (в т.ч. отремонтирован шпоночный паз на хвостовике).

Шнек экструдера, L/D 31, отремонтирован сломанный хвостовик шнека без ремонта гребней по наружному диаметру (выявлен основной силовой фактор приведший к разрушению хвостовика шнека и даны рекомендации Заказчику по обслуживанию оборудования).

Шнек экструдера, L/D 15 (в т.ч. выполнен ремонт «скрученных» шлицов хвостовика шнека и резьбы штуцера полости охлаждения).

Шнек экструдера трубной линии, L/D 41 (в т.ч. выявлена и устранена причина поломки шнека, выполнена сварка шнека, восстановлены и упрочнены по напорной стороне и наружному диметру полностью изношенные гребни шнека).

Шнеки цилиндрического двухшнекового экструдера ф65х1750мм (определена причина поломки шнека и даны рекомендации Заказчику по эксплуатации и предотвращению разрушения шнеков, выполнена сварка сломанного «пополам» шнека с сохранением полости охлаждения, восстановлены поврежденные при «набегании» шнеков гребни и проведен ремонт гребней шнека по наружному диаметру).

Шнек гранулятора, L/D 19 (выбрано место сварочного соединения с учетом опасных сечений шнека и заменен поврежденный участок имеющий многочисленные усталостные трещины по телу).

Ориентировочный срок выполнения работ 10-25 рабочих дней.

Мы Вам ответим на эти и другие вопросы:
Почему ломается шнек?
Почему быстро изнашивается шнек?
Почему шнек клинит в экструдере?
Как вытащить заклинивший шнек?

Читайте также: