连续混捏机绞刀的磨损及修复
【摘要】本文主要集中探讨了连续混捏机绞刀的磨损及修复问题，主要分析了磨损的具体情况和原理，进而提出了连续混捏机绞刀的磨损修复的方法，以期能够为连续混捏机绞刀的使用提供参考。
【关键词】连续混捏机；绞刀；磨损；修复
一、前言
连续混捏机绞刀在使用的过程中势必会出现磨损，一旦出现磨损，就会影响其使用的效果，因此，分析连续混捏机绞刀的磨损及修复问题非常有必要。
二、连续混捏机概述
连续混捏机是炭素制品生产的关键设备，相对于以前所使用的混捏锅，该设备充分体现出产能大、糊料质量稳定、性能可靠的优点，很好地满足了现代化生产的要求。但其受磨易损部件(衬板、定齿、动齿)磨损较快，使用寿命短，使检修时间相对较长，设备开动率低，影响正常生产;且原装进口备件价格昂贵，生产、运输周期长，运费等附加费用高，造成设备的运行成本居高不下，极大影响了企业的生产和效益。
三、绞刀的磨损
绞刀的磨损是多因素相互作用的结果,磨损使摩擦表面产生多种形式的破坏,一般分为粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损及微动磨损。机械零件的正常磨损过程大致分3个阶段:跑合阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段。
1、动绞刀受力分析
在混捏机复杂的运动过程中,动绞刀的运动轨迹是由大轴的轴向往复运动和圆周方向的旋转运动合成,对某一个动绞刀而言,动绞刀的前角在运行中磨损较为剧烈,而前角的后侧工作面较前侧工作面磨损又严重些。现对动绞刀前角的受力状况进行定性分析。
绞刀外圆直径480mm
螺旋轴转速35~48r/min
轴往复行程160mm(轴每旋转一周完成一次往复)
螺旋角12°30′
绞刀外圆周面的线速度V1=160mm/s(取W=40r/min)
忽略物料的不规则运动,动绞刀前外圆周面附近部位的受力状况见图1。
图1 动绞刀力学分析图
绞刀与物料间的相互作用,必须综合考虑物料的运动与绞刀的运动。由于轴的往复运动由一偏心滑块机构驱动,其往复运动的速度V2为一变值,因此,绞刀外圆周面上任一点的合成速度V之大小与方向亦随往复运动速度V2的变化而变化。
在轴作前行运动时,绞刀前角的前后工作面均受到物料的摩擦作用;在轴后退时,绞刀仅后侧受物料的摩擦作用。
2、磨损状况
由于动绞刀表层金属与母体金属材质的硬度不同,其磨损状况可分为两个阶段。第一阶段为表面硬质合金层的磨损;第二阶段为母体基材的磨损。前者为正常磨损,后者为异常磨损。
由于动绞刀、定绞刀和煅后石油焦颗粒之间的相互作用,使得粗糙硬表面将软工作表面划伤,或者两接触面受外界硬粒划伤工作表面,均属于磨料磨损。磨料磨损是磨粒对金属表面进行微量切削的过程,由于磨料的颗粒作用,使表面层受交变接触应力作用,产生变形,造成材料表面疲劳破坏。在某些情况下,对塑性较大的材料而言,由于磨料颗粒在力的作用下压入材料表面,产生压痕,从表面层上挤压出剥落物。
综上,混捏机动绞刀的转速V以及料量的多少和出口档板的开度大小,均会决定作用在绞刀上的正压力之大小,从而决定绞刀间摩擦力的大小,亦即将直接决定绞刀的磨损量。
表面硬质合金层的磨损速度表现为缓慢上升的平滑曲线。但由于绞刀外表面各点所受物料的作用力不一致,因此各部位的磨损速度各不相同。另外,不同的绞刀在轴上的排列位置不同,其磨损速度也不相同。在进料端,由于物料混合状况不好,对绞刀的磨损将严重。因此,分布在进料端及其附近区域的动绞刀比出料端的绞刀之磨损剧烈。绞刀的磨损依进料端至出料端的顺序依次减弱(见表1)。
由实际观察得知,进料端附近动绞刀的前角上表面硬质合金层的磨损速度为016~018mm/100h,后角合金层的磨损速度为014~016mm/100h,其他工作面合金层的磨损速度为012~014mm/100h。当绞刀的表面硬质合金层被磨去后,其母体基材将以较快的速度被磨损。其磨损速度约为115~2mm/100h。在很短的时间里,母体基材上就会被磨蚀出极深的沟槽。
3、定绞刀
定绞刀表面硬化处理层极薄,因此其磨损速度无明显的阶跃性。单个绞刀工作表面由于受力状况不同,各部位的磨损速度不一致。绞刀根部的磨损量大于顶部。与动绞刀相同,定绞刀的磨损从料端至出料端的顺序依次减弱。
四、绞刀换修的标准和方法
1、换修周期
为了测定其磨损量,建议周期性地检查混捏螺旋。在混捏机的最初运行阶段,应每两周进行一次检查,以便能建立一个合适的补焊程序。以后的维修频度取决于该设备的性能和干料量的大小,以及残极的配入量,可在两周或数月之间变化。
2、定绞刀的换修标准
定绞刀为易损部件,在磨损后应当及时更换。由于目前定绞刀已成功实现了国产化,每把绞刀的成本由原来的5000元降为500元;若采用修复方法,修复铰刀的进口焊条HB66每公斤达500元,其成本高于直接更换新绞刀。
绞刀磨损量大于原几何尺寸的1/5时,绞刀即作报废处理。特别地,绞刀根部与螺栓结合部位出现磨损凹陷时,应立即更换;否则会因绞刀脱落造成严重的设备事故。
3、动铰刀的换修标准
动绞刀套装在螺旋轴上,拆装工作量很大,且一套动绞刀需要280万元,每把绞刀平均2万元,所以一般采用补焊的方法修复。焊接时,首先清理动绞刀表面粘着的阳极糊料,使焊接部位露出金属层;其次,松开大轴尾部的锁紧螺母,避免因焊接温差引起大轴的伸长变形,壳内部须采用石棉麻丝板保护。当动铰刀磨损出现缺角、侧面变薄等情况时,采用机上补焊修复方法。此时,只需将筒体两侧打启,即可对局部磨蚀部位进行堆焊修复处理。当动绞刀磨损严重、磨损件数较多、或发生金属异物掉入机体、螺旋叶片被打掉时,必须将螺旋轴整体吊出机壳,将轴上绞刀按顺序逐一拆下,更换新绞刀。换下的绞刀集中做堆焊修复处理。一般在中修或发生设备事故时使用此种方法。
五、连续混捏机的日常维修
连续混捏机的日常维修主要有以下几个方面:
1、润滑。连续混捏机各润滑点都由系统自带的润滑单元自动打油润滑，一般不需再进行人工润滑。出现润滑方面的故障一般是由于长时间运行使得润滑油
/脂补充不及时、油温过高或者润滑管路/元件堵塞引起的，相应的措施是补充润滑油、降温、疏通清洗管路，更换失效元件。平时须注意检查润滑单元工作情况，及时维护，以免因润滑缺失而造成设备事故。
2、液压。连续混捏机的液压部分组成较为简单，可能出现的故障与前述润滑故障相似，对应的维修措施也大致相同。需注意的是，连续混捏机的液压部分一般没有温度调节功能，这会影响到低温下设备的启动和高温下设备的连续运转。可以根据实际情况进行改造，增加升温装置或冷却装置，提高设备开动率，增强系统稳定性。
六、静搅刀表层的预防性保护
近年来，随着进口备件国产消化工作的开展，我分公司混捏机现已全部使用国产静搅刀，虽然性能不及进口件，但总体备件费用得到大大降低，因而不再对静搅刀实施修复补焊，而是一次性更换报废，这样在一定程度上造成资源浪费。如果采用碳化钨喷涂方法，在静搅刀上机安装前，对其工作面使用10112粉适当喷涂碳化钨，或每次开盖检修期间，在线对混捏机下料口附近磨损较快的静搅刀进行喷涂补焊，势必将延长国产静搅刀的使用寿命。至于碳化钨表层和基体铸钢间的融合性，完全可以通过10680粉喷涂打底过渡来实现。通过实施这种预防性措施，一方面可以延长静搅刀使用寿命，进一步降低备件费用，节约资源；另一方面也可减少因静搅刀磨损、混捏功下降而引起的糊料质量波动问题。
七、结束语
综上所述，连续混捏机绞刀的磨损及修复工作一定要落实到位，确保连续混捏机绞刀的磨损的情况下，能够尽快得到修复，提高连续混捏机绞刀的使用效果。
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